Tính toán thiết kế giá búa đóng cọc dezel, treo quả búa 5 (T) lắp trên máy cơ sở bánh xích

Tài liệu tham khảo Tính toán thiết kế giá búa đóng cọc dezel, treo quả búa 5 (T) lắp trên máy cơ sở bánh xích

ĐầU …… 2

Chơng 1: LựA CHọN PHƯƠNG PHƯƠNG áN THIếTKế……… 3

kế 7

án 16

Chơng II: tính toán cơ cấu nâng hạ búa và cơ cấu nâng

hạ

cọc……… 20 1 Tính toán cơcấu nâng hạ búa……….21

cáp 21

cáp 21

cáp 24

1.4 Tính chọn kích thớc cơ bản của tang vàròng rọc 25 1.5

động……… 27

2 Tính toán cơ cấu nâng hạcọc 28

3.2 Tính chọn diện tích mặt cắt cột 48

3.3 Tính kết cấu cột dẫn 55

búa .67

Chơng V: quy trình lắp dựng và vận hành Giábúa 91

5.1 Quy trình lắpdựng……….91

Lời nói đầu

Với mục tiêu đề ra của đảng và nhà nớc ta là

cũ đã qua sử dụng hoặc đã lỗi thời, nên chất lợng củachúng trong khai thác cha cao trong khi đó giá thànhcủa các loại máy này lại quá đắt so với chất lợng củachúng mà có nhiều loại máy có khả năng chế tạo trongnớc với chất lợng không thua kém máy móc nhập ngoại

nhng giá thành rẻ hơn Nh: Giá búa Diezel, Máy ép bấcthấm, Máy khoan cọc nhồi, cổng trục, trạm trộn bê tôngnhựa nóng, trạm trộn bê tông xi măng, Nhng trong số

đó các loại máy phục trong xây dựng nhà dân dụng vàcông trình cầu, cảng là còn ít Chính vì vậy đề tàicủa em có tên: ((Tính toán thiết kế giá búa đóng cọcDiezel, treo quả búa 5(T) lắp trên máy cơ sở di chuyểnbánh xích ))

Đến nay đề tài đã hoàn thành song vì thờigian và trình độ còn có những hạn chế nên không thểtránh khỏi những sai sót rất mong các Thầy cô trong bộmôn và các bạn góp ý để đề tài đợc hoàn thiện hơn

đại ngang sự, cũng nh các công trình giao thông hiện

đại đã, đang và sắp đợc xây dựng Trong các công trìnhlớn cũng nh nhỏ thì việc xử lý nền móng là yếu tố hếtsức quan trọng vì nó quyết định đến chất lợng cũng nhtuổi thọ của công trình

Việc xử lý nền móng đã có từ rất lâu, nhất là xử

lý nền móng bằng các loại cọc, ban đầu là từ các loạicọc nguyên thuỷ có sẵn nh cọc tre, cọc gỗ với phơngpháp đóng thủ công Theo dòng phát triển của lịch sử

thì quy mô của các công trình ngày càng lớn và đợcxây dựng trên các nền đất khác nhau, nên các loại cọcngày càng có nhiều và phơng pháp thi công phải thay

đổi để đáp ứng đợc các yêu cầu của công trình

Tuỳ thuộc vào quy mô, thời hạn phục vụ của côngtrình, điều kiện tự nhiên của đất xây dựng mà ngời ta

áp dụng các biện pháp khác nhau để gia cố nền móng chophù hợp

Với những công trình xây dựng nhà ở thuộc loại nhỏcủa các hộ gia đình thờng áp dụng biện pháp làm móng

bè bê tông, móng cọc tre,…

Hiện nay trong thực tế xây dựng nền móng cho cáccông trình lớn, thời hạn phục vụ lâu dài ngời ta ápdụng các loại móng cọc Đây là loại móng đảm bảo khảnăng xây dựng nhà và công trình trên các loại đất cósức chịu tải nhỏ, trên các vùng đất đóng băng,

Chính việc áp dụng móng cọc đã thúc đẩy việc ứngdụng các phơng pháp công nghiệp hoá xây dựng cũng nhviệc trang bị cho các cơ quan xây dựng những máy hạcọc chuyên dùng gọn nhẹ và có năng suất cao

Những u điểm cơ bản của việc áp dụng móng cọc làrút ngắn thời gian thi công, giảm bớt công tác nặngnhọc cho công nhân, giảm bớt khối lợng thép, bê tông,giảm khối lợng công tác làm đất và tăng chất lợng côngtrình,…; Phơng pháp thi công móng cọc ít nhạy cảm với

sự thay đổi trạng thái của đất nền; Có thể đào những

hố sâu, thi công móng cọc mới ngay sát cạnh các móngcọc mà không gây nguy cơ phá hỏng công trình; Cọc đợchạ trong móng bằng nhiều loại máy thi công khác nhau Ngoài phơng pháp gia cố nền bằng móng cọc ra ngời

ta còn dùng nhiều phơng pháp khác nh:

* Để gia cố nền có các loại đất to hạt có nhiều lỗrỗng và vết nứt, ngời ta dùng biện pháp xi măng hoá,

đây là biện pháp hiệu quả và đợc sử dụng rộng rãi

* Để gia cố, xử lý nền mà bên dới có các túi nớc,túi bùn ngầm ngời ta dùng phơng pháp ép bấc thấm

Công tác gia cố nền móng hiện nay có rất nhiều

ph-ơng pháp khác nhau, mỗi phph-ơng pháp có tính u việtriêng và phù hợp với từng yêu cầu công trình khácnhau Các phơng pháp hiện nay hay đợc sử dụng là:

* Phơng pháp khoan cọc nhồi.

Cọc nhồi đợc chế tạo bằng cách rót trực tiếpvậy liệu (bê tông, bê tông cốt thép, cát) vào những lỗcọc làm sẳn trong lòng đất ngay tại mặt bằng thi côngcông trình

Theo phơng pháp tạo lỗ cọc khoan nhồi, thi côngcọc nhồi đợc chia thành hai loại cơ bản sau:

+ Tạo lỗ cọc bằng cách đóng ống kim loại, đầu dớibịt đế cọc vào lòng đất, sau đó rót vật liệu tạo cọcvào lòng ống ống kim loại có thể để nguyên với vaitrò là thành ống hoặc rút khỏi lòng đất trong quátrình rót vật liệu bằng thiết bị chuyên dùng, còn đếcọc nằm lại trong lòng đất

+ Tạo lỗ cọc bằng phơng pháp khoan chuyên dùng.Các thiết bị khoan rất đa dạng, nh tạo lỗ bằng phơngpháp cơ học, phơng pháp vật lý, hay là theo cách đa

đất từ lỗ khoan lên theo dạng liên tục hay chu kỳ,…

Đặc điểm của phơng pháp này là:

+ Ưu điểm:

- Cọc đợc chế tạo tại chỗ, có kích thớc và chiềudài tuỳ ý, không mất công vận chuyển hay phải làm cáccông tác phụ khác nh ca, cắt, nối cọc… sau khi đóngcọc

- Thi công cọc nhồi trên các máy khoan tạo lỗtránh đợc các lực xung kích gây ảnh hởng xấu

đến các công trình xung quanh, không gây tiếng ồn lớn.Vì vậy trong những năm gần đây thi công cọc nhồi đãnhanh chóng xâm nhập vào các công trình trong thànhphố

- Có thể thi công trên các công trờng có điều kiện

mà không thể thi công bằng phơng pháp đóng cọc khác + Tuy nhiên phơng pháp này cũng có các nhợc

- Phải xây dựng trạm trộn bê tông tại côngtrờng hoặc phụ thuộc địa điểm của trạm trộn bê tôngkhác và công suất của trạm đó (do phu thuộc thời gian

bê tông đông cứng từ lúc trộn bê tông đến lúc đổ xongcọc),…

* Phơng pháp ép cọc tĩnh:

Đây là phơng pháp cơ học dùng lực ép cọc xuốnglòng đất, phơng pháp này chỉ đóng đợc các loại cọc cóchiều dài ngắn hoặc đối với cọc dài, lớn thì phải dùngmáy có công suất lớn

ép cọc tĩnh có các đặc điểm sau:

+ Ưu điểm:

- Không gây chấn động đến các công trình xungquanh, không tạo ra tiếng ồn Do u điểm này mà phơngpháp ép tĩnh đợc sử dụng nhiều trong các công trìnhtrong khu dân c, trong các thành phố, thi trấn, nơi

đông ngời

- Giá thành rẻ

+ Nhng nó cũng có nhợc điểm là: Chỉ đóng đợc cácloại cọc nhỏ có khẩu độ không dài lắm, hoặc nếu ép cọclớn thì chi phí mua máy ban đầu rất lớn mà khối lợngthi công ít do ở nớc ta cha có nhiều công trình lớn,nên hiệu quả kinh tế khi sử dụng loại máy này thấp

* Phơng pháp dùng lực va đập

+ Búa Hơi

Quả búa hơi đợc chia làm hai loại: Quả búa tácdộng đơn và Quả búa tác động kép ở quả búa tác động

đơn, cọc đợc nhấn vào nền do năng lợng rơi t do của

đầu búa tác dụng trực tiếp lên cọc, năng lợng của hơi nớc hoặc không khí nén chỉ dùng để nâng đầu quả búa lên cao Trong quả búa tác động kép năng lợng của hơi nớc hoặc không khí nén không những dùng để nâng đầu quả búa lên cao mà còn có tác dụng đẩy nhanh chúng rơixuống đầu cọc

+ Búa Diezel

Búa Diezel làm việc theo nguyên lý động cơ đốttrong hai kỳ vì vậy khi đóng cọc gây ra lực chấn độnglàm ảnh hởng tới các công trình xung quanh, đồng thời

nó còn tạo ra tiếng ồn Do nhợc điểm này mà phơng phápchỉ đợc áp dụng với các công trình xa khu dân c Đóngcọc bằng búa Diezel có giá thành rẻ, dễ thay đổi chiềudài cọc, dễ thi công và có thể làm việc ở những điềukiện khắc nghiệt nh: ở trên sông, ở đầm lầy, ở cácvùng cao mà các phơng pháp khác không làm đợc.

* Phơng pháp dùng lực rung động_ Búa rung

Quả búa rung đợc sử dụng phổ biến trong thicông đóng cọc, đặc biệt chúng làm việc rất hiệu quảtrên nền đất cát tơi, xốp, ở những địa hình chật hẹp,chen cấy, nhất là khi đóng cọc gia cố nền Khi làmviệc, quả búa liên tục truyền len cọc dao động có tần

số, biên độ và hớng nhất định, làm giảm đáng kể lực masát giữa đất và cọc Nhợc điểm của phơng pháp này sovới phơng pháp dùng quả búa Diezel là có kết cấu lớn,làm việc ồn hơn, máy kém ổn định hơn,…

* Phơng pháp ép cọc bấc thấm

Bấc thấm là các băng có lõi bằng prôliprôpilen

có tiết diện hình răng bánh xe, bên ngoài đợc bọc áolọc

Bấc thấm là một phơng pháp nhân tạo, nhằm cải tạonền đất bằng thiết bị tiêu nớc thẳng đứng để xử lý đâtyếu đợc dùng để thay thế cọc cát làm phơng tiện dẫn n-

ớc cố kết từ dới nền đất yếu lên tầng đệm cát phíatrên và thoát ra ngoài, nhờ đó tăng tốc độ lún của nền

đất trên đất yếu, tăng tốc độ cố kết của bản thân

- Chiều sâu sử dụng bấc có thể đạt đến 40 m

- Hoạt động thoát nớc tốt trong các điều kiện khácnhau

+ Nhợc điểm:

- Với nền đất quá yếu thì xử lý bằng bấcthấm không hiệu quả

I/ các phơng án thiết kế

Búa đóng cọc Diezel là loại búa hoạt động theonguyên lý va đập, nó đợc cấu tạo từ hai bộ phận chínhlà: Quả búa và giá búa

Khi đóng cọc quả búa đợc đặt ngồi trực tiếp lên

đầu cọc tạo xung lực nhấn cọc xuống nền Giá búa cónhiệm vụ dẫn hớng cọc, quả búa và thực hiện các thaotác khác nh: Cẩu búa, cẩu cọc, đa chỉnh cọc về vị trí

đóng

Trên một giá búa có thể sử dụng nhiều quả búa khácnhau ở đây ta chỉ xét tới quả búa Diezel

* Quả búa Diezel:

Quả búa Diezel làm việc theo nguyên lý động cơ đốttrong hai kỳ Theo cấu tạo nó đợc chia làm hai loại:ống dẫn và cột dẫn

- Loại ống dẫn dùng để đóng cọc thép và cọc bêtông cốt thép loại lớn, do cấu tạo đặc biệt: Tỷ số nénthấp ( = 15) hành trình của piston lớn lên khả năngtạo ra lực xung kích khi đóng cọc lớn, ngoài ra quátrình cháy hỗn hợp xảy ra ngay sau khi đầu piston đậpvào đầu búa do đó quá trình cháy sẽ tạo thêm xung lựclớn đóng cọc vào nền

- Loại cột dẫn, loại này có tỷ số nén cao ( =30) sử dụng bơm nhiên liệu áp lực cao, dùng để đóngcác loại cọc gỗ và bê tông cốt thép loại nhỏ

* Giá búa:

Là thiết bị dùng để phục vụ các thao tác đóng cọc:Cẩu cọc, chỉnh cọc, cẩu và dẫn hớng quả búa khi đóngcọc Trên thực tế giá búa đợc sử dụng rất đa dạng, tuỳthuộc vào công nghệ đóng cọc

a/ Giá búa lắp trên máy cơ sở ( kiểu treo)

Thiết bị đợc lắp thêm vào một máy cơ sở sẵn có nào

đó, thờng là cần trục bánh xích hoặc cần trục bánhlốp, thiết bị lắp thêm vào là phần dẫn hớng quả búakhi cần đóng cọc Sử dụng giá búa loại này rất tiện

lợi, tiết kiệm đầu t do có thể sử dụng máy cơ sở cóchi phí mua sắm nhỏ.

Máy cơ sở đợc chọn thờng là cần trục bánh xíchhoặc cần trục ôtô Các loại máy này phải thoả mãn cácyêu cầu kỹ thuật đóng cọc, ngoài ra loại máy cơ sở nàyphải có tối thiểu hai tời nâng để khi chuyển sang chế

độ giá búa thì một tời dùng để nâng quả búa, một tời

để nâng cọc và có thể lắp thêm một tời tự dựng Việcdẫn hớng quả búa đợc thực hiện nhờ một tháp đặt thẳng

đứng làm bằng dàn thép, thép hình hay ống thép Thápnày đợc liên kết với cần trục nhờ khớp bản lề ở chốt

đầu cần và chân cần qua thanh giữ, dọc thân tháp cóhai thanh dẫn hớng cho búa Phần đỉnh tháp là dàn pulydẫn hớng cho cáp cẩu cọc và cẩu búa Kích thớc của nó

đợc chế tạo sao cho cáp nâng búa luôn song song vớivới thanh dẫn hớng Dọc hai bên tháp còn bố trí thang

để phục vụ khi lắp dựng, thi công đóng cọc cũng nh khisửa chữa bảo dỡng

b/ Giá búa đợc cấu tạo trên máy cơ sở:

Là thiết bị đóng cọc đợc thiết kế và chế tạotrên một máy cơ sở (máy kéo, cần trục, máy xúc, ).Trên cơ sở sử dụng nguồn năng lợng, các kết cấu củamáy cơ sở ngời ta cải tạo và cấu tạo thêm một số bộphận nh: Khung gầm, hệ thống thuỷ lực, hệ thống điềukhiển cho phù hợp với yêu cầu làm việc của giá búa

Sự cải tạo này không ảnh hởng tới đến chức năng chínhcủa máy, nó có thể đóng đợc cọc có chiều dài đến 70(m), do đó cũng nh giá búa ghép trên máy cơ sở sử dụngloại giá búa này rất tiện lợi và kinh tế, vì vậy màhầu hết các công trình xây dng thờng sử dụng loại giábúa này để thi công nền móng…

c/ Giá búa chuyên dùng:

Là thiết bị đợc thiết kế chế tạo chuyên dùng

để đóng cọc Giá búa đơn giản nhất là giá búa cố định,tháo lắp nhanh Giá búa điện di chuyển trên đờng ray

có thể đóng đợc các loại cọc quanh, dọc đờng ray.Ngoài ra còn có các loại giá búa chuyên dùng khác nhgiá búa lắp trên phao nổi đóng cọc dới nớc phục vụ thicông các công trình đờng thuỷ, cảng…

Giá búa đóng cọc lắp trên máy cơ sở di chyển bánhxích đợc quy về hai kiểu chính là: Kiểu liên kết cứng

với sàn và kiểu liên kết mềm hay còn gọi là liên kết

động Để tiện lợi trong việc thi công ở công trờng thì

ta lựa chọn kiểu liên kết giữa giá búa với máy cơ sở

là loại liên kết động và giá búa có điều chỉnh đợc gócnghiêng nhờ hệ hai tăng đơ, có khả năng vi chỉnh giábúa đợc, khoảng vi chỉnh L= 400 (mm)

1.1.1 Ph ơng án 1:

Giá có cột dẫn hớng kết cấu dạng dàn lắp trênmáy cơ sở D308-85M do Nhật Bản sản xuất, trên giá bốtrí hai thanh dẫn hớng tiết diện tròn và hai cụm bu ly

để cẩu búa và cẩu cọc Loại giá có cột dẫn hớng kếtcấu dạng dàn này có khản năng điều chỉnh lệch tháp để

đóng cọc xuyên âm 50 và xuyên dơng 18,50 đợc tiến hànhnhờ bộ truyền động thuỷ lực, với một bộ nguồn chungcủa máy cơ sở, Hình vẽ :1.1

Kiểu giá búa này ta thờng gặp do Liên Xô (cũ)chế tạo, tiêu biểu là:

SP-49, S-870, S –878S, S-878K,… Thông số cơ bản củagiá búa SP-49:

- Chiều dài cọc tối đa, m:

+ Sang hai bên cạnh:

7

- Khả năng tiến lùi tháp:0,4

- Chiều cao tháp, m:18

- Khối lợng phần giá búa, T:9,3

- Kích thớc, m: L x B x H

Khi vận chuyển:10,68 x 4,34 x 3,08

Khi làm việc:5,22 x 5,14 x 18,27

- Quả búa:S-996

Đặc điểm của loại giá búa này là:

* Ưu điểm: Trọng lợng của giá búa nhỏ, tính cơ độngcao, kết cấu dàn cột có thể chế tạo đợc

* Nhợc điểm: Độ ổn định không cao, kết cấu cồng kềnh,chế tạo khó, phức tạp nên giá thành đắt

1 0

1 4

cÊu t¹o

1.1.2.Phơng án 2:

Giá búa dạng đơn giản, có cấu tạo nh sau:

Cột dẫn hớng đợc chế tạo từ tổ hợp thép hình lắptrên máy cơ sở di chuyển bánh xích D308-85M do NhậtBản chế tạo, trên giá bố trí hai thanh dẫn hớng tiếtdiện tròn và hai cụm puly để cẩu búa và cẩu cọc Loạicột dẫn hớng đợc chế tạo từ tổ hợp thép hình này cókhả năng điều chỉnh lệch tháp để đóng cọc xuyên âm 50

và xuyên dơng 18,50 đợc tiến hành nhờ bộ truyền độngthuỷ lực, với một bộ nguồn chung của máy cơ sở, Hình

+ Sang hai bên cạnh:

7

- Khả năng tiến lùi tháp:0,5

- Chiều cao tháp, m:13

- khối lợng phần giá búa, T:6,4

- Kích thớc, m: L x B x H =8,4 x 4,21 x 13

- Quả búa:S-995 hoặc S-268

- Khối lợng toàn bộ, T:13,9

* Đặc điểm của loại giá búa này:

Ưu điểm: Kết cấu gọn, Chế tạo đơn giản,lắp ráp nhanh, Giá thàng rẻ chế tạo hơn so với giáthành chế tạo cột dạng dàn.

9

8

16 15

1.13.Phơng án 3:

Giá búa có Cột dẫn hớng đợc chế tạo từ các

đoạn ống thép tròn, trên cột bố trí hai thanh dẫn hớngtiết diện tròn và hai cụm puly để cẩu búa và cẩu cọc.Loại cột dẫn hớng này có khả năng điều chỉnh lệch tháp

để đóng cọc xuyên âm 50 và xuyên dơng 18,50 đợc tiếnhành nhờ bộ truyền động thuỷ lực, với một bộ nguồnchung của máy cơ sở, Hình vẽ 1.3

Kiểu giá búa này ta thờng gặp do Liên Xô (cũ),Nhật… chế tạo, tiêu biểu là: Giá búa 75D, 85D, 95D cấutạo trên cần trục xích DH558-110M (do Nhật chế tạo vớisức nâng 55 T và tầm với 3,8 m), DH658-135M (do Nhậtnhật chế tạo với sức nâng 65T và tầm với 4 m), Thông

số cơ bản của giá búa loại này là:

- Chiều dài cọc đóng lớn nhất, m: 16

- Chiều cao giá búa, m:

+ Xiên dơng: 1/5

- Tầm với (từ tâm quay đến tâmtháp ), m: 3,1-3,5

- Tốc độ làm việc, m/ph:

+ Nâng cọc chính:12,8

+ Nâng cọc phụ:4,0

+ Nâng quả búa:7,7

+Quay, vòng/ph:0,3-1

- Khối lợng, T:62,5

* Đặc điểm của loại giá búa này:

- Kết cấu gọn nhẹ, Chế tạo đơn giản, lắp ráp nhanh,

có kết cấu thẩm mĩ

- Giá thành chế tạo thấp hơn so với giá thành chế

tạo cột dạng dàn

- Có khối lợng cột nhỏ hơn so với cột dạng thép địnhhình

- Chiều dài cọc đóng lớn so với loại giá có kết cấucột dạng định hình và cột dạng dàn

- Thuận tiện khi lắp dựng, tháo dỡ, vận chuyển,…

12

11 14

10

9

8

16 15

7 P uly đổi h ớng cáp ở m áy

8 Q uả búa D iezel

II / lựa chọn phơng án thiết kế

Qua việc phân tích các u nhợc của từng phơng án ởtrên ta thấy phơng án 3 có nhiều u điểm hơn cả đồngthời nó cũng có khả năng gia công chế tạo, vật t thiết

bị phù hợp với điều kiện kỹ thuật trong nớc và nó cũngphù hợp với phơng hớng phát triển của khoa học Vậy tachọn phơng án 3 – Kết cấu cột dạng ống tròn lắp trênmáy cơ sở di chuyển bánh xích là phơng án thiếtkế_Hình vẽ 1.4

1.Tính chọn quả búa

Với trọng lợng piston là 5 tấn, ta chọn quả búaDiezel kiểu ống dẫn có ký hiệu D50 do Trung Quốc chếtạo, đợc làm mát bằng nớc

* Các thông số cơ bản của quả búa là:

- Hành trình lớn nhất của piston, mm: 25000

- Loại cọc đóng: cọc bê tông cốt thép tiết diện

Träng lîng cña cäc lµ: GC =  x VC =  x 0,45 x0,45 x 16

- Khèi lîng riªng cña Bª t«ng cèt thÐp,  = 2,47tÊn/m3

GC = 2,47 x 0,45 x 0,45 x 16 = 8 tÊn

12

11 14

10

9

8

16 15

3 Vận tốc các cơ cấu của giá búa

- Vận tốc nâng búa: Vb = 8 m/p

- Vận tốc nâng cọc: Vc = 8 m/p

- Tiến lùi tháp (xe con): Vxe = 1 m/ph

- Vận tốc di chuyển: Vdc = 50 m/ph

- Vận tốc quay của toa quay:  = 0.5 vòng/ph

4 Chiều cao cột dẫn hớng (tính từ mặt đất):

HC= hcọc + hbúa + hnâng búa + htreo + hxàđỉnh + han toàn

- Quả búa Diezellớn nhất lắp đợc:loại 5 Tấn

Các thông số của máy cơ sở:

+ Hãng sản xuất:NIPPON SHARIO SEIZO SHAKAI

+Mã hiệu D308-85M+Trọng lợng T: 42,1+ Kích thớc giới hạn, mm:

 Công suất thiết kế:106 CV +Chiều rộng bản xích,mm: 965 +vận tốc di chuyển,Km/h 3,5

- Chiều cao nâng: H = Hcột - han toàn

- Vận tốc nâng: Vnâng = 8 (m/p)

- Chế độ làm việc: trung bình

- Tra trong sách máy trục vận chuyển ta chọn đợccơ cấu mang có trọng lợng là: 300 (kG) = 3000(N)

* Sơ đồ làm việc: Hình vẽ 2.1

1_ Động cơ Diezel; 2 _ Phanh; 3 _Khớp nối

4 _Hộp giảm tốc; 5_ Khớp răng;6:_Tang tời búa

I Tính toán cơ cấu nâng hạ búa

1 Chọn loại cáp

Thông thờng thì ở các giá búa đóng cọc để kéo búa

và cọc ngời ta dùng cáp cho cơ cấu nâng hạ, do đó ở

đây ta chọn cáp cho cơ cấu Trong các loại cáp thìkiểu cáp có kết cấu K-P theo OCT 2688-55 là dạng dây

có tiếp xúc đờng giữa các sợi thép ở các lớp kề nhau,

có tuổi thọ cao và đợc sử dụng rộng rãi, vật liệu chếtạo các sợi thép có giới hạn bền: b = 1200  2100(N/mm2)

Vậy ta chọn loại cáp K-P 6  9 = 144 vớigiới hạn bền các sợi thép trong khoảng 1500  1600 (N/

mm2) để dễ dàng trong việc thay cáp do quá trình sửdụng bị đứt, bị mòn…

2.Sơ đồ mắc cáp

Theo thiết kế tổng thể ta có sơ đồ mắc cáp nh hình

vẽ 1.3.5, trong đó bội suất Pa lăng, a = 4

Ta xét các trờng hợp làm việc bất lợi của cơ cấu

để tính cho cơ cấu theo trờng hợp bất lợi nhất, một sốtrờng hợp bất lợi khi làm việc của giá búa là:

* Trờng hợp cơ cấu kéo búa khi cột dẫn thẳng

b/ XÐt trêng hîp c¬ cÊu kÐo bóa khi cét dÉn nghiªngd¬ng 18,50

Qua 3 trờng hợp làm việc bất lợi mà ta phân tích

ở trên thì trờng hợp (c) là trờng hợp giá búa kéo búabất lợi nhất:

GII = 105408 (N) < GI = 105840 (N) < GIII = 106821(N)

Vậy ta lấy kết quả ở trờng hợp (c) để tính toáncho cơ cấu

Lực căng cáp lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cuốnlên tang khi nâng quả búa đợc xác định theo công thức( 2.19, [1] ) ta có:

Smax =  

mx

x Q

98 , 0 1 109821

x x

109821

3 Tính chọn kích thớc dây cáp

Kích thớc cáp đợc xác định theo công thức (2.10,[1]) ta có:

Sđ = n x Smax(2.3) Trong đó:

Sđ - Lực kéo đứt dây cáp

N- Hệ số an toàn bền của dây cáp đợc tra trong(bảng 22, [1]), ta chọn đợc n = 5,5 vớichế độ làm việc trung bình CĐ% = 25%

Thay vào công thức (2.3) ta có:

Sđ = 5,5 x 29459,4 = 162026,7 (N)

Với loại dây cáp nh ta đã chọn sơ bộ ở trên_ giớihạn bền của cáp là

b = 1600 (N/mm2), chọn đờng kính cáp theo (trang 1,[11]) ta đợc:

dc= 19,5 (mm), có lực kéo đứt là Sđ = 195000 (N)

4 Tính chọn kích thớc cơ bản của tang và ròng rọc a/Đối với tang

Đờng kính nhỏ nhất cho phép đối với tang cuốn cáp

đợc xác định theo công thức (2.12, [1]), ta có:

(2.4)

Trong đó:

Dt- Đờng kính tính đến đáy rãnh khoét

e- Hệ số tính đờng kính tang với chế độ làmviệc trung bình, tra bảng (2.4, [1]) tacó: e = 25

DR - Đờng kính tính đến đáy rãnh khoét

e - Hệ số tính đờng kính tang với chế độ làmviệc nhẹ, e = 20

Thay số vào công thức (2.5) ta có:

DR  19,5 x (20 - 1) =370,5 (mm)

Chọn DR = 380 (mm)

+ Ròng rọc đổi hớng cáp: Ròng rọc đổi hớngcáp là ròng rọc không làm việc chỉ có nhiệm vụ đổi h-ớng cáp có thể tính theo:

Dc = 0,8 x DR = 0,8 x 380 = 304 (mm) nên tachọn ròng rọc đổi hớng cáp có Dc = 320 (mm)

c/ Chiều dài của tang:

Chiều dài tang đợc xác định theo công thức(3.59, [5]) ta có:

Thay số vào công thức (2.6) ta có:

lt =

4 0 , 0195 0 , 48

4 14 , 3

0195 , 0 100



x x x

x

+ (1,5  2) x 0,0195 =0,317 (m)

suất (hộp giảm tốc và các khớp nối) từ động cơ

Diezel-B 100

Một số đặc điểm khi sử dụng động cơ Diezel:

+ Loại động cơ đốt trong này có nhiệm vụ chuyển nănglợng nhiệt nhờ quá trình đốt cháy nhiên liệu để chuyểnsang cơ năng Nó hoạt động phụ thuộc vào nguồn cungcấp năng lợng từ bên ngoài nên là nguồn động lực chủyếu cho các loại máy hoạt động nơi xa lới điện

+ So với động cơ xăng thì động cơ Diezel làm việcbằng nhiên liệu rẻ hơn lợng tiêu hao nhiên liệu íthơn, thời gian sử dụng lâu hơn,…

+ So với động cơ điện thì động cơ Diezel có một số u

điểm nh khối lợng không lớn, phạm vi điều chỉnh tốc độkhá rộng (2  2,5 lần), không phụ thuộc vào việc cấpnăng lợng từ bên ngoài Nhợc điểm là không thể đảochiều quay trực tiếp, không có khản năng quá tải nênkhông thể khởi động cơ khi có tải,

Công suất tĩnh khi nâng búa xác định theo côngthức (2.78, [1]) ta có :



x x

QxV n

1000 60

Thay sè vµo c«ng thøc (2.7) ta cã:

N =

83 , 0 1000 60

8 109821

x x

VËy c¬ cÊu n©ng h¹ bóa cã c¸c th«ng sè sau:

- §êng kÝnh c¸p, dc = 19,5 (mm)

- §êng kÝnh tang, Dt = 480 (mm)

- Lùc c¨ng c¸p lín nhÊt, Smax = 29459,4 (N)

- Chiều dài tang, Lt = 340 (mm)

- Trọng lợng toàn búa: Gb = 10584(kG) = 105840 (N)

- Trọng lợng cơ cấu mang: Gm = 300 (kG) =

3000 (N)

- Trọng lợng cọc: Gc = 8000(kG) = 80000 (N)

- Trọng lợng xà đỉnh: Gxđ = 600(KG) = 6000 (N)

1/ Giá kéo búa và cọc đồng thời theo phơng thẳng

đứng

2/ Giá búa đóng cọc xiên âm 50

3/ Giá búa đóng cọc xiên dơng 18,50

4/ Giá búa kéo cọc với góc cho phép giữa cáp vàcột dẫn 150

Từ các kết quả mà ta tính đợc trong các trờnghợp bất lợi trên ta sẽ xác định đợc trờng hợp làm bấtlợi nhất của giá búa và ta sẽ tính cột dẫn theo kếtquả này các trờng hợp khác có nội lực nhỏ hơn nên đảmbảo độ bền

Cột dẫn hớng liên kết với máy cơ sở nhờ chốt ởchân cột và hai thanh chống xiên hay còn gọi là tăng

đơ Hai thanh chống xiên này ngoài việc giữ cột dẫn ra

nó còn có tác dụng điều chỉnh cột dẫn nghiêng ngửa để

đóng cọc xiên âm, xiên dơng Thanh chống xiên này một

đầu lắp trên thân cột dẫn một đầu liên kết với máy cơ

sở thông qua một xà ngang lắp trên đốt cột dẫn

Vị trí bắt chốt tăng đơ trên cột phải đảm bảo điềukiện làm việc của cột dẫn đồng thời đảm bảo lực tácdụng lên nó là nhỏ nhất Ta thấy khoảng cách lắp tăng

đơ càng cao thì lực tác dụng lên nó càng nhỏ, nếu lắptăng đơ ở đỉnh cột thì lực tác dụng lên nó là nhỏ nhất

do đó kích thớc mặt cắt ngang tăng đơ cũng là nhỏ nhấtnhng chiều dài cũng là dài nhất nên khi làm việc cóthể bị võng, vậy cách lắp này ngời ta ít sử dụng

Khi cột dẫn chịu tác dụng của tải trọng

gió ta coi tải trọng này tập trung tại trọng

tâm của biểu đồ tam giác nội lực tức

là 2/3 chiều cao cột từ dới lên do đó

ngời ta thờng chọn khoảng cách

lắp tăng đơ là: x = 2/3 x H, Hình vẽ 3.1

Wgió

Hình 3.1 Biểu

đồ tải trọng gió

 chọn x = 17 (m) = 17000 (mm)

Sơ bộ chọn: khoảng cách tâm cột và tâm hai chântăng đơ là: 6000 (mm) Khoảng cách tâm hai chân tăng

3.1.1 Trờng hợp kéo cọc và búa đồng thời theo phơngthẳng đứng

x Q







) 1 (

) 1 ( 0

Q0- Tải trọng nâng, trong trờng hợp này là:

Q0= GI + Gm = 105840 + 3000 = 108840 (N)

Thay vào công thức (3.1) ta có:

98 , 0 ) 98 0 1 (

) 98 , 0 1 ( 108840

) 98 , 0 1 ( 80000

Lực kéo cáp tổng cộng:

TC = T1 + T2 = 29196,2 + 21459,9 = 50656,1 (N)3.1.1.2 Xác định chiều dài tăng đơ, hình vẽ 3.2 Gócgiữa cột dẫn và tăng đơ là:

2

1 4200 (

6000  x = 6357(mm)

  = 20,5º

Chiều dài tăng đơ:

BC =

2 2

  = 19,440

3.1.1.3 Xác định các phản lực liên kết:

Trong sơ đồ tính toán ta thu gọn tải trọng tính toán về tâm cột dẫn, khi đó ta có lực thay thế và mô men thay thế:

- Lực thay thế P:

P = (Gb+ Gm) + GC + TC + Gxđ

= 108840 + 80000 + 50656,1 + 6000 =245496,1 (N)

- Mô men thay thế M:

M = GC x 950 + (Gb+ Gm) x 475 – TC x 780

= 80000 x 950 + 108840 x 475 – 50656,1 x 780 = 88127242 (N.mm)

5 , 5187

tg tg

X B



 RB = 0

44 , 19 sin

5 , 5187 sin  

Khi cột dẫn ở trạng thái nghiêng 50 và kéo búalên, lúc đó:

- Búa trợt trên thanh dẫn sẽ tạo ra lực cản masát (Fms ) ngợc chiều kéo búa

- Cọc lúc này đầu trên đợc đa vào chụp đầu cọcgây nên lực Gc nén lên cột và đợc kéo lên nhờ cáp kéo

Tc = Gc , còn đầu dới trợt trên mặt đất

- Ta lấy hệ số ma sát giữa búa và thanh dẫn là: 







) 1 (

) 1 ( 0

T1 = 4 2

98 , 0 ) 98 0 1 (

) 98 , 0 1 ( 109810

0 98 , 0 ) 98 0 1 (

) 98 , 0 1 ( 5 cos 80000

x

x x

BC = BI 2 IC2 = 17528  2 2100 2 = 17653 (mm)

- Góc giữa cột dẫn và tăng đơ là:

cos =

17653 17000 2

6357 17653

17000 2

2 2

2 2

2 2

x x ABxBC

AC BC

6000 17653

17000 2

2 2

2 2

2 2

x x ABxBC

AI BC



