lập quy trình công nghệ sữa chữa quả piston của búa đóng cọc diesel

Sự cần thiết của việc sữa chữa phục hồi Do hiện nay trên thế giới, các nước phát triển đã loại bỏ dần phương pháp thi công bằng búa đóng cọc diesel nên các thiết bị phụ tùng thay mới sẽ

LỜI NÓI ĐẦU

Vài năm gần đây, Việt Nam được ví như là một đại công trường của thế giới, công tác xây dựng cơ sở vật chất hạ tầng ở nước ta đang được tiến hành rất rầm rộ,khẩn trương trên khắp cả nước Tuy nhiên,các loại máy móc phục vụ cho công tác xây dựng hầu như

là sử dụng các loại máy cũ nhập từ nước ngoài,trong quá trình khai thác các máy đó thì việc hư hỏng xảy ra là rất thường xuyên,phổ biến.Để có thể khắc phục những nhược điểm này đòi hỏi công tác phục hồi sửa chữa máy đóng một vai trò hết sức cấp thiết và quan trọng Thực tế, điểm đặc biệt đang được chú ý là việc phục hồi các chi tiết bị mòn,đây là nguồn dự trữ quan trọng có hiệu quả.Các quá trình công nghệ cho phép phục hồi nhiều chi tiết mà khả năng chống mài mòn của chúng không kém các chi tiết mới đang được nghiên cứu và áp dụng.Toàn bộ các biện pháp nhằm tăng cường chất lượng sửa chữa máy đang được cải tiến từng ngày

Em chọn đề tài “lập quy trình công nghệ sữa chữa quả piston của búa đóng cọc diesel” Thi công bằng búa diesel là 1 công nghệ đã cũ, hiện nay các nước phát triển

trên thế giới đã loại bỏ phương pháp này do trong quá trình thi công gây ố nhiễm môi trường, chấn động lớn ảnh hưởng đến các công trình đã được xây dựng gần đó, chất lượng cọc không tốt bằng các phương pháp khác Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay

phương pháp này vẫn đang khá phổ biến do chi phí thi công rẻ hơn nhiều so với các phương pháp khác, dễ thi công, dễ thay đổi chiều dài cọc, có thể thi công ở nhiều địa hình khác nhau

Bên cạnh đó, hiện nay trên thế giới đã không còn sản xuất các thiết bị phụ tùng thay thế cho búa diesel nên việc sữa chữa phục hồi các chi tiết của búa diesel là hết sức cần thiết

Trong quá trình nghiên cứu các hư hỏng, em xin cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy giáo trong bộ môn MXD & XD, đặc biệt là thầy Trần Đức Kết đã giúp đỡ em hoàn thành

bà thiết kế môn học Do kiến thức thực tế còn hạn chế nên bài làm không tránh khỏi những sai sót, rất mong các thầy góp ý để bài làm được hoàn thiện

Em xin chân thành cảm ơn!

I MỞ ĐẦU

1 Công dụng, cấu tạo

a Công dụng

Piston cùng với vỏ của búa và đế búa tạo thành buồng đốt cho búa diesel Trong quá trình nổ, piston tạo nên lực xung kích thông qua đế búa tác dụng xuống cọc để làm chìm cọc

b Cấu tạo

1 2 3 4

1 Phần đầu piston

2 Rãnh lắp xéc măng

3 Phần thân piston

4 Phần dẫn hướng của piston

Sự khác biệt của piston búa diesel với piston động cơ thông thường:

 Piston của búa diesel là 1 khối thép đặc không phải là hợp kim nhôm như piston của động cơ thông thường

 Kích thước lớn hơn rất nhiều so với piston thông thường

 Piston búa diesel có trọng lượng lớn (4,5Tf) để tạo lực xung kích lớn tác động lên đầu cọc, còn piston của động cơ thông thường được chế tạo rất nhẹ

 Piston của búa đóng cọc không có chốt piston như trong động cơ bình thường

 Piston của búa không dẫn động cho trục khuỷu hay bất cứ cơ cấu nào khác

 Trong piston chỉ lắp các xéc măng giống nhau làm từ thép đặc, không phân biệt xéc măng khí hay xéc măng dầu

2 Điều kiện làm việc

Piston chịu tải trọng lớn, làm việc trong điều kiện bôi trơn kém, chịu lực quán tính lớn do trọng lượng quả piston lớn và làm việc theo chu kỳ

Chịu nhiệt độ cao của quá trình nổ, chịu va đập lớn, bị ăn mòn hóa học do tiếp xúc trực tiếp với sản vật cháy

3 Các tính năng kỹ thuật

Trọng lượng piston: 4,5 Tấn

Hành trình piston: 2500 mm

Tần suất nổ trong 1 phút: 42-53

4 Sự cần thiết của việc sữa chữa phục hồi

Do hiện nay trên thế giới, các nước phát triển đã loại bỏ dần phương pháp thi công bằng búa đóng cọc diesel nên các thiết bị phụ tùng thay mới sẽ không được sản xuất mới nữa

Với 1 nước đang phát triển như Việt Nam hiện nay thì phương pháp thi công vẫn đang được áp dụng khá phổ biến nên việc sữa chữa phục hồi các chi tiết của quả búa đóng cọc là hết sức cấp bách

Hình: Piston của búa diesel ngoài thực tế

II PHÂN TÍCH CÁC HƯ HỎNG VÀ LÊN PHƯƠNG ÁN SỮA CHỮA

Các hư hỏng thường gặp của piston là: mòn xéc măng; phần thân Piston bị mòn ô van, bị cào xước; đỉnh piston bị cháy rỗ, ăn mòn hóa học; phần đầu piston bị côn; khe hở lắp xéc măng quá lớn

Trước khi kiểm tra các hư hỏng và phục hồi, ta phải tiến hành rút piston ra khỏi quả búa Do trọng lượng của Piston là 4,5 tấn nên việc tháo piston phải sử dụng cẩu phục

vụ để rút piston

Khi rút piston ra thì mặt bằng sữa chữa chuẩn bị trước các thanh gỗ đễ kê piston, tránh cho piston tiếp xúc trực tiếp với nền đất

Nguyên công rút piston ra khỏi búa:

Chuẩn bị:

Cẩu phục vụ HITACHI sức nâng 60 Tf có sẵn tại xưởng

Cáp thép, móc và ma ní được trang bị sẵn

Cần 1 thợ lái cẩu, 1 công nhân điểu khiển cẩu

Tiến hành rút Piston

Tiến hành di chuyển cẩu tới vị trí của quả búa, 1 công nhân điều khiển cẩu rồi tiến hành móc cáp để dựng quả búa theo phương thẳng đứng, với điều kiện là mặt bằng làm việc đã được chuẩn bị bằng phẳng từ trước

Sau khi dựng quả búa theo phương thẳng đứng, người công nhân tiến hành tháo cáp ra và móc vào vỏ của búa tại vị trí móc như đã thiết kế

Bắt đầu tiến hành rút từ từ, công đoạn này phải diễn ra thật chậm, và người lái cẩu phải tuân thủ theo người điều khiển

Khi rút vỏ của quả búa ra gần hết người lái cẩu điều khiển để quả piston nghiêng

về 1 phía rồi người công nhân lấy gỗ chèn vào, tránh cho piston va đập mạnh váo nền đất

Kết thúc quá trình rút Piston ra khỏi quả búa K45

Sau khi rút piston ta tiến hành vệ sinh piston:

Với các cơ sở sữa chữa phục hồi ở nước ta hiện nay do điều kiện còn khó khăn nên phương pháp vệ sinh chính là sử dụng vòi xịt nước có áp suất cao để xịt các vết dầu

mỡ sau đó cho công nhân dùng khăn để lau sạch

SAU ĐÂY LÀ CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP, NGUYÊN NHÂN VÀ PHƯƠNG ÁN PHỤC HỒI:

1 Mòn xéc măng

Trong các hư hỏng của búa thì mòn xéc măng là loại hư hỏng thường gặp nhất và không thể tránh khỏi nên việc tìm ra nguyên nhân để hạn chế hư hỏng, lên phương án thay thế là hết sức quan trọng

Hình: vị trí lắp xéc măng trên piston của búa K45

a Nguyên nhân

Do xéc măng làm việc trong môi trường có áp lực lớn, chịu nhiệt độ cao do quá trình nổ sinh ra, thiếu dầu bôi trơn

b Tác hại

Làm giảm độ kín khít của buồng đốt, gây ra hiện tượng lọt dầu, ảnh hưởng lớn đến công suất của búa và năng suất thi công

Gây hiện tượng cào xước bề mặt của xy lanh

c Kiểm tra độ mòn xéc măng

Thường thì độ mòn của xéc măng được xác định theo chu kỳ làm việc của búa, tuy nhiên khi rút Piston ra thì ta có thể kiểm tra độ mòn của xéc măng bằng mắt thường

Trường hợp độ mòn nhỏ ta có thể kiểm tra bằng thước kẹp

d Tháo xéc măng

Do đường kính quả piston là rất lớn nên đường kính của các vòng xéc măng lớn Việc tháo các vòng xéc măng là rất khó khăn, đòi hỏi phải có thiết bị tháo chuyên dùng

Sử dụng kìm tháo xéc măng loại lớn và có trợ lực

Sau khi tháo các vòng xéc măng phải để theo đúng thứ tự lắp của các xéc măng

e Phương án sữa chữa

Đối với những hư hỏng liên quan đến xéc măng thì phương án phục hồi hiện nay chủ yếu là thay mới

Khi tiến hành thay mới xéc măng phải tiến hành thay cả bộ xéc măng

2 Mòn thân Piston theo hình ovan, hình côn, piston bị xước.

a Nguyên nhân

Do quá trình làm việc, piston ma sát rất lớn với thành xilanh theo chu kỳ

Do dầu bôi trơn có cặn bẩn dẫn đến cào xước thành xy lanh và thân piston

b Hậu quả

Khả năng dẫn hướng kém dẫn đến rung động và va đập cơ khí, gây hư hỏng nặng Trọng lượng búa giảm dẫn đến năng suất thi công giảm

Trong quá trình làm việc, piston va đập vào thành búa, gây hư hỏng búa, ảnh hưởng đến độ ổn định của máy cơ sở

c Kiểm tra hư hỏng

Đối với hư hỏng về độ côn và độ ô van dùng compa chuyên dùng để kiểm tra hoặc

có thể tự chế các thiết bị chuyên dùng

Đối với những hư hỏng là các vết xước thì ta chủ yếu kiểm tra bằng mắt thường

d Phương án phục hồi

Hiện nay ở nước ta 3 phương pháp phục hồi piston chủ yếu:

• Hàn đắp piston bằng phương pháp hàn tự động

Ưu điểm:

Dễ tiến hành phục hồi Chi phí phục hồi không quá lớn Không đòi hỏi thợ hàn có trình độ tay nghề cao Nhược điểm:

Trước khi tiến hành hàn phải thử cơ tính và thành phần hóa học của piston

để chọn que hàn có cơ tính và thành phần hóa học phù hợp

Sau khi hàn phải tiện lại piton, đây là công đoạn khó khăn vì piston có trọng lượng rất lớn nên máy tiện hiện nay rất khó đáp ứng được độ chính xác theo yêu cầu

Trong quá trình hàn thì việc phân tầng của từng lớp hàn sẽ làm ảnh hưởng lớn đến cơ tính của mối hàn

Piston làm việc trong môi trường chịu áp lực lén rất lớn, mài mòn liên tục và bôi trơn kém nên nếu hàn đắp piston thì thời gian ban đầu búa hoạt động ổn định nhưng chỉ được 1 thời gian ngắn, vì các mối hàn bị mài mòn rất nhanh

• Phục hồi bằng phương pháp ép ống lót

Ưu điểm:

Đảm bảo piston không bị mài mòn vì khi ống lót mòn ta tiến hành thay thế ống lót

Nhược điểm:

Phương pháp này thường chỉ dùng cho các piston trong động cơ

Ống lót ép vào phải có cơ tính tương đương với cơ tính của vật liệu chế tạo piston nếu không thì ống lót sẽ bị mài mòn rất nhanh

Ống lót phải được tiêu chuẩn hóa Phải có máy ép chuyên dùng Chi phí sữa chữa cao

• Phục hồi bằng phương pháp hàn đắp thành xilanh sau đó kết hợp với phương pháp gõ

Ưu điểm:

Lựa chọn que hàn tốt thì sẽ hạn chế được sự mài mòn giữa piston và thành búa

Sau khi hàn thì máy gõ tự động sẽ gõ theo mối hàn để tăng cơ tính cho mối hàn

Nhược điểm:

Chi phí sữa chữa khá cao vì phải đầu tư máy móc thiết bị hiện đại Người thợ phải có kinh nghiệm để điều chỉnh máy móc thiết bị

Hiện nay 1 số cơ sở ở nước ta tiến hành phục hồi piston của búa đối với những hư hỏng về độ côn và độ ovan theo phương pháp thứ 3

Đối với hư hỏng do xước bề mặt thì do đặc tính làm việc của búa nên chỉ tiến hành mài nhẹ rồi đánh bóng

Hình: Hàn mặt trong của vỏ búa Hình: gõ bề mặt sau khi hàn Sau khi gõ ta tiến hành mài bóng bề mặt rồi mạ crom để tăng độ cứng bề mặt

3 Piston bị rỗ bề mặt

a Nguyên nhân

Do trong quá trình làm việc piston tiếp xúc trực tiếp với nhiên liệu cháy ở nhiệt độ cao nên phần đầu piston rất hay bị rỗ bề mặt

Hình: Piston bị rỗ ở phần đầu

b Hậu quả

Ảnh hưởng đến cơ tính của vật liệu chế tạo piston

Piston nhanh bị mài mòn, ảnh hưởng đến năng suất thi công

c Kiểm tra hư hỏng

Việc kiểm tra hư hỏng rỗ bề mặt thì được kiểm tra bằng mắt thường

d Khắc phục hư hỏng

Piston bị rỗ bề mặt sẽ được mài bằng máy mài cầm tay sau đó sẽ được đánh bóng lại

4 Khe hở giữa piston và xec măng quá lớn

a Nguyên nhân

Do trong quá trình làm việc, piston chuyển động lên xuống liên tục kéo theo sự chuyển động của các xéc măng, mặt khác các xéc măng không đảm bảo độ kín khít khi lắp với piston nên dẫn đến sự va đập giữa xéc măng và rãnh xéc măng trong quá trình làm việc

Hình: Khe hở giữa xéc măng và rãnh xéc măng

b Hậu quả

Nhanh mòn xéc măng

Xảy ra hiện tượng lọt khí, ảnh hưởng đến độ kín khít của buồng đốt làm giảm năng suất thi công

c Kiểm tra hư hỏng

Sử dụng xéc măng để kiểm tra độ hở của rãnh lắp xéc măng

Dùng thước lá để kiểm tra khe hở của rãnh

Hình ảnh minh họa cho quá trình kiểm tra khe hở giữa piston và rãnh(trong hình

là piston của động cơ còn đối với piston của quả búa ta kiểm tra tương tự)

d Khắc phục hư hỏng

Thông thường, với piston của búa đóng cọc thì rãnh xéc măng dưới cùng sẽ bị hở nhiều hơn, nếu hở thì thường bị hở mặt trên

Với hư hỏng khe hở lắp xéc măng ta tiến hành khắc phục bằng cách:

Lắp 1 vòng xéc măng đệm lót vào khe hở giữa piston và xéc măng, vòng đệm có cấu tạo tương tự như xéc măng tuy nhiên độ dày được gia công sao cho vừa với khe hở miệng

SAU KHI TIẾN HÀNH SỮA CHỮA XONG CÁC HƯ HỎNG CỦA PISTON

TA TIẾN HÀNH LẮP PISTON VÀO VỎ CỦA BÚA K45 QUY TRÌNH LẮP PISTON VÀO QUẢ BÚA ĐƯỢC TIẾN HÀNH NHƯ SAU:

Chuẩn bị:

Cẩu phục vụ HITACHI sức nâng 60Tf được trang bị sẵn

1 lái cẩu và 1 công nhân

Cáp thép, móc và ma ní, cùng với các dụng cụ phục vụ được chuẩn bị sẵn.

Tiến hành :

Di chuyển cẩu phục vụ tới vị trí để búa

Công nhân móc cáp vải vào 1 đầu piston (phần dẫn hướng)

Tiến hành lên cáp để dựng piston lên sau đó chèn gỗ xung quanh đểquả piston đứng vững được

Sau khi dựng piston lên công nhân tháo cáp vải để chuẩn bị nâng vỏ búa

Công nhân tiến hành móc cáp vào vỏ búa rồi điều khiển để người lái cẩu từ từ nâng vỏ búa lên

Tiến hành điều khiển cần đến vị trí đã dựng piston

Từ từ hạ cáp theo sự điều khiển của người công nhân cho đến khi vỏ búa xuống hết piston rồi hạ toàn bộ cả búa và piston xuống

Hình: cẩu phục vụ tiến hành lắp piston vào búa

III BỐ TRÍ NHÂN CÔNG, THIẾT BỊ THỰC HIỆN VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN.

Các nguyên công Thiết bị thực hiện Số nhân công Số ngày công

Tháo Piston ra khỏi búa K45 Cẩu phục vụ

HITACHI sức nâng 60 Tf

Vệ sinh Piston Máy nén khí áp lực

Khắc phục hư hỏng xéc

măng

Kìm tháo xéc măng chuyên dùng.

Khắc phục độ côn, độ ô van

Khắc phục piston bị rỗ bề

mặt

Khắc phục khe hở miệng

của piston và xéc măng

Thước lá, kím tháo xéc măng chuyên dùng

Lắp piston vào búa Cẩu phục vụ của

HITACHI sức nâng 60 Tf

Tổng số nhân công: 11

Tổng số ngày công: 9,5

IV KẾT LUẬN

Đối với piston của búa diesel do điều kiện làm việc rất khác với piston của động

cơ diesel thông thường nên việc kiểm tra các hư hỏng và lên phương án phục hồi cũng có nhiều điểm khác biệt so với piston của động cơ diesel thông thường

Qua tìm hiểu em rút ra được nhận xét là các hư hỏng chủ yếu ở piston là mòn xéc măng và phương án phục hồi là thay mới xéc măng

Các phần trên đã trình bày khá đầy đủ những hư hỏng thường gặp đối với piston của búa đóng cọc diesel nói chung và búa KOBELCO K45 nói riêng

Việc kiểm tra các hư hỏng được dựa trên quá trình tìm hiểu thực tế ở tại 1 cơ sở sữa chữa trong nước nên chưa thể hoàn thiện và chính xác được

Các bước khắc phục hư hỏng cũng được tìm hiểu thông qua thực tế tại cơ sở sữa chữa nên còn nhiều hạn chế, tuy nhiên hiện nay các phương án phục hồi đã nên ở trên vẫn đang được áp dụng phổ biến ở nhiều cơ sở sữa chữa tại nước ta

Tài liệu tham khảo:

1) Sửa chữa máy xây dựng - xếp dỡ và thiết kế xưởng

PGS.TS NGUYỄN ĐĂNG ĐIỆM

NHÀ XUẤT BẢN GIAO THÔNG VẬN TẢI HÀ NỘI – 2006

2) Máy thi công chuyên dùng

PGS.TS NGUYỄN BÍNH

Nhà xuất bản GTVT - Hà Nội 2005

3) Nguyên lý động cơ đốt trong

Ths NGUYỄN TẤN QUỐC

Mục lục:

I MỞ ĐẦU

II PHÂN TÍCH CÁC HƯ HỎNG VÀ LÊN PHƯƠNG ÁN SỮA CHỮA 3

2 Mòn Piston theo hình ô van, hình côn, xước bề mặt 5

III BỐ TRÍ NHÂN CÔNG, THIẾT BỊ THỰC HIỆN