Máy xây dựng Chuong 6

Máy xây dựng

Chương 6

Ô tô tải và máy kéo

6-1 Ô tô - Phương tiện vận chuyển

Vận chuyển đất, đá đào là một trong những công việc lớn nhất của công tác đất Có nhiều loại thiết bị khác nhau để vận chuyển đất đào như ô tô tự đổ, xe goòng, máy cạp chuyển, băng tải hay tàu hỏa Mặc dù máy cạp chuyển ít được sử dụng để vận chuyển đất ở Việt Nam, nhưng nó có thể đào và vận chuyển đất Băng tải cũng là một phương tiện vận chuyển Băng tải được sử dụng khi các phương tiện khác không sử dụng được hoặc là một bộ phận của thiết bị vận chuyển khác ví dụ như băng nâng Tuy nhiên, các băng tải lớn vận chuyển sẽ hiệu quả hơn khi lượng vật liệu vận chuyển đủ lớn để bù vào chi phí đầu tư ban đầu Các dự án đập lớn thường sử dụng băng tải để vận chuyển như vận chuyển bê tông đầm lăn từ trạm trộn đến thân đập như thủy điện Sơn La Tàu hỏa thỉnh thoảng cũng sử dụng để vận chuyển đất đào khi khu vực đào và đổ đất gần đường ray Tuy nhiên ô tô tải được sử dụng phổ biến hơn cả

6.1.1 Ô tô và ô tô tự đổ

Ôtô là loại phương tiện vận chuyển đường bộ vô cùng quan trọng Trong quá trình thi công các công trình xây dựng nói chung và xây dựng công trình thuỷ lợi, thủy điện nói riêng, công tác chuyên chở đất đá, tập kết vật liệu xây dựng đến công trình chiếm một tỷ trọng khá lớn Chi phí cho công tác vận

chuyển chiếm đến 40% giá

thành công trình

Ôtô có cấu tạo chắc

chắn, bộ di chuyển bánh lốp,

có tính linh hoạt và tốc độ cao

nên thường dùng làm phương

tiện vận chuyển Do khối

lượng xây dựng ngày càng lớn,

mức độ ngày càng phức tạp,

nên ôtô chuyên dùng ngày

càng hoàn thiện và hiện đại

Thông thường ôtô được sử

Cho dù có nhiều thiết bị vận chuyển đất đã kể trên, nhưng chủ yếu vẫn là ô tô tự đổ Các ô tô tự đổ hạng nặng (hình 6-1) được sử dụng nhiều nhất Ô tô tự đổ sử dụng linh hoạt và

có thể di chuyển nhanh giữa các khu vực làm việc Ô tô tự đổ cũng có nhiều kiểu dáng và kích

cỡ khác nhau từ 3 ÷ 300t Ví dụ như: loại có thùng tiêu chuẩn hay thùng chở đá, loại sử dụng động cơ điêzen hay

động cơ xăng, loại

đường cao tốc hay

trên các đường thi

công trong công

trang bị loại động cơ

điều khiển bằng điện tử hiện đại Ô tô tự đổ hoạt động trên các đường cao tốc công cộng thường giới hạn kích thước, tải trọng và trọng lượng trên trục (cầu xe) Ô tô tự đổ thiết kế để hoạt động trên các đường trong công trường thường lớn hơn, nặng hơn và tải trọng có thể lên đến ba trăm tấn Các dự án công tác đất lớn thường sử dụng các loại ô tô tự đổ cỡ lớn Một xu hướng khác đang được sử dụng gần đây là ô tô tự đổ khớp quay dẫn động tất cả các bánh như hình 6-3

6.1.2 Trọng tải

Trọng tải hay tải trọng cho phép của ô tô tự đổ thường biểu diễn theo 3 cách:

1 Trọng lượng chứa của thùng (daN),

2 Thể tích chứa của thùng (m3); và

3 Dung tích đầy thùng (thường với hệ số dốc 2:1) (m3)

Khi quá tải không những giảm hiệu suất của máy mà còn tăng khả năng hư hỏng thiết

bị Vì vậy không nên làm việc vượt quá tải trọng của xe Vì đất vận chuyển thường ở trạng thái rời nên tải trọng lớn nhất có thể chuyên chở thường nhỏ hơn trọng lượng chứa hay thể tích chứa của thùng Nếu trọng lượng đầy thùng của đất rời nhỏ hơn trọng lượng cho phép thì

có thể tăng chiều cao thùng để tăng khả năng chứa Thông thường thể tích chứa của thùng

Hình 6.2 Ôtô tự đổ hạng nặng

không bị hạn chế, chúng chỉ hạn chế khi vận chuyển các vật liệu dạng lỏng như bê tong hay đất nhão.

6.2 Cấu tạo ô tô tải

6.2.1 Các bộ phận chính của ô tô tải

Ôtô là loại máy tự hành chuyển động ngang, chuyên chở hay kéo theo rơ-moóc hàng hoá hoặc chở người Do đó ngoài bộ phận để đựng hàng hoá như thùng xe, thùng ben hay khoang chở người

1 Động cơ: Động cơ thường dùng là loại động cơ đốt trong (động cơ xăng hoặc động

cơ điêzen) làm nguồn động lực của ôtô và máy kéo, có công dụng biến nhiệt năng do nhiên liệu cháy thành cơ năng

2 Hệ thống truyền lực: Hệ thống truyền lực của ôtô có tác dụng truyền mômen quay từ

động cơ cho bánh xe chủ động, gồm có: ly hợp, hộp số, truyền động các-đăng, truyền động chính, cơ cấu vi sai và truyền lực cuối cùng

3 Hệ thống treo: Hệ thống treo của ôtô hoặc máy kéo, có tác dụng nối đàn hồi giữa

khung hay thân xe với hệ thống di chuyển, gồm có: bộ phận đàn hồi (nhíp hoặc lò xo) và bộ phận giảm xóc (loại tay đòn hoặc ống)

4 Hệ thống di chuyển: Hệ thống di chuyển tựa lên mặt đường để biến chuyển động

quay tròn của bánh xe chủ động thành chuyển động tịnh tiến của ôtô Ngoài ra, hệ thống di

Hình 6.3 Ô tô tự đổ khớp quay

chuyển còn có tác dụng đỡ toàn bộ khối lượng và thay đổi hướng chuyển động của xe Hệ thống di chuyển của ôtô gồm có: bánh xe chủ động, bánh xe dẫn hướng.

5 Hệ thống điều khiển: Hệ thống điều khiển (lái, phanh) có tác dụng thay đổi hướng

chuyển động hoặc giảm tốc của ôtô và máy kéo

6 Trang bị điện: Điện là một trong những loại năng lượng được sử dụng rộng rãi trên

ôtô Điện năng dùng để khởi động máy, đốt cháy hỗn hợp hay hoà khí trong động cơ xăng hay động cơ có bộ chế hoà khí (các-bua-ra-tơ), cung cấp cho các thiết bị chiếu sáng, còi, tín hiệu ánh sáng, các bộ phận kiểm tra đo lường và các thiết bị phụ khác

Để có điện năng, trên ôtô được trang bị máy phát điện và bình ắc quy Máy phát điện biến cơ năng thành điện năng, còn ắc quy biến hoá năng thành điện năng

7 Thân xe, buồng lái và các thiết bị phụ: Thân xe của ôtô tải gồm có khung và thùng

xe Hai dầm dọc liên kết với các dầm ngang, dùng làm đáy sàn Dầm này bắt chặt vào dầm dọc của ôtô bằng bulông hình chữ U Trên dầm ngang có lát những tấm gỗ Thành phía trước của thùng xe được lắp cố định, các thành còn lại lắp bằng bản lề và khoá lại với nhau bằng

then Ôtô tự đổ bao gồm khung và thùng xe (hình 6-1 và 6-2) Vỏ của ôtô con hoặc xe khách

thường làm bằng những tấm kim loại, được dập hay gia công theo một hình dạng nhất định rồi hàn lại với nhau

8 Buồng lái (cabin) của ôtô và máy kéo, cũng được làm bằng những tấm thép dập và

hàn lại với nhau Cửa buồng lái ôtô có kính điều khiển lên xuống và cả kính hứng gió xoay được Các cửa đều có cửa khoá và tay nắm để mở cửa từ bên trong hay bên ngoài buồng lái

9 Các thiết bị phụ: Các thiết bị phụ dùng trong ôtô rất đa dạng, phụ thuộc vào nhiều

yếu tố, đặc biệt là việc nâng cao khả năng làm việc của máy hoặc cải thiện điều kiện làm việc của người lái

Hình 6-4 Hệ thống truyền lực của ôtô:

1- Động cơ, 2- Ly hợp, 3- Hộp số, 4- Truyền động các-đăng, 5- Truyền động

chính, 6- Cơ cấu vi sai, 7- Bánh xe chủ động, 8- Bán trục, 9- Bánh xe dẫn hướng.

6.2.2 Hệ thống truyền lực

1.Ly hợp

Ly hợp hay côn có tác dụng tách và nối truyền động từ động cơ với hộp số Như vậy

ly hợp phải làm việc tin cậy, mômen quán tính phải nhỏ Khi đóng phải truyền được mômen

từ động cơ qua hộp số, khi mở phải nhanh chóng tách khỏi truyền động Ly hợp phải làm việc

êm, không gây va đập khi gài số, đổi số Tăng mômen từ từ khi khởi hành và khi quá tải đột ngột thì ly hợp có thể trượt Vậy bề mặt trượt phải có khả năng thoát nhiệt tốt

Theo phương pháp truyền

động có các loại: ly hợp ma sát

(một hoặc nhiều đĩa bị động), ly

hợp thuỷ lực (dạng biến tốc thuỷ

lực), ly hợp điện từ Theo phương

3 Khi tách ly hợp để cài số người lái xe phải tác dụng một lực lên bàn đạp 5, qua cơ cấu

thanh nối và các tay đòn, đĩa ép 6 dịch chuyển về phía phải, ép lò xo 3, mở rộng khoảng cách

hơn loại một đĩa

Hình 6-5 Cấu tạo và hệ thống truyền lực của ôtô hiện

đại: 1- Động cơ; 2- Hệ điều khiển điện tử; 3- Khớp nối thuỷ lực; 4- Truc truyền động chính; 5- Điều khiển hộp số; 6- Hộp số; 7- Truyền động chính; 8- Vi sai; 9- Bánh xe dẫn hướng; 10- Cơ cấu lái.

4

3

2 1

4

3 2

1 8

2.Hộp số

Hộp số dùng để truyền chuyển động, thay đổi tốc độ, chiều chuyển động hay cắt truyền động và lực kéo của ôtô hoặc máy kéo Như vậy nhờ có hộp số mà ôtô có thể tiến, lùi, dừng hẳn trong khi động cơ đốt trong vẫn hoạt động và truyền mômen qua trục khuỷu và ly hợp Dựa vào cấu tạo và nguyên lý làm việc, có thể chia hộp số thành hai loại: hộp số vô cấp

số liên tục Loại hộp số này

cho phép thay đổi tỷ số truyền

một cách liên tục trong một

khoảng xác định, làm cho ôtô

hoặc máy kéo làm việc với

những chỉ tiêu cao nhất trong

những điều kiện làm việc khác

nhau Việc thay đổi tỷ số

truyền có thể thực hiện tự

động, tuỳ theo lực cản khi ôtô

hay máy kéo chuyển động

hoặc do người lái điều khiển

này việc thay đổi tỷ số truyền

không thực hiện được liên tục

mà cách nhau từng cấp (ví

dụ: truyền động tập hợp các

cặp bánh răng trên hình 6-7)

Hộp số có cấp được

dùng nhiều ở ôtô, đặc biệt là

ôtô tải, và thường là loại hộp

Hình 6-8 Vị trớ của cần số trong buồng lái: a) Loại 3 số, b) Loại 4 số, c) Loại 5 số, N- số không, R- số lùi.

2 a)

1 2 3

A1 1

số có ba trục (trục sơ cấp, trục trung gian và trục thứ cấp, kết hợp với nhiều cặp bánh răng ăn khớp khác nhau).

• Hộp số ba trục có số truyền thẳng:

Hộp số ba trục có số truyền thẳng (hình 6-7) gồm có: cần số 1, có đầu dưới đặt vào rãnh ở các con trượt hay trục gài số 2, các nĩa gài số 3, 10, 11 có đầu trên cố định với con trượt số 2 và đầu dưới đặt trong rãnh ở khối bánh răng di động (C, E, L), nắp hộp số 4, thân hay vỏ hộp số 5, trục sơ cấp 6, trục trung gian 7, trục thứ cấp 9, trục số lùi 8 và các bánh răng

cố định hay di động trên trục: A, B, C, D, E, H, I, K, L, M, A1 và C1 Khi ôtô hoặc máy kéo làm việc, hộp số này thực hiện được bốn số tiến một số lùi:

Bốn số tiến:

Số 1: đẩy cần 1 ra ngoài và sang trái, qua con trượt 2 và nĩa làm di chuyển khối bánh

răng E và I, để bánh răng I ăn khớp với bánh răng K

Số 2: kéo cần 1 từ vị trí ở số 1 sang phải làm di chuyển khối bánh răng E và I theo

chiều ngược lại (hay sang trái), để bánh răng E ăn khớp với bánh răng H

Số 3: đẩy hay kéo cần số 1 từ vị trí ở số 2 về vị trí ban đầu hay ở số không (0) hoặc số

“mo”, rồi đẩy sang trái,

vị trí gài số 3, ta kéo sang

phải để bánh răng C1 ăn

- Số lùi: khi cho xe

chạy lùi, ta đẩy hay kéo

cần số 1 vào phía trong và

sang phải, qua con trượt 2

và nĩa 10 làm cho khối

bánh răng L và M di chuyển sang trái, để bánh răng M ăn khớp với bánh răng K, bánh răng L

ăn khớp với bánh răng I

Hình6-9 Hộp số của ôtô,máy kéo kiểu truyền động

hành tinh

3 Hộp số kiểu mới trong các máy xây dựng hiện đại

Các hộp số truyền thống được giới thiệu ở trên có cấu tạo đơn giản nhưng khi làm việc

sẽ không êm, gây va đập do phải sang số (cài số cho từng cặp bánh răng ăn khớp theo thứ tự tay số), các bánh răng hay bị mòn và nhanh bị rơ rão Trong hầu hết các máy xây dựng hiện nay người ta đã sử dụng các hộp số có cấu tạo hoàn toàn khác để khắc phục các nhược điểm trên (hình 6-9)

Hộp số này bao gồm năm ly hợp điều khiển bằng thuỷ lực Kết hợp giữa các ly hợp trong hộp số, gồm năm bộ bánh

răng hành tinh, tạo ra ba số tiến và

ba số lùi khi sử dụng trong máy ủi

Tốc độ và hướng chuyển động được

điều khiển bằng điện tử

Cấu tạo của ly hợp (hình

6-9) được thể hiện trên hình 6-10 Mỗi

ly hợp đĩa của hộp số được đặt trong

các vỏ riêng Mỗi ly hợp có các đĩa

ma sát 5 và các đĩa ly hợp 3 Các

răng trong của các đĩa 5 ăn khớp với

các răng ngoài của vành răng 4

(vành răng của bộ truyền hành

tinh) Các rãnh vành ngoài của các

đĩa ly hợp 3 ăn khớp với các then

trong vỏ ly hợp, ngăn không cho các

đĩa ly hợp xoay Lò xo 2 đặt giữa vỏ

ly hợp 6 và píttông 1 bị nén Khi áp

suất dầu sau píttông tăng lên thắng lực lò xo 2 đẩy píttông 1 sang phải, ép các đĩa ma sát và các đĩa ly hợp với nhau để đóng ly hợp Các đĩa ma sát giữ không cho vành răng 4 quay Khi

áp suất dầu sau píttông 1 giảm, lò xo 2 đẩy píttông sang trái, các đĩa ma sát và đĩa ly hợp tách

khỏi nhau, mở ly hợp Tốc độ và hướng chuyển động của ly hợp được xác định để truyền công suất

Các bộ phận cấu thành của hộp số (hình 6-11):

Hộp số được lắp chặt với vỏ chính ở sau máy Công suất được truyền từ biến mô tới

trục sơ cấp 9 nhờ một trục dẫn động qua hộp số sang trục thứ cấp 10 rồi đến bánh răng truyền

động

Các ly hợp A và B quyết định hướng chuyển động, được bố trí ở phía sau hộp số Ly hợp A để lùi, ly hợp B để tiến Các ly hợp C, D, và E là các ly hợp tốc độ Ly hợp C ứng với

Hình 6-10 Cấu tạo của ly hợp:

1- Píttông, 2- Lò xo, 3- Đĩa ly hợp, 4- Vành răng, 5-

tốc độ số 3, ly hợp D ứng với tốc độ số 2, ly hợp E ứng với tốc độ số 1 Ly hợp E là ly hợp

duy nhất có thể quay

Bảng 6-1 Sự kết hợp giữa các ly hợp để tạo ra các số tiến và số lùi khác nhau

Kết hợp giữa các ly hợp trong hộp số dung cho máy ủi

Các ly hợp kết hợp

(Mo) Số trung gian C

6.2.3 Cơ cấu vi sai và ly hợp chuyển hướng

Khi ôtô hoặc máy kéo chạy vào đường cong hay quay vòng, bánh chủ động phía trong

và phía ngoài vẽ thành những đường cong đồng tâm, có bán kính khác nhau Do đó, bánh xe chủ động phía ngoài có vận tốc dài lớn hơn vận tốc dài của bánh xe chủ động phía trong Để tránh sự trượt trơn của của một trong hai bánh xe khi quay vòng, người ta dùng cơ cấu vi sai hoặc ly hợp chuyển hướng Nhờ đó mà hai bánh xe có tốc độ quay khác nhau, phù hợp với góc quay vòng khác nhau, các bánh xe không bị trượt

Hình 6-11 Mặt cắt hộp số hiện đại: A, B, C, D, E – Các ly hợp:1- Vành răng (ly hợp A), 2-

Giá đỡ (các ly hợp B và C), 3- Vành răng (ly hợp B), 4- Vành răng (ly hợp C), 5- Vành răng (ly hợp D), Số 1 (ly hợp E), 6- Moăy-ơ, 7- Giá đỡ (ly hợp D), 8- Bánh răng mặt trời (ly hợp D), 9- Trục sơ cấp, 10- Trục thứ cấp, 11- Bánh răng hành tinh (ly hợp D), 12-Bánh răng mặt trời (ly hợp C), 13- Bánh răng hành tinh (ly hợp C), 14-Bánh răng hành tinh (ly hợp B), 15-Bánh răng mặt trời (ly hợp B), 16- Bánh răng khớp nối, 17- Bánh răng hành tinh (ly hợp A), 18- Bánh răng mặt trời (ly hợp A), 19- Giá đỡ (ly hợp A).

6 7 8

9

10

11 12

13 14

15 16 17

18

19

E

a) Cơ cấu vi sai: Cơ cấu

hay hộp vi sai (hình 6-12) gồm

có: bánh răng 3 lắp với bán trục 1

bằng rãnh then hoa, bánh răng 5

lắp với bán trục 2 cũng bằng rãnh

then hoa, bánh răng 10 và 11

luôn luôn ăn khớp với bánh răng

3 và 5, có thể quay xung quanh

đường tâm của nó nhờ trục 4 và

4', vỏ vi sai 9 lắp cố định với

bánh răng 6 ăn khớp với bánh

răng 7 của truyền động chính

Khi ôtô hoặc máy kéo bánh lốp

chuyển động thẳng thì lực cản ở

hai bánh chủ động như nhau, tốc

độ quay của bán trục phải 1 (n1),

Trong trường hợp này, trục 4 và 4' của các bánh răng 11 và 10 quay cùng với vỏ vi sai

9 và bánh răng 10 và 11 không có chuyển động tương đối so với hai bánh răng 3 và 5.

Nếu ôtô hoặc máy kéo bánh lốp chuyển động quay vòng, ví dụ sang phải, lực cản ở hai

bánh chủ động sẽ khác nhau Lúc này, bánh răng 10 và 11 vừa quay xung quanh trục 4 của nó, vừa lăn trên hai bánh răng 3 và 5 Do chịu lực cản của bánh xe chủ động phía trong đường vòng, qua trục 1 truyền đến, làm cho bánh răng 3 giảm tốc độ quay với trị số là:

n10 - tốc độ quay của bánh răng 10;

z10 - số răng của bánh răng 10;

z3 - số răng của bánh răng 3.

Hình 6-12 Cơ cấu vi sai: 1, 2- Các bán trục;3, 5- Các

bánh răng bán trục; 4, 4'- Trục bánh răng; 6, 7 Các bánh răng truyền động chính, 8- Trục bánh răng, 9- Vỏ vi sai; 10, 11- Các bánh răng hành tinh

n

10 4'

vs

1 2

Đồng thời bánh răng 5 được tăng thêm tốc độ vòng quay với trị số như trên, nghĩa là tốc độ quay của hai bán trục trái 2 và phải 1 sẽ là:

vs 2

1

3

10 10 vs 2

3

10 10 vs 1

n2n

n

z

znn

n

z

znn

n

=+

6-3 Xác định số lượng thiết bị vận chuyển yêu cầu

Q - năng suất của ôtô hoặc máy kéo, khi vận chuyển, T-km/ca;

Q0- trọng tải của xe và rơ moóc kéo theo, T;

L - cự ly hay quãng đường vận chuyển, km;

T - thời gian làm việc trong một ca, h;

ktg- hệ số sử dụng thời gian;

t - thời gian hoàn thành một chu kỳ làm việc, h:

tđi + tvề =

tbv

L2

ve di

ve di tb

v v

v v v

+

vđi - vận tốc lúc đi;

vvề - vận tốc lúc về ;

tđi, tvề - thời gian đi và về có thể xác định bằng cách bấm giờ

6.3.2 Chu kỳ vận chuyển trong xây dựng

Để xác định số lượng thiết bị vận chuyển cần thiết cho một máy đào cần phải tính toán thời gian cần thiết để một phương tiện vận chuyển hoàn thành một chu kỳ Thời gian một chu

kỳ t cần thiết xác định bằng cách cộng các thời gian yêu cầu cho mỗi phần của chu kỳ vận chuyển bao gồm:

Chất tải - theo máy đào hoặc máy xúc;

Vận chuyển - từ vị trí chất tải đến dỡ tải;

Dỡ tải - tại vị trí dỡ tải, kể cả di chuyển;

Trở về - di chuyển trở lại vị trí chất tải;

Điều chỉnh vị trí - di chuyển máy vào vị trí chất tải

Toàn bộ thời gian một chu kỳ vận chuyển bằng tổng thời gian xếp dỡ tải và thời gian

di chuyển như tính chu kỳ máy cạp Thời gian xếp dỡ tải bao gồm thời gian chất tải, thời gian

dỡ tải và thời gian di chuyển tại địa điểm chất tải và dỡ tải Lượng thời gian này cố định vì không phụ thuộc vào quãng đường vận chuyển và vận tốc di chuyển của phương tiện vận

chuyển Thời gian xếp dỡ tải có thể tính tương đối chính xác cho những trường hợp cụ thể Thời gian di chuyển trên cung đường vận chuyển có thể tính dựa vào đường cong thời gian di

chuyển hoặc có thể tính bằng cách chia quãng đường di chuyển cho vận tốc di chuyển trung bình như khi tính đối với máy cạp

6.3.3 Thời gian chất tải

Có thể tính thời gian chất tải lên phương tiện vận chuyển theo một trong các công thức:

d ct

Q

V

t =

; (6-6)

trong đó: tct- thời gian chất tải, h;

V- dung tích thùng chứa của ô tô, m3;

Qđ- năng suất máy đào đạt hiệu suất 100%, m3/h

tct = q.n (6-7) q- dung tích gầu đào, m3;

n- số chu kỳ

Trong công thức 6-6 năng suất chất tải tính tại 100% hiệu suất vì máy chất tải thường đạt được gần 100% khi làm việc Đơn vị sử dụng trong công thức 6-6 có thể là mét khối đất chặt hoặc mét khối đất rời miễn là tử số và mẫu số có cùng thứ nguyên

6.3.4 Tính toán số lượng thiết bị vận chuyển cần thiết

Phương pháp truyền thống để tính toán số lượng thiết bị vận chuyển cần thiết phục vụ cho một máy đào là đảm bảo luôn có thiết bị vận chuyển đang chất tải Vì thế cần phải biết chính xác thời gian chất tải và thời gian di chuyển Tuy nhiên điều kiện vận hành trong thực tế rất đa dạng nên có những thời điểm không có ô tô nào ở vị trí chất tải hoặc có nhiều ô tô phải xếp hàng để chờ chất tải Ứng dụng phương pháp tính toán gọi là “lý thuyết xếp hàng” có kể đến thay đổi của thời gian chất tải và thời gian di chuyển nên đánh giá đúng thực tế hơn năng suất của tổ máy Ứng dụng lý thuyết xếp hàng vào chất tải và di chuyển sẽ trình bày trong phần 6-4 Còn đối với phương pháp truyền thống, số lượng phương tiện vận chuyển yêu cầu cho một máy chất tải tính theo công thức 6-8:

∑nvc- tổng chu kỳ vận chuyển của một thiết bị, h;

tct –thời gian chất tải, h

Kết quả làm tròn lên số nguyên gần nhất là số ô tô ít nhất cần thiết để phục vụ cho một máy chất tải Năng suất ảnh hưởng như thế nào khi số ô tô ít hơn sẽ trình bày sau Năng suất của tổ máy chất tải và vận chuyển theo cách tính này đảm bảo tương tự năng suất thông thường của máy chất tải có kể đến hệ số ảnh hưởng của điều kiện làm việc Tuy nhiên, số phương tiện vận chuyển yêu cầu tính theo 100% hiệu suất của máy chất tải Ví dụ sau sẽ minh hoạ cách tính này

Ví dụ 6-1

Nếu năng suất của máy đào gầu ngửa ở điều kiện hiệu suất làm việc ở 75% là 175

m3/h và thời gian vận chuyển của ô tô không kể thời gian chất tải là 0,5 giờ Xác định số ô tô

có dung tích thùng xe 12,6 m3 đất tự nhiên phục vụ cho máy đào gầu ngửa Tổ hợp máy đó vận chuyển được bao nhiêu mét khối đất chặt trong một giờ?

Lời giải

Năng suất máy đào ở hiệu suất 100% = 175/0,75 = 233 m3 đất tự nhiên/giờ

Thời gian chất tải = 12,6 /233 = 0,054 giờ (công thức 6-6)

Thời gian di chuyển = 0,5 giờ

m = (0,054 + 0,5)/0,054 = 10,3 (công thức 6-8)

Số phương tiện vận chuyển: 11

Năng suất đạt được 175 m3 đất tự nhiên/giờ

Dung tích gầu chất tải = 2,3 x 0,8 x 0,77 = 1,42 m3 đất tự nhiên

Số gầu đào để chất đầy ô tô = 12,6 / 1,42 = 8,9

 Cần 9 gầu đào để chất đầy ô tô

Thời gian chất tải: tct = 9 x 22/ 3600 = 0,055 h (công thức 6-7)

Số ô tô cần thiết: m= (0,055 + 0,5)/0,055 = 10,1

Cần dùng 11 ô tô

Chú ý rằng sử dụng 9 gầu để xúc đầy tải cho 1 ô tô thì mỗi gầu giảm một ít tải trọng hoặc gầu cuối cùng không đầy tải Trong cả hai trường hợp thất thoát khi chất tải là nhỏ nhất

6.3.5 Ảnh hưởng khi giảm số phương tiện vận chuyển

Khi xác định số phương tiện vận chuyển theo phương pháp truyền thống, năng suất sẽ không tăng lên khi tăng số phương tiện vận chuyển Nhưng khi giảm số phương tiện vận chuyển, năng suất đạt được sẽ giảm theo quan hệ sau:

d yc

tt Q m

∑mtt -số phương tiện thực tế

∑myc - số phương tiện yêu cầu;

Qđ – năng suất của máy chất tải, m3/h

∑Cgm- tổng giá chi phí của tổ máy trong một đơn vị thời gian;

Qđ- năng suất hay khối lượng sản phẩm trong một đơn vị thời gian

Giá thành sản phẩm có thể tính riêng cho thiết bị vận chuyển hoặc toàn bộ tổ máy Ngoài số lượng ô tô còn phải quan tâm đến kích cỡ và loại ô tô để đạt được giá thấp nhất trên một đơn vị sản phẩm Đây là phép tính gần đúng và mất rất nhiều thời gian nếu tính bằng tay

Với phương pháp tính dựa trên lý thuyết xếp hàng sẽ trình bày trong phần tiếp theo, Giá thành sản phẩm được sử dụng trực tiếp để xác định số ô tô tối ưu với kích cỡ đã xác định để phục vụ cho một máy chất tải.

Ví dụ 6-4

Một máy đào có năng suất định mức 233 m3/h, máy làm một công việc đạt hiệu suất 75% và có chi phí vận hành 1.577.000đ/h Sử dụng số liệu về ô tô dưới đây để xác định kích

cỡ và số lượng ô tô cần thiết để có giá chất tải và vận chuyển thấp nhất Năng suất của tổ máy

ở trường hợp đó là bao nhiêu?

Cỡ ô tô (m 3 đất tự nhiên) Chi phí (VNĐ/h) Thời gian di chuyển (h)

tự J.M.Spaugh là người đầu tiên ứng dụng mô hình này vào công tác đào và vận chuyển đất

Mặc dù lý thuyết xếp hàng dựa trên các công thức toán học phức tạp nhưng lại dễ dàng khi áp dụng giải quyết các vấn đề đào và vận chuyển Bản chất toán học không trình bày

ở đây Tuy nhiên có thể nhận ra rằng: bản chất phép tính dựa trên phân bổ cả thời gian di chuyển và chất tải Quan sát kỹ có thể thấy, sự phân bổ này là không hoàn toàn chính xác

trong công tác đất Tuy nhiên năng suất thực tế rất gần với năng suất tính theo mô hình này Các hệ số điều chỉnh sẽ trình bày ở các phần sau.

6.4.2 Ứng dụng lý thuyết xếp hàng

Khi áp dụng lý thuyết xếp hàng vào giải quyết vấn đề chất tải và vận chuyển, chúng ta

sử dụng các ký hiệu:

n = số phương tiện vận chuyển trong tổ máy;

a = số chuyến vận chuyển trung bình của một phương tiện vận chuyển cụ thể trong một đơn vị thời gian (chuyến/h);

l = số lần chất tải trung bình của máy đào trong một đơn vị thời gian (lần/h);

r = tỉ lệ số chuyến vận chuyển và số lần chất tải;

Po = xác suất không có phương tiện nào ở vị trí chất tải;

Pt = xác suất một hoặc nhiều phương tiện ở vị trí chất tải

Vì hoặc là không có phương tiện vận chuyển nào ở vị trí chất tải hoặc là có ít nhất một phương tiện vận chuyển ở vị trí chất tải nên tổng của Po và Pt bằng 1 Tức là:

Pt = 1- Po (6-11)

Để tìm Po và Pt cần phải tính toán tỉ số r nêu trên Công thức đơn giản để tính r:

a = số chuyển đến = 1/thời gian để di chuyển của 1 chuyến;

l = số lần chất tải = 1/ thời gian chất tải hoặc;

l = năng suất chất tải/dung tích thùng ô tô;

r = thời gian chất tải/thời gian di chuyển của một chuyến:

t Q

V r

d

=

(6-12) V- Dung tích thùng xe, m3;

Qđ-năng suất máy chất tải, m3/h;

t- thời gian di chuyển của 1 chuyến, h

Trong công thức 6-12, năng suất máy chất tải tính với hiệu suất 100%

Giá trị Po (khả năng không có phương tiện vận chuyển nào ở vị trí chất tải) và Pt phụ thuộc vào số phương tiện vận chuyển của tổ máy và tỉ số r Bảng 6-2 xây dựng phương pháp xác định giá trị Pt Phép nội suy tuyến tính có thể sử dụng để xác định các giá trị r nằm giữa 2 giá trị trong bảng Để nâng cao độ chính xác, cần dùng các bảng chi tiết hơn hoặc tính Po theo công thức:

1

0

)()!

n P

(6-13)Mặc dù trông công thức này có vẻ phức tạp nhưng có thể sử dụng máy tính bấm tay để tính dễ dàng như trong ví dụ sau:

Ví dụ 6-5: Một máy đào có năng suất chất tải 233 m3 đất tự nhiên/h và ô tô có dung tích 12,6 m3 đất tự nhiên Chu kỳ của ô tô không kể đến thời gian chất tải là 0,54 giờ Với tổ máy có 5 ô tô, xác định xác suất xuất hiện có một ô tô ở vị trí chất tải ở thời điểm bất kỳ?

Lời giải:

Thời gian chất tải/ thời gian di chuyển; sử dụng công thức 6-12:

1,054,0.233

6,12

=

t Q

1773

,1

)1,0).(

1)(

2).(

3).(

4).(

5

(

)1,0).(

2).(

3).(

4).(

5()1,0).(

3).(

4).(

5()1,0).(

4).(

5()1,0).(

5(1

)1,0.(

)1(0

!5)

1,0.(

!1

!5)1,0.(

!2

!5)1,0.(

!3

!5)1,0.(

!4

!5)1,0.(

!5

!5

)1,0()!

5(

!5

1

1 5

4 3

2 1

1 5 4

3 2

1 0

1 5

++

++

P

P

P

i P

Xác suất luôn có một phương tiện ở vị trí chất tải:

Pt = 1- Po = 1- 0,564 = 0,436

Bảng 6-2 Bảng tính các giá trị Pt

Số phương tiện vận chuyển

0.01 0.03

0 0.040 0.049 0.059 0.069 0.79 089 0.099 0.109 0.119 0.129 0.138 0.148.02 059 078 098 117 137 156 156 195 215 234 253 274 292 03 087 116 145 174 203 231 231 288 317 345 373 401 429 04 115 153 191 229 266

304

341 378 414 450 486 522 556 05 142 189 236 282 328

373 418. .462 .506 .548 .590 .631 .670.06 169 224 279 333 386

439 490. .541 .590 .637 .682 .726 .766.07 194 258 320 382 442 501 558 613 665 715 762 804 843 08 220 291 361 429 495 559 620 678 732 782 827 866 900 09 244 323 399 473 545

613 .676 .736 .789 .837 .876 .911 .938.10 268 353 436 515 591 662 727 785 837 880 916 943 964 11 291 383 471 555 634 706 771 828 875 914 943 964 979 12 314 412 505 593 673

746 810 863 906 939 962 978 988 13 335 439 537 627 709 782

843 .892 .930 .957 .975 .987 .993.14 357 465 567 660 742

813 .871 .915 .948 .970 .984 .992 .996.15 377 491 596 690 772

840

894 934 962 979 989 995 998 16 397 515 622 718 799

864 914. .949 .972 .986 .993 .997 .999.17 416 538 648 743 823 885

930 960 979 990 996 998 18 435 560 672 767 844 902

943 .969 .985 .993 .997 .999.19 453 581 694 788 863 917

954 .976 .989 .995 .998.20 470 602 715 808 879

930

963 982 992 997 999 21 487 621 735 826 894

941 .970 .986 .994 .998.22 504 639 753 842 907 950 975 989 995 998

.23 519 657 770 857 919 958 980 991 996 999

.24 535 673 786 871 929

964

984 993 997 25 549 689 801 883 937 970 987 995 998

.26 564 704 815 894 945

974 .989 .996 .999.27 577 719 828 904 952 978 991 997

.28 591 732 839 913 957 981

993 997 29 603 745 851 921 962

984 994. .998.30 616 757 861 928 967 986 995 998