Đồ Án Tốt Nghiệp Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

1.1 Thiết bị ép cọc trên thế giới và Việt Nam hiện nay. + Với sự phát triển kinh tế của đất nước ta hiện nay, nhu cầu xây dựng phát triển hạ tầng cơ sở ngày càng cao: ngày càng có nhiều con đường mới, khu đô thị mới, khu công nghiệp mới mọc lên. Do vậy, công tác gia cố nền móng ngày càng được chú trọng, đòi hỏi nền phải được gia cố tốt để tăng sức chịu tải của công trình. + Trên thế giới, công tác gia cố nền móng được phát triển mạnh. Thể hiện ở sự phát triển của các loại máy móc như: Máy khoan cọc nhồi, máy búa đóng cọc, máy búa rung, máy búa thuỷ lực,… để hạ cọc xuống nền làm tăng độ chặt của nền, đồng thời tham gia chịu tải của công trình cùng với nền. + Ở Việt Nam hiện nay, công tác gia cố nền móng được chú trọng và phát triển mạnh. Từ các loại cọc gỗ, cọc tre, cọc cát đến các loại cọc BTCT, bấc thấm. Đi cùng với nó là sự phát triển của các loại máy móc thiết bị sản xuất trong và ngoài nước như: Máy cắm bấc thấm, máy khoan cọc nhồi, máy ép cọc,…Phụ thuộc vào từng loại địa hình thi công, nền, mà sử dụng các máy khác nhau. MÁY ÉP CỌC 1.1 Thiết bị ép cọc trên thế giới và Việt Nam hiện nay. + Với sự phát triển kinh tế của đất nước ta hiện nay, nhu cầu xây dựng phát triển hạ tầng cơ sở ngày càng cao: ngày càng có nhiều con đường mới, khu đô thị mới, khu công nghiệp mới mọc lên. Do vậy, công tác gia cố nền móng ngày càng được chú trọng, đòi hỏi nền phải được gia cố tốt để tăng sức chịu tải của công trình. + Trên thế giới, công tác gia cố nền móng được phát triển mạnh. Thể hiện ở sự phát triển của các loại máy móc như: Máy khoan cọc nhồi, máy búa đóng cọc, máy búa rung, máy búa thuỷ lực,… để hạ cọc xuống nền làm tăng độ chặt của nền, đồng thời tham gia chịu tải của công trình cùng với nền. + Ở Việt Nam hiện nay, công tác gia cố nền móng được chú trọng và phát triển mạnh. Từ các loại cọc gỗ, cọc tre, cọc cát đến các loại cọc BTCT, bấc thấm. Đi cùng với nó là sự phát triển của các loại máy móc thiết bị sản xuất trong và ngoài nước như: Máy cắm bấc thấm, máy khoan cọc nhồi, máy ép cọc,…Phụ thuộc vào từng loại địa hình thi công, nền, mà sử dụng các máy khác nhau.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ………1

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ÉP CỌC ………3

1.1 Thiết bị ép cọc trên thế giới và Việt Nam hiện nay……….3

1.2 Các loại máy và thiết bị hạ cọc……… 3

1.2.1 Búa đóng cọc……… 3

1.2.2 Búa rung đóng cọc……… 7

1.2.3 Máy khoan cọc nhồi………8

1.2.4 Máy ép cọc thủy lực………9

CHƯƠNG 2.THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY………12

2.1 Sơ lược về máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn………12

2.2 Tính toán thiết kế tổng thể….….………15

2.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy………19

2.3.1 Cấu tạo……….19

2.3.2 Nguyên lý làm việc………20

2.3.2.1 Qúa trình cấp cọc……….………21

2.3.2.2 Qúa trình làm việc của giá ép……… 22

2.3.2.3 Qúa trình di chuyển của máy………26

CHƯƠNG 3.TÍNH TOÁN CƠ CẤU ÉP CỌC………30

3.1 Tính xilanh kẹp cọc………30

3.2 Tính xilanh ép cọc………35

3.3 Tính liên kết của khung ép vào thân máy và trên khung ép………….36

CHƯƠNG 4.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP CỦA MÁY……40

4.1 Tính toán thiết kế kết cấu thép khung bộ máy ép……….40

4.2 Tính toán thiết kế dầm gia tải………48

4.3 Tính toán thiết kế kết cấu thép của sàn máy……….53

CHƯƠNG 5.QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ SỬ DỤNG MÁY………72

5.1 Một số quy định khi sử dụng máy………72

5.2 kỹ thuật thao tác ép cọc và các bước………74

5.2.1 kỹ thuật thao tác ép cọc ………74

5.2.2 Các bước vận hành máy……… 75

5.3 Các sự cố và khắc phục sự cố thường gặp khi vận hành………85

TÀI LIỆU THAM KHẢO………87

CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC ÉP CỌC KHI XÂY DỰNG NỀN

MÓNG CÔNG TRÌNH

1.1 Thiết bị ép cọc trên thế giới và Việt Nam hiện nay.

+ Với sự phát triển kinh tế của đất nước ta hiện nay, nhu cầu xây dựng pháttriển hạ tầng cơ sở ngày càng cao: ngày càng có nhiều con đường mới, khu đôthị mới, khu công nghiệp mới mọc lên Do vậy, công tác gia cố nền móng ngàycàng được chú trọng, đòi hỏi nền phải được gia cố tốt để tăng sức chịu tải củacông trình

+ Trên thế giới, công tác gia cố nền móng được phát triển mạnh Thể hiện ởsự phát triển của các loại máy móc như: Máy khoan cọc nhồi, máy búa đóngcọc, máy búa rung, máy búa thuỷ lực,… để hạ cọc xuống nền làm tăng độ chặtcủa nền, đồng thời tham gia chịu tải của công trình cùng với nền

+ Ở Việt Nam hiện nay, công tác gia cố nền móng được chú trọng và pháttriển mạnh Từ các loại cọc gỗ, cọc tre, cọc cát đến các loại cọc BTCT, bấcthấm Đi cùng với nó là sự phát triển của các loại máy móc thiết bị sản xuấttrong và ngoài nước như: Máy cắm bấc thấm, máy khoan cọc nhồi, máy ép cọc,

…Phụ thuộc vào từng loại địa hình thi công, nền, mà sử dụng các máy khácnhau

Hiện nay có rất nhiều máy phương pháp gia cố nền móng công trình khácnhau được sử dụng, dưới đây chúng tôi xin trình bày một số máy và phươngpháp chính sau:

1.2.1 Búa đóng cọc: Trong hệ thống máy đóng cọc đó thì những máy hạ cọcđầu tiên là búa đóng cọc.Phương pháp này là dùng đầu búa tạo ra lực xung kíchđể đóng cọc xuống đất Loại máy này đang được sử dụng rất rộng rãi ở nước tahiện nay Có rất nhiều loại búa máy dùng để đóng cọc xuống đất : búa Diezel,búa rung, búa thủy lực Các máy đóng cọc cũng có tính cơ động trên công

trường cao bởi chúng có thể di chuyển được bằng nhiều cách Có thể kể đến đólà : máy di chuyển trên ray,máy di chuyển trên xích,máy di chuyển bằng phao…Tuy nhiên chúng có nhược điểm lớn là rất ồn ào,gây ô nhiễm môi trường,gâychấn động tới các vùng và công trình lân cận.Ngoài ra với những máy đóng cọcnhư vậy thì rất khó có thể kiểm tra được chất lượng cọc cũng như việc kiểm trasức chịu tải của cọc trong quá trình hạ cọc.Việc đóng cọc như vậy thì luôn gây

ra tình trạng hỏng cọc do lực đóng mạnh

+ Búa Diesel: - Đóng các loại cọc ( cọc gỗ, cọc BTCT, cọc thép) trên nền

thông thường Sử dụng áp lực khí cháy và lực xung kích của quả búa để đóngcọc đi sâu vào nền Cọc tham gia chịu tải của công trình truyền xuống

- Có 2 loại: + Búa Diesel kiểu cột dẫn ( hình a )

+ Búa Diezen kiểu ống dẫn ( hình b)

+ Búa đóng cọc thuỷ lực:

- Đóng các loại cọc BTCT, cọc ván thép Sử dụng áp lực dòng dầu để đẩy quảbúa đập vào đầu cọc, tạo lực xung kích đẩy cọc vào nền

- Có 2 loại: - Búa thuỷ lực kiểu đơn động

- Búa thuỷ lực kiểu song động

Hình 1.2 Sơ đồ búa thủy lực song động

1 Đệm; 2 Thân búa; 3 Đầu búa; 4.Cán nối; 5.Khoang dầu; 6 Pittông;

7 Van ngược; 8 Van phân phối;

I Đường dầu vào; II Đường dầu ra.

Hình 1.3 Búa đóng cọc thuỷ lực

+ Búa hơi nước: Sử dụng áp lực của hơi nước để tác dụng vào quả búa đập

vào cọc Dùng đóng cọc BTCT, cọc ván thép

1.2.2 Búa rung đóng cọc

Đóng các loại cọc ván thép, cọc ống thép, cọc ống BTCT, cọc ống rỗng Sửdụng lực rung động để hạ cọc

Có 3 loại: + Búa rung nối cứng

+ Búa rung nối mềm

+ Búa va rung

Hình 1.4:  Sơ đồ nguyên lý làm việc của các loại máy runga) Loại nối cứng; b) Loại nối mềm; c) Loại va rung

1 Động cơ; 2 Đĩa lệch tâm; 3 Khối nặng; 4 Mũ cọc; 5 Lò xo; 6 Búa;7 Đe

Hình.1.5 Búa rung đóng cọc

1.2.3 Máy khoan cọc nhồi

Trong các công nghệ thi công cọc hiện nay thì không thể không nói đếncông nghệ thi công cọc khoan nhồi.Cọc nhồi được đổ bê tong tại chỗ trong các

lỗ tạo sẵn bằng phương pháp khoan.Phương pháp này tạo ra được các cọc lớn cóđường kính cọc có thể lên đến hơn 200cm.Chiều sâu của cọc đạt tới hơn60m.Các loại cọc này rất thích ứng cho các tòa nhà cao tầng lớn bởi sức chịu tảicủa cọc lớn,có thể chịu được hàng chục nghìn KN.Tuy nhiên cọc cũng có nhượcđiểm về vấn đề khuyết tật của cọc trong quá trình thi công.Thời gian để thi côngcọc không phải là ít,bao gồm thời gian khoang tạo lỗ,làm sạch hố khoang,thả cốtthép,đổ bê tông…Để có được một cọc khoang nhồi thì còn phải kèm theo nhiềuthiết bị phụ trợ khác: máy nén khí,máy phát điện,máy bơm,thùng chứa dungdịch Bentonite…Hơn nữa về vấn đề kinh tế cũng rất lớn cho quá trình thi côngmột cọc.Gía thành của cọc khoang nhồi là rất lớn.Trong quá trình thi công vấnđề về công tác môi trường và an toàn lao động cũng cần được quan tâm rấtnhiều.Chính vì vậy cọc khoang nhồi hiện nay dang được thi công nhiều ở nhữngnơi có nền đất yếu và các công trình lớn

Các loại máy khoan:

+Máy khoang dùng ống vách:sử dụng gầu ngoạm

+Máy khoan tuần hoàn:sử dụng dung dịch khoang

+Máy khoan đất:sử dụng thùng khoang,vít xoắn

Hình.1.6 Máy khoan cọc nhồi

1.2.4 Máy ép cọc thuỷ lực:

Đây là loại máy ép cọc tĩnh, sử dụng lực ép tĩnh để hạ cọc Để tạo ra áp lựctĩnh người ta sử dụng các xilanh thuỷ lực để ép cọc đi sâu vào nền

- Ép các loại cọc BTCT, cọc ống BTCT, cọc thép

- Có 2 loại:

+ Máy ép cọc thuỷ lực không tự hành:

+Máy ép cọc thuỷ lực cỡ nhỏ

- Máy ép cọc thuỷ lực cỡ lớn ( hình 1.7)

+ Máy ép cọc thuỷ lực tự hành: Máy ép cọc thuỷ lực di chuyển bước ( hình 1.8)

Hình.1.7.Máy ép cọc thủy lực cỡ lớn không tự hành

Hình.1.8 Máy ép cọc thủy lực cỡ lớn tự hành

Đó là phương pháp hạ cọc bằng lực tĩnh(ép thủy lực).Nguyên lý làm việc củamáy ép thủy lực dựa trên cơ sở định luật pascal.Đó là “áp suất trong chất lỏngđược truyền theo mọi hướng,tác động các lực bằng nhau lên các diện tích bằngnhau và thẳng góc với vách thùng chứa”.Trên thực tế những năm gần đây thìvấn đề về truyền động thủy lực đang được ứng dụng rất rộng rãi trong lĩnh vựcmáy xây dựng bởi những ưu điểm cơ bản của hệ thống:

 Dễ điều chỉnh vô cấp và tự động điều chỉnh vận tốc chuyển độngcủa bộ công tác cả khi máy đang làm việc

 Cho phép đảo chiều chuyển động các bộ phận làm việc của máymột cách dễ dàng

 Đảm bảo cho máy làm việc ổn định,không phụ thuộc vào sự thayđổi của tải trọng ngoài

 Kết cấu gọn nhẹ,lực quán tính,có thể đề phòng sự cố khi máy quá

 Có khả năng tự bôi trơn,truyền động êm,không có tiếng ồn

 Độ tin cậy và độ bền cao

 Điều khiển nhẹ nhàng,dễ tạo dáng đẹp về kết cấu cho máy và dễtiêu chuẩn hóa,định hình các nhóm chi tiết do đó có thể sản xuấthang loạt

Tuy nhiên hệ thống thủy lực không phải là không có những nhược điểmcủa các cơ cấu và bộ phận

 Các chi tiết đòi hỏi phải gia công có độ chính xác và độ kín khít caonên giá thành đắt

 Nhiệt độ môi trường bên ngoài có ảnh hưởng đến các thông số củatruyền dẫn thủy lực

 Yêu cầu về chất lượng làm việc của chất lỏng công tác rất cao

 Khó làm kín khít các bộ phận làm việc,chất lỏng công tác dễ bị rò rỉhoặc do không khí bên ngoài lọt vào làm giảm hiệu suất và tínhchất làm việc ổn định của bộ truyền động,do đó cần phải kiểm trathường xuyên

Về vấn đề truyền động thì có hai dạng cơ bản đó là truyền động thủy tĩnh vàtruyền động thủy động.Hay nói cách khác đó là:Thủy động học và thủy tĩnh học.Thủy động học có thể gọi là khoa học của chất lỏng chuyển động,Tĩnh thủy họclà khoa học của chất lỏng dưới tác dụng của áp suất

Trong thủy động thì năng lượng được truyền đi nhờ tác dụng va đập của chấtlỏng chuyển động vào các bộ phận như :cánh quạt hoặc các cánh quay.Nói cáchkhác chúng ta sử dụng động năng hay năng lượng chuyển động của chất lỏng đểchuyển đổi thành năng lượng cơ học

Trong thiết bị thủy tĩnh năng lượng được truyền đi bằng cách tác dụng lực lênchất lỏng giới hạn.Chất lỏng phải dịch chuyển và lưu động để tạo ra sự chuyểnđộng,nhưng sự chuyển động chỉ là thứ yếu đối với lực ở đẩu ra.Sự chuyển đổinăng lượng được thực hiện do khối lượng chất lỏng chịu tác dụng của áp suất

CHƯƠNG 2

THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY

2.1 S¬ lîc vÒ m¸y Ðp cäc thñy lùc 500 tÊn

H×nh 2.1-M¸y Ðp thñy lùc

Trên cơ sở đó nội dung chính của đồ án này là nghiêncứu một loại máy ép mới hiện nay cũng dựa trên phơng phápdùng lực ép tĩnh Đó là loại máy hạ cọc mới trong nghành côngnghiệp xây dựng hiện nay Loại máy này rất phù hợp với cáccông trình xây dựng ở những khu thành thị đông đúc nhờvào tính linh hoạt và nhanh nhạy của máy Hiện nay loại máynày đang đợc sử dụng rất phổ biến ở Trung Quốc Máy sửdụng lực tĩnh mạnh đợc sinh ra bởi dầu áp lực cao để đa cọcvào trong đất một cách dễ dàng mà không gây chấn độngmạnh Mọi thao tác của máy nh : nâng cọc, chuyển, giữ bànkẹp, di chuyển máy đều đợc thực hiện bằng thủy lực Máy cóthể nén đợc nhiều loại cọc có hình dáng và kích thớc khácnhau : cọc vuông, cọc tròn, cọc thép chữ H tùy thuộc vào yêucầu kỹ thuật Kích thớc của cọc : vuông : 0.3*0.3m-0.5*0.5m,tròn : 0.3m-0.5m

Chất lợng của cọc ép luôn đợc đảm bảo vì trong quátrình ép sẽ kiểm tra cọc Tỷ lệ thành công của cọc là gần nh100% Cọc sẽ đạt đợc chất lợng cao và giảm đợc nhiều chi phísản xuất So với các phơng pháp ép trên hoặc trong quá trình

đóng cọc thì cọc đạt đợc chất lợng cao hơn rất nhiều Các

ph-ơng pháp trên đều dùng lực tác dụng vào cọc từ phần đỉnhcọc nh vậy ứng suất cục bộ phát sinh trong cọc là rất lớn Còntrong phơng pháp này thì dùng lực ép bên để tạo lực ép bởivậy không xuất hiện ứng suất cục bộ tại phần đỉnh cọc Máynày là thiết bị hữu ích nhất cho các dự án lớn và cấp bách Hoạt

động của máy êm và phạm vi làm việc của máy rộng vì nóhoàn toàn đợc điều khiển bằng thủy lực và có thể tự dichuyển đợc trên công trờng Lực ép cọc đợc tạo ra là rất lớn Vàmột đặc điểm rất quan trọng của máy mà có nhiều ngời quantâm đó là máy có thể ép đợc cọc nghiêng từ 0o đến 5o Điều

này rất quan trọng vì trong thực tế hiện nay việc ép cọcnghiêng là rất khó khăn.

Những đặc điểm của máy :

1 Không bị rung lắc, không có khí thải và độ ồn thấptrong quá trình làm việc ít ảnh hỏng tới môi trờngxung quanh và đến các công trình phụ cận xungquanh Độ ồn của máy < 90 dB

2 Làm việc an toàn và ổn định : Trong quá trình làmviệc cọc có thể đợc đặt chính xác đúng vị tríbởi một cần trục (cần cẩu) Sau đó đợc kẹp thẳng

đứng bằng xilanh kẹp và đợc ép xuống đất mộtcách êm nhẹ cho đến khi đạt đợc sức chịu tải thiếtkế

3 Chất lợng tin cậy : Hai cặp má kẹp (ở hai vị trí trên

và dới) kẹp cọc và định vị cọc ở vị trí ép mongmuốn Thêm nữa lực ép cọc đợc thể hiện thông qua

áp suất dầu của hệ thống thủy lực, do đó có thểnâng cao tỷ lệ thành công khi ép

4 Năng suất của máy cao : Máy có thể tự di chuyểntrên công trờng và ép đợc 180m-300m cọc trong 1 calàm việc ( 8 giờ )

5 Kết cấu máy linh động : Máy đợc thiết kế để quátrình lắp dựng, vận chuyển và tháo lắp dễ dàng

Bộ phận má kẹp có thể thay đổi đợc để phù hợp vớicác loại cọc có hình dáng khác nhau.

2.2 Tính toỏn thiết kế tụ̉ng thờ̉ mỏy ép cọc

Hình 2.2 Tổng thể máy ép cọc.

1 - Chân đế di chuyển dọc 2 -Sàn công tác

3 - Cabin điều khiển bộ máy ép, bộ máy di chuyển

4 - Xilanh nâng hạ sàn công tác 5 -Dầm gia tải (để đỡ tải)

6 - Khung ép 7 - Xilanh ép

8 – Mâm kẹp cọc 9 - Cụm puly móc câu

10 - Cụm puly đỉnh cần 11- Cần của cần trục

12- Cáp nâng (hạ) cọc

13 - Xilanh nâng (hạ) cần của cần trục

14 - Cabin điều khiển cần trục( bộ máy cấp cọc) 15- Động cơ quay

16 – Tang kéo cáp 17 - Đối trọng cần trục

18 – Xy lanh di chuyển dọc 19 - Chân đỡ Xilanh thuỷ lực

20 – Bơm thủy lực 21 – Chân đế giữa

22 – Dầm đỡ 23 – Cụm bánh xe di chuyển

+ Chiều dài của máy L : may

- Chiều dài chân đế di chuyển L

Điều kiện để máy ổn định khi ép cọc (chỉ 2 chân di chuyển dọc làm việc, lựcép lớn):

tc cd

1

tb R A

Q

Với p tb: Áp lực trung bình

Q 1: Tải trọng trên mỗi chân đế

kN Q

Q1  / 2  5000 / 2  2500

Q : Lực ép cần thiết, Q = 5000 kN

R tc: Cường độ áp lực tiêu chuẩn, chọn

B : Chiều rộng chân di chuyển, m

Để máy làm việc tốt, chọn chiều rộng Bcd =1,5 m

L = m

Chiều dài máy: Lmáy= L = 12 m

+ Bề rộng máy B :

- Chiều rộng chân đế di chuyển ngang B cn

Điều kiện để máy ổn định khi máy di chuyển( trường hợp 2 chân di chuyểndọc làm việc):

cn

1

tb R A

Q

p tb: Áp lực trung bình

A cn : Diện tích chân đế di chuyển ngang ( m 2 )

Q 1: Tải trọng trên mỗi chân đế

với L cn: Chiều dài chân di chuyển, m

B cn: Chiều rộng chân di chuyển, m

chuyển ngang Lcn =4,4m

quay máy ta chọn B a  700mm 0 7m

Chiều rộng máy:

B=2*Bcd + Bcn + 2*Ba = 2*1,5 + 3,4 + 2*0,7 = 7,8 m

xl k

c H H H

c

H : Chiều cao khung ép, m

H : Chiều cao xilanh ép, m

- Để thuận tiện cho máy khi ép với hành trình xilanh ép lớn, di chuyển khôngbị vướng chân di chuyển ngang, chọn chiều cao sàn máy

- Chiều cao xilanh ép:

- Chiều cao khung ép: H k  3 , 8m

Kích thước tổng thể của máy:

2.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy

2.3.1 Cấu tạo

Các kết cấu chính của máy được thể hiện như hình vẽ 1.4

Hình 2.3.Cấu tạo chính của máy ép thủy lực 500 tấn

1-Xilanh nâng hạ máy;2-Dầm chính;3-Cabin điều khiển chính;4-giá ép

5-Xilanh ép;6-cọc ép;7-Cần trục;8-Giá trọng

9-Cặp chân đế duy chuyển ngang;10-Cặp chân đế duy chuyển dọc

11 Thân máy;12-Cầu thang

+ Cấu tạo của máy nói chung bao gồm cac bộ phận chính sau:

+ Bụ̣ máy kẹp cọc,

+ Bụ̣ máy ép cọc,

+ Bụ̣ chõn đờ́ di chuyờ̉n dọc

+ Bụ̣ chõn đờ́ di chuyờ̉n ngang

+ Các xy lanh nõng (hạ) máy

+ Thõn máy chính

+ Cõ̀n trục

+ Hợ̀ thụ́ng thủy lực

+ Hợ̀ thụ́ng điợ̀n

+ Các bụ̣ máy có chuyờ̉n đụ̣ng hoàn toàn đụ̣c lọ̃p với nhau

+ Cọc được cṍp bởi cõ̀n trục được lắp trờn máy

+ Trờn bàn ép (8) có gắn các xilanh điờ̀u khiờ̉n má kẹp

+ Có 2 cabin điờ̀u khiờ̉n: Cabin điờ̀u khiờ̉n bụ̣ máy ép, cabin điờ̀u khiờ̉n bụ̣máy cṍp cọc

2.3.2 Nguyờn lý làm viợ̀c.

Ngời điều khiển ngồi trong cabin điều khiển chính 3.Toàn bộ bộ phận chính của hệ thống thủy lực đợc đặt dớicabin 3 Thân máy 11 đợc đặt ở giữa máy liên kết với dầmchính 2 bằng liên kết khớp, điều đó cho phép máy có thể ép

đợc cọc nghiêng và nó là đặc điểm mà nhiều ngời sử dụngquan tâm Giá ép 4 lắp trên thân máy 11 và nó cũng đợc đặtchính giữa máy và là bộ phận quan trọng nhất của máy Cầntrục 7 có một cabin cho ngời ngồi điều khiển thứ 2 Cần trụcnày có nhiệm vụ cẩu cọc để đa vào khoang trống trong giá ép

4 (khe hở giữa các má kẹp) Máy gồm có hai dầm chính 2 liênkết với nhau Mỗi đầu dầm có liên kết với các xilanh nâng hạmáy 1 (gồm 4 xilanh) Có hai cặp chân đế di chuyển máynằm ở cạnh máy Cặp chân đế di chuyển ngang có tác dụng

di chuyển máy theo phơng ngang và cặp chân đế di chuyểndọc sẽ di chuyển máy theo phơng dọc Các cặp chân đế này

đều đợc bố trí các xilanh và hệ thống các cụm bánh xe để tạo

ra sự di chuyển của máy Các xilanh nâng hạ máy có tác dụng

để nâng, hạ máy trong khi di chuyển và tạo sự cân bằng chomáy trong quá trình làm việc Chúng đợc đặt trên hai chân

đế nằm ngang của máy

Giá ép 4 có cấu tạo khá phức tạp bao gồm các xilanh ép vàcác xilanh kẹp cọc Có hai bàn kẹp cọc gồm các xilanh kẹp vàcác bánh xe dẫn hớng Mỗi bàn kẹp gồm có bốn xilanh kẹp cọc

đợc định vị ngang (nằm ngang) Các xilanh kẹp đều có cácmá kẹp để cố định cọc và tạo lực ma sát khi ép Sự bố trí haibàn kẹp nhằm gúp cho việc định vị cọc chính xác và rútngắn thời gian hạ cọc Các xilanh kẹp và xilanh ép đợc bố trí ởcác vị trí khác nhau Các cặp xilanh ép chính và xilanh ép phụ

có thể làm việc đồng thời hoặc không đồng thời với nhau

Đụ́i trọng 8 là các khối thép đợc đặt trên hai cạnh của haidầm chính để tăng trọng lợng máy giúp cho máy ổn định vàtăng lực ép khi ép cọc Trên máy còn có các thiết bị đo áp suất

và đo chiều sâu cọc ép Nhờ đó, không chỉ tăng tỷ lệ ép cọcthành công so với các kỹ thuật hạ cọc khác mà còn cho biết khảnăng chịu tải thực tế và vị trí chính xác của cọc Trọng lợngbản thân máy là 520 tấn Có thể tăng khối lợng máy tối đa là

550 tấn nhờ tăng thêm các khối gia trọng, với mục đích đạt tớitải trọng kiểm tra Nhờ mối liên hệ trực tiếp giữa kết cấu và

đồng hồ đo áp lực dầu, cho phép sự kiểm tra trực tiếp và đo

đợc sức chịu tải của cọc vào bất cứ thời điểm nào mà khôngcần sử dụng thêm bất cứ một đồng hồ đo áp lực nào khác Nếucọc đợc ép xuống đất với áp lực nằm trong khoảng mong muốn

và thời gian mong muốn thì việc kiểm tra ép cọc coi nh hoànthành Máy sẽ kiểm tra khả năng tải của cọc bằng tải trọng

nh÷ng cäc cã chiÒu dµi kh¸c nhau: 12m, 24m, 36m, hoÆc dµih¬n.

Người thợ vận hành máy ngồi trên cabin và điều khiển mọi thao tác của máy.Quá trình làm việc của máy bao gồm 3 quá trình:

+ quá trình cấp cọc

+ quá trình ép cọc( quá trình làm việc của giá ép)

+ quá trình di chuyển máy

2.3.2.1 Quá trình cấp cọc.

+ Cọc từ bãi cọc được cần trục cẩu lên nhờ cần (11)

+ Sau đó, cọc được đưa vào trong bàn ép (7) và người thợ lái máy điềukhiển xilanh đóng (mở) má kẹp (8) kẹp chặt cọc

+ Người thợ lái máy ngồi trên cabin cấp cọc điều khiển máy để tháo móccâu treo trên cọc, và tiếp tục cẩu - cấp cọc tiếp theo Cọc luôn được cấp cho máyđảm bảo thi công được liên tục

2.3.2.2 Qu¸ tr×nh lµm viÖc cña gi¸ Ðp.

Hình 2.4- Kết cấu của giá ép

1.xilanh ép cọc; 2.dầm ngang khung ép;3.khung ép chính; 4.bàn kẹp cọc trên 5.thân máy; 6.bàn kẹp cọc dưới; 7.bulông ghép khung ép; 8.xilanh kẹp cọc

9.bulụng liờn kờ́t; 10.thộp hỡnh gia cố; 11.bu lụng định vị; 12.tấm ghộp định vị

Giá ép bao gồm các xilanh ép chính, các xilanh ép phụ vàcác bàn kẹp cọc Hệ xilanh ép đợc liên kết mềm (tự lựa) với cácbàn kẹp cọc nhờ các gối tựa hình cầu (khớp cầu) Nhờ vậy màcho phép giữa chúng có góc lắc nhỏ đảm bảo cho toàn bộmáy ở trạng thái cân bằng Do đó với sự làm việc đồng thời vàkhông đồng thời của hai hệ xilanh ép chính và phụ thì cácbàn kẹp này cũng có sự làm việc đồng thời và không đồngthời

2.3.2.2.1 Phương phỏp ép đồng thời

Máy di chuyển tới vị trí cần ép cọc và hạ các chân đếxuống để ổn định máy Các xilanh ép cọc lúc này bắt đầu

co lại nâng hai bàn kẹp lên vị trí cao nhất (hết hành trình cocủa xilanh ép) Sau đó cọc đợc cẩu vào khoảng giữa của cácbàn kẹp nhờ chính cần cẩu đợc bố trí trên máy Khi cọc đã đợc

đa vào trong đó và đến lúc đầu dới của cọc chạm đất thì cảhai hệ thống bàn kẹp cùng làm việc, chúng cùng kẹp cọc lại Nhvậy cọc luôn đợc đảm bảo ép đúng vị trí cần thiết bởi cácbàn kẹp cọc sẽ giữ cọc Nhờ vậy cọc luôn đợc đảm bảo độthẳng đứng trong suốt quá trình ép

Hình 2.5-Quá trình làm việc đồng thời của các

xilanh ép.

Khi bắt đầu ép thì cả hai hệ xilanh ép chính và xilanh

ép phụ sẽ đồng thời đẩy ra và ép hai bàn kẹp cùng đi xuống.Khi hết hành trình của xilanh thì cả hai cơ cấu bàn kẹp sẽcùng nhả cọc ra và co lại Các xialnh ép sẽ đa các bàn kẹp trở về

vị trí ban đầu và tiếp tục lặp lại quá trình kẹp cọc và ép cọcxuống Các quá trình đó cứ lặp đi lặp lại nh trên và đó chính

là sự làm việc đồng thời của hai hệ xilanh ép

Trên thực tế thì không phải lúc nào cả hai hệ xilanh trêncũng làm việc đồng thời nh vậy Do một số yêu cầu khác nhau

và đảm bảo cho chất lợng cọc thì hai hệ xilanh mới hoạt động

đồng thời với nhau Lực ép có thể đạt 500tấn hoặc cao hơnnữa Thông thờng chúng chỉ hoạt động cùng nhau tại thời

điểm ban đầu để ép cọc xuống xác định vị trí và sau khiquá trình ép không đồng thời kết thúc

Với phơng pháp ép không đồng thời thì quá trình ban

đầu để ép cũng nh trong phơng pháp ép đồng thời Đó là khibắt đầu ép thì cả hai hệ xilanh ép chính và xilanh ép phụ sẽ

đồng thời đẩy ra và ép hai bàn kẹp cùng đi xuống Cho tới khicọc đã đợc ép xuống một độ sâu xác định thì hai cơ cấukẹp sẽ nhả cọc ra và di chuyển tới khoảng giữa của phần cọc ởtrong giá ép Sau đó cơ cấu bàn kẹp dới sẽ tiếp tục kẹp cọc lại

và ép xuống, trong lúc đó cơ cấu bàn kẹp trên đi lên phíatrên Nh vậy cùng lúc cả cơ cấu dới và cơ cấu trên sẽ hết hànhtrình (cơ cấu dới hết hành trình đẩy, cơ cấu trên hết hànhtrình co) Khi cơ cấu dới hết hành trình của xilanh ép thì cácxilanh kẹp cọc sẽ nhả cọc ra và di chuyển lên trên Cùng lúc đócơ cấu kẹp cọc trên sẽ kẹp cọc lại và ép xuống dới Khi cơ cấutrên hết hành trình thì cũng là lúc cơ cấu dới di chuyển tớikhoảng giữa của cọc Quá trình đó lại đợc lặp đi lặp lại nhvậy cho tới khi cọc đạt độ sâu yêu cầu, và cũng chính là sựlàm việc không đồng thời của hai hệ xilanh ép

Nh vậy với hoạt động không đồng thời của hai hệ xilanh

ép nh trên thì các quá trình ép sẽ luân phiên nhau và giảm

đ-ợc rất nhiều thời gian ép Hơn nữa năng suất trong quá trình

ép không đồng thời cao hơn rất nhiều so với hoạt động củamột cơ cấu đơn

Hinh 2.6-Quá trình làm việc không đồng thời của các

xilanh ép.

Có thể hiểu rằng phơng pháp ép không đồng thời có thể đợccải tiến để tăng năng suất bằng cách tăng số lợng cơ cấu kẹplên (lớn hơn hai)

thờ̉ ép được cọc nghiờng đờ́n 5o.Quá trình ép cọc nghiờng này nhờ vào sự thayđụ̉i vị trí của thõn máy Thõn máy có liờn kờ́t khớp với dõ̀m chính của máy nhờvào các dõ̀m ngang gắn trờn thõn.Thực chṍt thõn máy gắn được trờn các dõ̀mchính là nhờ vào các dõ̀m ngang (trờn thõn) và các chụ́t hãm (gắn trờn dõ̀m chính) Trờn dõ̀m chính có các rãnh đờ̉ cho thõn máy có thờ̉ lắp vào và nhờ các chụ́thãm mà thõn máy ụ̉n định được khi máy làm viợ̀c ở lực ép 500 tṍn Toàn bụ̣ giáép được lắp cụ́ định trờn thõn máy bởi vọ̃y khi ép cọc nghiờng thì toàn bụ̣ thõnmáy sẽ đảm nhiợ̀m viợ̀c làm cho giá ép nghiờng đi 1 góc trong khoảng từ 0o đờ́n

5o Thõn máy nghiờng được nhờ vào viợ̀c thay đụ̉i vị trí của các dõ̀m ngang khi

lắp trờn dõ̀m Nhờ hợ̀ thụ́ng các xy lanh thủy lực chõn chụng khụng làm viợ̀cđụ̀ng thời mà người ta có thờ̉ nõng hoặc hạ thõn máy đờ̉ thay đụ̉i đụ̣ nghiờng góccủa thõn máy Đờ̉ giữ được vị trí nghiờng đó thì các xy lanh có them kờ́t cṍu vanchụng sụt áp Khi thõn máy nghiờng đi thì toàn bụ̣ giá ép cũng nghiờng theo vàtiờ́n trình ép cọc nghiờng được thực hiợ̀n.

1 2

3 4

Hình 2.7 -Kờ́t cṍu của thõn mỏy để ép cọc nghiờng.

1-Dõ̀m chính; 2-Cỏc chốt hóm; 3-Dõ̀m ngang trờn thõn; 4-Thõn mỏy.

Trong quá trình ép cọc nghiờng thì các cặp xilanh ép chính và ép phụ cũng cósự làm viợ̀c đụ̀ng thời và khụng đụ̀ng thời như trong quá trình ép cọc thẳng.Ngoài ra với cơ cṍu ép phụ phía sau máy thì máy cũn đóng được cọc có gócnghiờng lớn hơn,và có thờ̉ đóng cọc trong phạm vi cụng trình có mặt bằng hẹpmà với máy khác khụng vào được.Trọng lợng máy là 520 tấn trong khichỉ cần ép lực ép lớn nhất là 500 tấn để có thể đảm bảo sự

ổn định máy khi ép cọc nghiêng Trong quá trình ép cọcnghiêng thì các cặp xilanh ép chính và ép phụ cũng có sự làmviệc đồng thời và không đồng thời nh trong quá trình ép cọcthẳng

2.3.2.3 Quá trình di chuyển của máy.

Sự di chuyển của máy đầu tiên phải kể đến quá trìnhlàm việc của cơ cấu nâng hạ máy Cơ cấu nâng của máy baogồm các xilanh nâng hạ máy 1 và các dầm của máy Các dầm

của máy gồm có hai dầm chính và hai dầm phụ liên kết vớinhau Hai đầu của hai dầm chính gắn với bốn xilanh, đầu củapittông nâng hạ 1 liên kết với bốn bánh xe di chuyển Đó chính

là hệ thống bánh xe để di chuyển máy Khi pittông 1 đẩy rahoặc co vào thì thân máy sẽ đợc nâng lên hay hạ xuống Hệthống bánh xe đó đợc chạy trên các tấm chân đế Trong mỗitấm chân đế có một xilanh di chuyển (nằm theo chiều dọc)

và dẫn động các bánh xe Các bánh xe di chuyển mang theotoàn bộ thân máy di chuyển theo Các bánh xe chạy trên các raynằm trong các chân đế và có thể chạy trong chân đế đểkéo chân đế theo trong quá trình chuyển động Các xilanhnằm dọc trong chân đế đợc gắn khớp với các bánh xe Đầu củapittông có liên kết khớp với chân đế để di chuyển máy vàcũng để di chuyển chính chân đế

Máy di chuyển theo chiều dọc nhờ hai cặp chân đế nằmdọc theo hai bên máy Các chân đế này bị hạn chế hành trìnhbởi hai chân đế nằm ngang Hành trình di chuyển theo chiềudọc máy là 0.8m Đó cũng chính là hành trình của hai xilanhnằm trong hai chân đế này Khi bắt đầu di chuyển, đầu tiêncác xilanh nâng hạ máy co lại hết hành trình Nh vậy hai chân

đế nằm ngang sẽ đợc co lên theo các xilanh nâng hạ.Lúc nàycác xilanh nằm trong các chân đế dọc sẽ hoạt động, chúng

đẩy ra hết hành trình của xilanh Nh vậy toàn bộ máy đợc

đẩy tới trớc cùng với hai chân đế ngang máy nhờ các cụm bánh

xe di chuyển chạy trên các ray nằm trong chân đế Khi cácxilanh dọc hết hành trình thì các xilanh nâng hạ bắt đầu

đẩy ra và từ từ hạ hai chân đế ngang xuống Hai chân đếngang chạm đất nhng các xilanh nâng hạ vẫn cha dừng lại,chúng tiếp tục đẩy ra và hai chân đế dọc máy đợc nâng lên

khỏi mặt đất Lúc này các xilanh nâng hạ dừng lại, tiếp theocác xilanh dọc trong chân đế sẽ co lại Quá trình co lại này sẽkéo theo các cụm bánh xe di chuyển theo Nh vậy lúc này cácchân đế dọc sẽ trợt trên các cụm bánh xe di chuyển và tiến vềphía trớc Sau đó các xilanh nâng hạ lại co lại và bắt đầu mộtbớc di chuyển mới Quá trình này cứ lặp đi lặp lại và làm chomáy di chuyển đợc tới vị trí mong muốn theo chiều dọc (phíatrớc hoặc phía sau).

Hình 2.8-Kết cấu của cơ cấu di chuyển dọc.

1-Xilanh di chuyển; 2-Chân đế; 3-Chốt liên kết xilanh; 4-Cụm bánh xe di chuyển; 5-Phần liên kết với khung chính;

6-Thanh liên kết hai cụm bánh xe; 7-Ray.

2.3.2.3.2- Quá trình di chuyển theo chiều ngang

Quá trình di chuyển theo chiều ngang nhờ các xilanh nằmtrong các chân đế ngang Các xilanh này có hành trình lớnhơn các xilanh dọc (3.6m) Quá trình di chuyển theo chiềungang này cũng tơng tự nh trong quá trình di chuyển theochiều dọc máy Khi bắt đầu chuyển dịch thì các xilanh nânghạ thay vì co lại thì ở đây sẽ đẩy ra hết hành trình đểnâng hai chân đế nằm dọc lên

Hình 2.9-Kết cấu của cơ cấu di chuyển ngang.

Kết cấu của cơ cấu này cũng tơng tự nh của cơ cấu dichuyển dọc Chỉ khác là các cụm bánh xe di chuyển ở đây đ-

ợc liên kết khớp với các xilanh nâng hạ máy và hệ xilanh có chiềudài lớn hơn Hoạt động của cơ cấu này cũng nh của cơ cấu dichuyển dọc máy Máy có thể di chuyển ngang (bên phải hoặcbên trái) nh ý muốn

Hình 3.2 Sơ đồ cơ cṍu kẹp cọc

1 Miờ́ng kẹp ; 2.Xi lanh kẹp cọc; 3.Bàn kẹp

- Hành trình xilanh :

Kích thớc của khoang trống giữa để hạ cọc vào là 85*85

cm Cọc có kích thớc nhỏ nhất là 30*30 cm Theo kết cấu máy

và kích thớc của lỗ trống ta có hành trình xilanh là : h = 16 cm

- Lực đẩy của xilanh :

Khi ép cọc với lực ép là 5000 KN thì sử dụng hai bàn kẹp

để kẹp cọc và hai cặp xilanh ép chính và ép phụ làm việc

đồng thời Khi ép với lực là 2500 KN thì sử dụng một bàn kẹp

và một cặp xilanh ép Nh vậy trong cả hai quá trình ép trênthì các cặp xilanh đều chỉ làm việc ở lực ép 2500 KN Để ép

đợc cọc thì phải có đủ lực ma sát giữa cọc và các má kẹp ở

đây ta tính cho lực ép là 2500KN trong trờng hợp sử dụng cọcthép

- Hệ số ma sát giữa thép và thép : fms = 0.17 (MáySDVLXD)

- Ta có lực ma sát giữa đầu kẹp và cọc : Fms =F.fms  2500 KN

F : Lực kẹp của các xilanh (KN)

- Ta chọn F = 15000 KNVậy ta có lực kẹp của một xilanh : F F 3750 KN

4

15000 4

1   Vì quá trình kẹp không yêu cầu về tốc độ nên ta chọn vậntốc của xilanh kẹp là : v = 0,4 m ph

áp lực dầu khi ép để đạt lực ép 5000 KN là : p = 25Mpa =2,5KN cm2

500 mm/s

Hình 3.4 Bàn ép cọc cú xi lanh kẹp di chuyển dọc

Công suất yêu cầu của xilanh :

600

.p Q

N xl  (KW)

Trong đó : Q : Lu lợng của xilanh, đơn vị là l/ph.

p : áp lực dầu làm việc trong hệ thống,

D

4

10 50 4

10

54 ,

b = 0,83 : hiệu suất trung bình của bơm

Công suất trên trục rôto của bơm cần để cung cấp cho hệxilanh kẹp cọc :

( 54 , 31 83 , 0

18 ,

N N

b

xl

b   

Công suất của động cơ điện cần cung cấp cho bơm trongquá trình kẹp cọc:

).

( 2 , 33 95 , 0

54 ,

+ Kiểm tra khả năng chịu lực kẹp của cọc bêtông cốt thép khi chịu lực ép 500 tấn.

f

F F

Khi cần ép cọc nhỏ hơn (30x30cm) thì đờng kính của má kẹp

là 30 cm Khi đó thì áp lực của xilanh kẹp tác dụng vào cọc là :

p =2,83 (KN/cm2), nh vậy với bêtông mác 300 thì vẫn ép đợccọc vào trong đất

3.2 - Tính xilanh ép cọc.

Hình 3.5 Kờ́t cṍu của giỏ ép

1.xilanh ộp cọc; 2.dõ̀m ngang khung ộp;3.khung ộp chính; 4.bàn kẹp cọc trờn 5.thõn mỏy; 6.bàn kẹp cọc dưới; 7.bulụng ghộp khung ộp; 8.xilanh kẹp cọc

9.bulụng liờn kờ́t; 10.thộp hỡnh gia cố; 11.bu lụng định vị; 12.tấm ghộp định vị

Hệ xilanh ép cọc làm nhiệm vụ đẩy bàn kẹp hớng xuống dới Quá trình đó các bàn kẹp đã kẹp chặt cọc và đa cọc vào sâu trong lòng đất Lực ép yêu cầu của xilanh là đủ để đa cọc vào trong đất nhẹ nhàng và đảm bảo yêu cầu thiết kế

3.2.1-Các thông số yêu cầu.

- Hành trình xilanh :

Ta có chiều cao của khung ép là : 4,6 (m)

Chiều dài của ray nằm trên khung ép là : 3,8 (m)

Kích thớc chiều cao của mỗi bàn kẹp (kể cả phần khớpcầu) là : 1,3 (m)

Nh vậy để các cặp xilanh chính và phụ có thể làm việc không

đồng thời với nhau ta chọn hành trình của các cặp xilanh ép là: h = 0,6 (m)

Khi các cặp xilanh ép chính hoặc ép phụ làm việc đồng thờihay không đồng thời thì ở trạng thái làm việc lớn nhất mỗi cặpxilanh cũng đạt lực đẩy là 2500KN

áp suất làm việc của dầu trong hệ thống cũng đạt giá trị Max

là : 25Mpa = 2,5 KN/cm2

- Tốc độ làm việc của xilanh khi ép ta có : v = 0,6 (m/ph).Khi một cặp xilanh làm việc thì lực ép yêu cầu cho mỗixilanh là : F1

với tốc độ ép cọc nhanh đã chọn ở trên thì ta có lu lợng dẫnvào xilanh là :

Công suất yêu cầu của xilanh :