thiết kế thiết bị thi cụng tường trong đất và cọc barrette

Cải tạo thiết kế các máy xây dựng hợp lý và khoa học, phù hợpvới đặc thù công việc, thuận lợi cho công việc tổ chức thi công cáccông trình xây dựng nhằm phát huy lợi thế thi công là một

-&&&&&& -

-&&&&&& -Khoa : Cơ khí xây dựng

Bộ môn : máy xây dựng

Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp

2) Các số liệu ban đầu :

+ chiều dài cọc : Lmax = 2500 (mm)

+ Chiều sâu cọc : hmax = 55(mm)

+ Chiều rộng cọc : bmax = 1200 (mm)

+ cấp đất làm việc : cấp IV

3) Nội dung phần thuyết minh và tính toán:

- các phơng án.

- phơng án đợc chọn

- hình chung

- gầu (trái, phải)

- Cụm trung gian

- Khung

- Cụm dẫn hớng

- Cần

TàI liệu tham khảo

1 - Nguyễn Bá Kế

Thi công cọc khoan nhồi

Nhà xuất bản Giao thông vận tải 1999

6 - Trịnh Chất, Lê Văn Uyển

Tính toán thiết kế hệ dẫn đnộng cơ khí, tập I, NXB Giáo Dục

7 - Trịnh Chất, Lê Văn Uyển

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập II,NXB Giáo Dục

8 - Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm

Thiết kế chi tiết máy, NXB Đại Học và Trung học chuyên

nghiệp, 1979

9 - Trơng Quốc Thành, Phạm Quang Dũng

Máy và thiết bị nâng, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 1999

Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 1999

10 - Trơng Quốc Thành

Hớng dẫn đồ án môn học máy nâng, Đại học xây dựng

11 - Lê Ngọc Hồng.

Sức bền vật liệu

Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 1998

12 - Đặng Thế Hiển, Phạm Quang Dũng, Hoa Văn Ngũ

Bản vẽ máy nâng chuyển

Trờng đại học xây dựng hà nội 1985

13 - Huỳnh Văn Hoàng, Đào Trọng Thờng

Tính toán máy trục

14 - Nguyễn Văn Hùng, Phạm Quang Dũng, Nguyễn Thị Mai Máy xây dựng, NXB Khoa Học Kĩ Thuật

15 - Hớng dẫn sử dụng máy khoan cọc nhồi ed4000

16 - Vũ Đình Hiền, Phạm Quang Hiệu.

Bài giảng cơ sở khoan

17 - Hớng dẫn đồ án máy làm đất

18 - Atlat máy nâng

19 - Hớng dẫn sử dụng máy khoan cọc nhồi ed5500

20 - Hớng dẫn sử dụng máy khoan cọc nhồi kh75, kh100

21 - Trần Doãn Đỉnh, Nguyễn Ngọc Lê, Phạm Xuân Mão,Nguyễn Thế Thởng, Đỗ Văn Thi, Hà Văn Mui

Truyền động thủy lực trong chế tạo máy, NXB khoa học kĩ thuật, 2002

22 - Đỗ Xuân Đinh

Chuyên đề: Hệ dẫn động trong máy xây dựng và máy làm

đờng

Hà Nội 7-2004

26 - Đinh Gia Tờng, Nguyễn Xuân Lạc, Trần Doãn Tiến

Nguyên lý máy, NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp,

1970

27 - Catalog thiết bị của hãng CML

28 - Catalog thiết bị của hãng SBIG

30 - Sæ tay Chi TiÕt M¸y.

Lời nói đầu

ọc barrette, tờng trong đất là công nghệ tiên tiến để xâydựng các tầng hầm cho nhà cao tầng Đây là công nghệkhông thể thiếu khi xây dựng các công trình ngầm đô thị vàcông trình giao thông nh hầm tàu điện ngầm , đờng cầu chui, kè

bờ cảng, cống thoát nớc lớn, tờng chắn đất…

C

Hiện nayvà trong tơng lai đất nớc ta rất cần những côngnghệ tiên tiến để xây dựng và phát triển các đô thị hiện đại,cũng nh để xây dựng các công trình hạ tầng

Do nhu cầu về nhà ở cũng nh các mục đích khác ngày càngnhiều, để đáp ứng những nhu cầu đó chúng ta ngày càng phảixây dựng những công trình đòi hỏi yêu cầu về kĩ thuật và thẩm

mỹ cao Từ những yêu cầu bức thiết đó ngành xây dựng cũng yêucầu trình độ công nhân, kĩ s ngày càng cao và phải đầu tnhững trang thiết bị máy móc ngày càng hiện đại Vì vậy máyxây dựng là một phần tất yếu cho quá trình phát triển của ngànhxây dựng nói riêng và các ngành kĩ thuật nói chung

Cải tạo thiết kế các máy xây dựng hợp lý và khoa học, phù hợpvới đặc thù công việc, thuận lợi cho công việc tổ chức thi công cáccông trình xây dựng nhằm phát huy lợi thế thi công là một trongnhững yếu tố quan trọng cấu thành sự thành công của một côngtrình xây dựng Một công việc hết sức phức tạp và phụ thuộc vàonhiều yếu tố khác nhau nh loại hình sản xuất đã tạo nên sự pháttriển mạnh mẽ của các công cụ sản xuất làm giảm sức lao độngthủ công Đó là một yếu tố vô cùng quan trọng trong quá trình pháttriển của ngành xây dựng, đóng góp vào sự phát triển của nềnkinh tế

Nhằm đáp ứng nhu cầu đó, khoa cơ khí xây dựng đã giaocho em làm đồ án tốt nghiệp về thiết bị thi công này, giúp em

này để khi ra trờng khỏi bỡ ngỡ.

Đồ án tốt nghiệp là một môn học tổng hợp tất cả những kiếnthức chuyên ngành mà sinh viên đã lĩnh hội đợc trong suốt nămnăm học đại học đồng thời đi sâu vào một phân ngành hẹp đợcgiao

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, đợc sự giúp đỡ chỉbảo tận tình của các thầy cô giáo đặc biệt là thầy Phan VănThảo, sự nỗ lực và cố gắng của bản thân em đã hoàn thành đồ

án tốt nghiệp Qua đây em xin đợc bày tỏ lòng biết ơn tới cácthầy cô giáo trong khoa Máy xây dựng, em xin chân thành cảm

ơn thầy Phan Văn Thảo

Tuy nhiên, do thời gian làm đồ án và trình độ của bản thân

có hạn nên chắc chắn không tránh khỏi sai sót, em rất mong sựchỉ bảo của các thầy cô để kiến thức khoa học kĩ thuật của emngày càng hoàn thiện hơn

Tùy theo địa chất công trình, tải trọng công trình mà cọc

có chiều dài vài chục mét đến hàng trăm mét Tờng ngầm cóchiều sâu bằng chiều sâu của tầng hầm ngầm

Cọc barrette thờng làm móng cho nhà cao tầng, tháp cao, cầudẫn, cầu vợt,…

Về cơ bản tờng trong đất cũng giống nh cọc barrette Tờngtrong đất gồm các panen đợc nối với nhau theo cạnh ngắn của tiếtdiện, giữa các panen có gioăng chống thấm

Tờng trong đất làm tờng hầm cho nhà cao tầng, đờng tàu

điện ngầm, cầu chui, cống thoát nớc lớn, kè bờ cảng, làm tờngchắn đất…

Kĩ thuật thi công cọc barrette và tờng trong đất gồm rấtnhiều bớc Song có thể chia thành các bớc chính sau đây:

+) Thiết kế mặt bằng thi công

+) kiểm tra điện, nớc cung cấp

+) kiểm tra cung cấp và chất lợng vật t, cốt thép, bêtông

+)kiểm tra khả năng ảnh hởng đến công trình lân cận

Bêtông thơng phẩm cờng độ thiết kế 200 – 600 kg/cm2, độsụt nón cụt hợp lý 18 + 2 cm Cung cấp phảI liên tục sao cho thờigian đổ 1 cọc không quá 4 giờ

Cần trộn thử và kiểm tra Tại công trờng, mỗi xe bêtông cũngcần kiểm tra sơ bộ thời điểm bắt đầu đổ bêtông Phải lấy mẫukiểm tra ở phòng thí nghiệm vật liệu độc lập có t cách phápnhân

Việc chuẩn bị dung dịch bentonite quyết định sự thành bại củacông nghệ và chất lợng thi công.

gầu:2-Dùng loại gầu có kích thớc và hình dạng thích hợp để đảm bảo hố

đào đúng với kích thớc thiết kế Hố đào phải thẳng đứng và

đúng vị trí Trong khi đào phải cung cấp thờng xuyên dung dịchbentonite mới Phải đảm bảo cao trình của dung dich bentonitecao hơn mực nớc ngầm tối thiểu 2 m

4) Đặt gioăng cao su:

ioăng cao su đợc đặt ở 2 đầu từng đoạn hố để sau nàygioăng cao su sẽ nằm ở vị trí liên kết các tấm bêtông nhằmchống thấm cho đoạn nối giữa các lớp bêtông sau mỗi lần đổ.Gioăng cao su đặt sâu bằng độ sâu của tờng

G

1 2

Hình3 (a): thiết bị đặt gioăng.

Hình3 (b): gioăng cao su.

1_ gioăng cao su.

2_ thiết bị đặt gioăng.

5) Hạ cốt thép

ốt thép buộc sẵn đợc đặt lên giá gần hố đào Sau khi kiểmtra đáy hố nếu thấylớp bùn, cát lắng đạt yêu cầu( < = 10 cm)thì tiến hành hạ cốt thép

Khi hạ cốt thép cần hạ từ từ cho cốt thép thẳng đứng vàtránh va chạm vào thành hố đào làm sập thành gây khó khăn choviệc thổi rửa hố đào sau này

6) Lắp ống đổ bêtông:

đợc làm thành đoạn dài 3 m, 2m, 1,5m, 1m, 0,5m để có thểlắp ráp tổ hợp tùy chiều sâu hố đào.

có hai nửa vành khuyên có bản lề Khi hai nửa vành khuyên nàysập xuống tạo thành hình tròn ôm khít lấy thân ống đổ Miệngmỗi đoạn ống có đờng kính to hơn và bị giữ lại trên hai nửa vànhkhuyên đó Nh vậy ống đổ bêtông đợc treo vào miệng ống váchqua giá đặc biệt này

Đáy dới của ống đổ đợc đặt cách đáy hố 20 cm để tránh bịtắc ống do đất đá dới đáy hố nút lại

50 50

250-300 250-300

100 100

gioăng cao su

dung dịch bentônite và bùn đất từ đáy hố khoan về thiết bị lọcdung dịch Một cửa khác đợc thả ống nén khí, ống này dài bằng80% chiều dài cọc.

b) ơng pháp luân chuyển bentonite:Ph

Dùng một máy bơm bùn Turbin công suất khoảng 45 – 60 m3/htreo vào một sợi cáp và dùng cần cẩu thả xuống đáy hố đào nhngluôn nằm trong ống đổ bêtông Một ống đờng kính khoảng 80

mm – 100 mm đợc gắn vào đầu trên của bơm và đợc cố địnhvào cáp treo máy bơm, ống này đa dung dịch betonite về máylọc Trong quá trình luân chuyển, dung dịch betonite luôn đợccung cấp vào miệng hố Đến khi dung dịch betônite đa ra đạtchỉ tiêu sạch và độ lắng yêu cầu <= 10 cm thì kết thúc công

đoạn luân chuyển bentônite

8) Đổ bêtông:

au khi kết thúc thổi rửa hố khoan phải tiến hành đổ bêtôngngay vì để lâu bùn cát tiếp tục lắng ảnh hởng đến chất l-ợng cọc Do vậy công việc chuẩn bị bêtông, máy bơm, cần cẩu,phễu đổ phải hết sức nhịp nhàng Bêtông thơng phẩm dùng để

đổ nên có độ sụt nón cụt trong khoảng 18±2cm Bêtông đợc đổtheo phơng pháp vữa dâng

S

9) Kiểm tra chất l ợng cọc:

uy trình đảm bảo chất lợng cọc barrette thực hiện theo tiêuchuẩn TCXD 206: 1988

Chơng 2

Giới thiệu máy thiết kế

và chọn phơng án thiết kế

I

Giới thiệu chung:

hiết bị thi công cọc barrette và tờng trong đất đợc lắp trênmáy cơ sở là cần trục bánh xích tự hành Máy tạo hố hoạt

động theo nguyên lý gầu ngoạm, hố đào có tiết diện hình chữnhật

Sau đây sẽ giới thiệu một loại thiết bị thi công cọc barrette

và tờng trong đất thờng gặp: (Hình 5)

10- Tang cuốn ống dẫn thủy lực

11- Cơ cấu treo thiết bị công tác,

13- Xilanh thủy lực đẩy cần,

17 16

15 14

13

9

18

8 7 6 5 4

2 3

1

Hình5: Sơ đồ thiết bị thi công cọc barrette.

2 Nguyên lý làm việc:

Chu kì làm việc của thiết bị đợc chia thành 2 giai đoạn:

- Giai đoạn đào và tích đất

- Giai đoạn nâng gầu lên khỏi mặt đất và xả

Khi đào đất, gầu đợc hạ xuống vị trí cần đào, xilanh thủylực sẽ đợc điều khiển cho gầu mở ra thông qua thanh đẩy Gầutiến hành cắm sâu vào đất nhờ trọng lợng bản thân các bộ phậncông tác Khi gầu đã cắm sâu vào đất, xilanh thủy lực sẽ đẩygầu thực hiện quá trình cắt đất thông qua thanh đẩy Má gầu đisâu vào trong lòng đất, đến khi má đi hết quãng đờng thì gầu

đầy đất Nếu cha đầy đất thì tiến hành lại các bớc trên cho

đến khi gầu đầy đất

tác sẽ đợc nâng lên và xả đất ra ngoài móng đào, kết thúc mộtchu kì đào đất.

II lựa chọn phơng án thiết kế:

ể thiết kế thiết bị thi công cọc barrette và tờng trong đất,công việc đầu tiên là phải lựa chọn lấy một phơng án thiết kếphù hợp nhất với yêu cầu đặt ra Thông thờng đối với thiết bị thicông cọc barrette và tờng trong đất có rất nhiều phơng án thiết

kế ở từng cơ cấu khác nhau Sau đây ta sẽ lần lợt xét từng cơcấu

Đ

Gầu sử dụng trong thiết bị thi công cọc barrette có thể cócác phơng án đóng mở gầu sau

1.1) Đóng mở gầu bằng palăng cáp (Hình 6a)

Đây là phơng án đóng mở gầu tơng tự nh trong gầu ngoạmmáy nâng Có thể dùng hai dây hoặc một dây (phổ biến là haidây):

1

3 2

5

6 4

Hình 6a: Đóng mở gầu bằng palăng cáp.

Trong đó:

1- gầu ngoạm 2- đầu đỡ dới 3- thanh đẩy.

4- cáp nâng 5- đầu đỡ trên 6- má dẫn hớng.

a) Ưu điểm:

- Dùng cáp nên dễ chế tạo, sửa chữa, thay thế

- Rẻ tiền, cấu tạo đơn giản

b) Nh ợc điểm:

của gầu Không có lực đóng mở gầu cỡng bức.

- Năng suất trung bình

1.2) Đóng mở gầu bằng truyền động bánh răng - thanh răng: (Hình 6b)

5 4 3 2 1

Hình 6b : Đóng mở gầu bằng truyền động bánh răng - thanh

răng Trong đó:

1- gầu ngoạm 2- bánh răng 3- thanh răng.

- Giá thành rẻ, dễ điều khiển

- Lực đóng mở gầu lớn do lực tác dụng của bánh răng – thanh răng

- Tốc độ đóng mở gầu của hai má đều

b) Nh ợc điểm:

- Do phải bố trí động cơ trên khung nên cồng kềnh, độngcơ làm việc dới nớc nên chóng hỏng

- Làm việc trong điều kiện bẩn nên bánh răng_thanh răng chóng mòn

- Tháo lắp và vận chuyển khó khăn, phức tạp.

1.3) Đóng mở gầu bằng hai xilanh thủy lực: (Hình 6c)

Hai xilanh thủy lực sẽ tác dụng hai lực đẩy vào 2 má gầu tạo

ra chuyển động đóng mở gầu

1

2 3

Hình 6c: Đóng mở gầu bằng 2 xilanh thủy lực.

- Có thể cắt đất ở cấp cao hơn các phơng án trên, làm việc

êm hơn và dễ điều khiển hơn

- Sử dụng hai xilanh nên xilanh có đờng kính nhỏ hơn, dễ kiếm hơn

- Năng suất cao hơn

b) Nh ợc điểm:

- Giá thành cao, khó sửa cha

- Đóng mở gầu bằng hai xilanh riêng biệt nên có thể hai mágầu đóng mở không đều dẫn đến năng suất giảm

1.4) Đóng mở gầu bằng một xilanh thủy lực: (Hình 6d)

Tơng tự nh trờng hợp dùng 2 xilanh đóng mở gầu Khác so vớiphơng án dùng 2 xilanh là tại vị trí 2 xilanh ta thay bằng 2 thanh

đẩy Hai thanh đẩy này đợc gắn 1 đầu vào một xe con dẫn hớng

xe con dẫn hớng, một đầu cố định vào cụm dẫn hớng.

4 2

3 1 5

Hình 6d: Đóng mở gầu bằng 1 xilanh thủy lực.

Trong đó : 1- gầu ngoạm 2- thanh đẩy đóng mở gầu.

3- xe con dẫn hớng xilanh thủy lực.

4- xilanh thủy lực 5- má dẫn hớng.

a) Ưu điểm:

- Năng suất cao, dễ sử dụng, lực đóng mở gầu lớn do đóng

mở gầu cỡng bức bằng xilanh thuỷ lực

- Lực cắt đất lớn

- Hai má gầu đóng mở đều do chỉ dùng một xilanh thủy lực.b) Nh ợc điểm:

- Các thanh đẩy chịu lực rất lớn nên có thể bị gãy

- Xilanh có kích thớc lớn nên giá thành cao

- Khó sửa chữa khi hỏng hóc

Chọn phơng án đóng mở gầu bằng một xilanh vì phơng ánnày có năng suất cao, dễ sử dụng và ở Việt Nam hiện nay xilanhthủy lực cũng tơng đối dễ kếm

2 Chọn ph ơng án treo cơ cấu công tác:

Để treo cơ cấu công tác chính trong thiết bị thi công cọcbarrette vào cần trục cơ sở ngời ta thờng dùng 2 phơng án sau Ta

sẽ lần lợt xem xét u nhợc điểm của từng phơng án

2.1) P h ơng án treo cơ cấu công tác trên cáp (Hình 7a)

Toàn bộ thiết bị công tác chính đợc treo trên một sợi cáp lớnvào vị trí của cụm dẫn hớng Cáp này đợc nâng hạ bằng một cơcấu nâng đặt trên máy cơ sở ống dẫn thủy lực cho xilanh đóng

mở gầu đợc cuốn vào tang treo trên cần của máy cơ sở

a) Sơ đồ cấu tạo:

1

5

2 3 4

2- thanh đẩy đóng mở gầu.

3- xe con dẫn hớng cho xilanh

13- tang cuốn cáp nâng cơ cấu công tác

14- tang cuốn cáp nâng cần.

Năng suất thấp do mất thời gian điều chỉnh gầu vào đúng

hố và mất nhiều thời gian di chuyển thiết bị

2.2) Ph ơng án có bộ dẫn h ớng: (Hình 7b)

Thiết bị công tác chính có thêm cần công tác so với phơng ántrên Cần gồm 2 phần: cần kelly và hộp cần dẫn hớng Cần kelly đ-

ợc bắt chặt vào cụm công tác phía dới, hộp cần dẫn hớng đợc treovào đầu cần của máy cơ sở bằng một cơ cấu quay Thiết bị côngtác chính bên dới đợc treo vào đầu cần của máy cơ sở bằng 1 sợicáp vắt qua puly đổi hớng cáp đặt ở đầu dới của cần kelly (hình7b)

13- xilanh thủy lực đẩy cần.

14- cáp nâng cơ cấu công tác.

15- cáp nâng cần.

16- thanh giằng cần.

17- tang cuốn cáp nâng cơ cấu công tác.

18- tang cuốn cáp nâng cần.

19- cần cẩu xích.

10

12 11

17 16

15 14

13

9

18

8 7 6 5 4

2 3

- Giá thành cao hơn, điều khiển phức tạp hơn

Từ việc phân tích u, nhợc điểm của các phơng án treo cơcấu công tác ở trên, ta chọn phơng án có bộ dẫn hớng vì có năngsuất cao và làm việc tin cậy hơn

Trong quá trính làm việc, cần cung cấp năng lợng cho thiết bị

để thực hiện các công việc sau:

- Đóng mở gầu, thực hiện quá trình cắt đất

- Nâng hạ thiết bị công tác chính

- Thay đổi tầm với của cần trục

- Quay cơ cấu công tác chính

- Sửa chữa, thay thế phức tạp, tốn kém.

Chỉ sử dụng máy cơ sở để nâng hạ cần, nâng hạ thiết bịcông tác chính Năng lợng cho quá trình cắt đất và điều chỉnhcơ cấu công tác chính đợc lấy từ những hệ thủy lực riêng

chØnh c¬ cÊu c«ng t¸c chÝnh b»ng nguån n¨ng lîng riªng cung cÊpthªm do cã n¨ng suÊt cao h¬n vµ lµm viÖc chÝnh x¸c, tin cËy h¬n.

Phần II Xác định các lực cơ bản tác dụng lên thiết bị

I T

hông số cơ bản của gầu:

ầu xúc dùng trong thiết bị thi công cọc barrette là gầungoạm Về cơ bản nó cũng giống nh gầu ngoạm dùng trongmáy nâng để bốc dỡ vật liệu nên ta cũng có thể dùng một số côngthức kinh nghiệm nh trong gầu ngoạm máy nâng để tính cácthông số của gầu xúc

Hình 8: Thông số cơ bản của gầu.

1) Chọn kích th ớc gầu : ( Hình 8)

rong quá trình đào đất, có sự va chạm giữa gầu và thành hố

đào Do đó hố đào bao giờ cũng có kích thớc lớn hơn gầumột chút Bởi vậy, ngời ta thờng lấy kích thớc bao của gầu nhỏ

T

vừa Nh vậy vẫn đảm bảo kích thớc cọc theo yêu cầu mà lại tiếtkiệm vật liệu Trong trờng hợp độ sạt lở do va chạm giữa gầu và hố

đào nhỏ thì kích thớc hố đào vẫn đảm bảo nằm trong phạm visai số cho phép

Theo kinh nghiệm thờng lấy kích thớc bao của gầu mỗi chiềunhỏ hơn kích thớc cọc 20 mm

Nh vậy, kích thớc gầu sẽ là:

- Chiều rộng gầu : B = 1180 (mm) = 1,18 (m)

- Độ mở lớn nhất của gầu : Lmax = 2480 (mm) = 2,48 (m)

Khi đó sai số so với kích thớc cọc là:

Sai số này là rất nhỏ, trong phạm vi có thể chấp nhận đợc

Dung tích danh nghĩa của gầu đợc xác định dựa vào côngthức kinh nghiệm trong {TL 9} :

3 0

V.1,

1

1 , 1

B

V =

) m ( 234 , 1 1 , 1

18 , 1

3

3

0 = =

- Chiều sâu 1 lần đào (h) :

Coi gần đúng là mỗi lần đào gầu đào đợc một khối hìnhhộp chữ nhật có thể tích là V Ta có:

)

m(411,05,2.2,1

23,1L

.B

Vhh.L.B

Vậy mỗi chu kì làm việc, gầu đào đợc một hố sầu 0,411 (m)

Sử dụng công thức kinh nghiệm trong {TL 9}:

Lmax = 1,95.R + k

k : khoảng cách 2 chốt xoay 2 má gầu

R = (Lmax - k)/1,95 = (2,48 - 0,3)/ 1,95 = 1,118 (m).

Kiểm tra điều kiện gầu lọt vào hố đào:

2R + k < Lmax

2 1,118 + 0,3 < 2,48 hay 2,536 < 2,48 (không thỏa mãn).Chọn lại kích thớc gầu:

Bán kính quỹ đạo quay của răng gầu: Rrăng

ng

ă r

mas max

R.2

kL

ă

r 2.sin

kL

3,048,2

Rrăng= − 0 =

Chọn bán kính cong của đáy gầu : R = 1,08 (m)

Kiểm tra điều kiện lọt gầu vào hố đào:

II Tính lực tác dụng lên gầu:

Do hai má gầu làm việc đối xứng nên các lực tác dụng vàogầu cũng làm việc đối xứng Do đó ta chỉ cần khảo sát một mágầu, các lực tác dụng vào má gầu còn lại lấy đối xứng với má gầu

F : lực đẩy của thanh đẩy.

G v : trọng lợng của đất trong gầu.

P 1 : lực cản cắt đất.

P 2 : phản lực ngang tại chốt.

trình cắt đất.

P 4 : phản lực đứng tại chốt.

F ms : lực ma sát của gầu với thành hố đào.(Vì lực này rất nhỏ

so với các thành phần lực phía trên nên khi tính toán ta bỏ qua lực này).

2R.3

2

Chọn : c4 = c3 = 0,72 (m)

2) Tính lực cẳn cắt: (P1 )

Khi đào đất, gầu đào và tích đất theo một quỹ đạo nhất

định (quỹ đạo tròn) Lực cản cắt đất ở từng vị trí của gầu làkhác nhau

Khi lực F của thanh đẩy bằng không thì coi nh P1 = 0

Lực cản cắt lớn nhất khi góc mở của má gầu β= 00

Lực cản cắt P1 đợc phân tích thành 2 thành phần là P11 và P12 (Hình 9)

Lực cản cắt lớn nhất đợc tính theo công thức sau:

2 12

2 11

B : chiều dài lỡi cắt (bằng chiều rộng của gầu)

+

f

1 f 31 2

G f y 31

f = 0,5 (tra bảng Máy làm đất)

τ: kháng lực ban đầu của đất.

Xét tại vị trí gầu đầy đất nên τ = 0

)m/KN(229,22702

,0

02,002,0.2

418,27.5,0.08,1.31

P11= 1,18 0,02 227,229

)KN(363,5

P11=

+) P12 = k x B

x : chiều rộng mòn cùn của lỡi cắt

x = 1-1,5 (cm) , lấy x= 1,5 cm = 1,5.10-2 m

B: chiều dài lỡi cắt, B = 1180 (mm) = 1,18 (m)

k : hệ số khả năng chịu tải của đất

)cm/N(6050

k= ữ 2 , lấy k = 60 (N/cm2) = 600 (KN/m2)

P12 = 600 1,5 10-2 1,18

)KN(62,10

P12=

)KN(1262

,10363,5P

P

12

2 11

3) Lực dồn đất vào gầu:

áp dụng công thức :

y: tung độ của lỡi cắt (khoảng cách từ lỡi cắt đến chốt xoay của gầu)

Tính cho vị trí gầu đầy đất (là vị trí lực dồn đất vào gầu lớn nhất ):

sin(

229,227.02,0.2

+

=

4) Tính lực dịch chuyển vật liệu trong gầu: (P3)

Góc nghiêng của mặt phẳng (α) chứa lỡi cắt thay đổi trongquá trình cắt đất từ góc ban đầu 0

h =90

α đếnαk Dẫn đếnlựcP3 thay đổi từ giá trị P3=R0 đến P3= Rk Trong quá trình đóquy luật thay đổi của P3 đợc coi là tuyến tính

Dới tác dụng của lực đẩy xilanh F, ban đầu răng gầu có vị tríthẳng đứng Răng gầu ngoạm chuyển động theo quỹ đạo tròn(hình vẽ)

Răng gầu

Răng gầu

Qx

Rx1 Rx2

Rx2

Qx

Rx1

h0

Hình 10: Lực dịch chuyển vật liệu trong gầu.

(a): vị trí răng gầu bắt đầu cắm vào

đất.

(b): vị trí cuối quá trính cắt đất.

Cuối quá trình cắt đất, lúc góc mở gầu gần bằng không, lực

R có giá trị lớn nhất

90 ( tg h G E

0 2 3 0 V P

τ τ

= τ

ϕ

− τ

=

τ

h0 : chiÒu cao r¨ng gÇu, h0 = 220 (mm)= 0,22 (m)

) m / KN ( 043 , 2 6

16 g cot ).

16 90

( tg 22 , 0 148 , 27

0 0

0 2 3

5) Lực (F) ở thanh đẩy và phản lực tại chốt ( Hình 9)

Thanh đẩy tác dụng lên gầu một lực F chính bằng lực dọc ởthanh đẩy Lực này chính là nguồn động lực đóng mở gầu Trongquá trình đóng mở gầu, gầu xoay quanh chốt O gây ra phản lựctại chốt Phản lực này đợc phân tích thành 2 thành phần: P2 nằmngang và P4 thẳng đứng Sau đây sẽ xác định giá trị của từnglực

+)Tính F:

Lực F đợc xác định bằng phơng trình cân bằng mômen đốivới điểm O1

∑O1=0

02

R.Pc.PR.Pc.2

Gc.Fc.2

G

3 2

4 1

c.2

c.Gc.GR.Pc.P.2R.P.2

=

⇒

72,0.2

81,0.148,2759,0.148,2708,1.743,11372

,0.131,14.208

F =

+) Tính P2:

Để tính lực P2 , ta xét phơng trình cân bằng lực theo phơngngang:

∑ FX = 0

∑FX = P2−P−P1−P3−F.cosα =0

α+

++

P2 =

+) Tính P4:

Để tính lực P4, ta xét phơng trình cân bằng lực theo phơng

∑Fy =0

0P2

G2

Gsin

F α+ g + V − 4 =

⇒

4 V g

P2

G2

Gsin

⇒

Chọn chiều dài thanh đẩy là: Ltđ = 2 (m)

Lực tác dụng lên chốt O1 lớn nhất khi độ mở của má gầu nhỏnhất, 0

min= 0

β , khi đó αmin,αmin= α1

0 0

0 0

C

sin.AOsin

sin

AOsin

C

1 1

1 1

1 1 1

1 1 1

1

δ

=θ

α

(b) (a)

C 1 C 2

d

20 60

76 k/2

k/2

2000

720

Hình 11: Các vị trí gầu.

(a): Đầu quá trình cắt đất.

(b): Cuối quá trình cắt đất.

59sin.1002

2sin

.F

⇒

) KN ( 865 , 112

- ChiÒu dµi : lkelly = 4 (m)

- VËt liÖu chÕ t¹o: t«n tÊm cã khèi lîng riªng γ= 7820(kg/m3) =78,2 KN/m3

- TiÕt diÖn cÇn kelly nh h×nh vÏ (H×nh 12)

Gkelly=

Hình 12: Tiết diện cần kelly.

= 2 R

td

Chọn sơ bộ kích thớc thanh đẩy nh sau:

R : bán kính tiết diện thanh đẩy, lấy R = 4 cm = 0,04 m

2) Tính lực rút cần:

Tính lực rút cần công tác khi:

- Gầu ở vị trí sâu nhất

- Gầu chứa đầy đất

- Dung dịch bentonite chứa đầy hố đào Khi rút gầu, dungdịch theo khe hở giữa gầu và thành hố đào chảy xuống

Lực rút gầu bằng : Sck = Gg + Gv + Gkelly + Gđđ +Gtđ + Fms + FqtFms : lực cản ma sát của dung dịch bentonite tác dụng lên các

bộ phận của cơ cấu công tác Lực cản này rất nhỏ so với các thànhphần lực khác nên có thể bỏ qua

tốc rút cần khoan không lớn nên có thể bỏ qua lực quán tính này.

Vậy Sck =27,148+27,148+22,146+25+15+1,572=122,731(KN)

iv.tổ hợp tảI trọng tác dụng vào thiết bị công tác:

Lực quán tính phát sinh trong thời kì làm việc không ổn

định của máy ( mở máy, phanh, thay đổi tốc độ ) là lực thờnggây hỏng thiết bị công tác Trong đó ta thấy, lực quán tính litâm khi quay cần công tác của cần trục lúc cần ở vị trí tầm với xanhất, gầu đầy đất

1) Lực quán tính li tâm khi quay:

2 t

lt

30

n (

L.g

Lhcdh : chiều dài hộp cần dẫn hớng, lấy Lhcdh = 5 (m)

Lkelly : chiều dàI hộp cần ngoài, Lkelly = 4 (m)

H1 : chiều cao cụm dẫn hớng, H1 = 3 (m)

H2 : chiều cao đầu đỡ, H2 = 1,2 (m)

H3 : chiều cao gầu, H3 = Rrăng = 1,005 (m)

Vậy H = 5 + 4 + 3 + 1,2 + 1,005 = 14,205 (m)

Chọn cần trục có chiều cao nâng 15 m , ứng với góc nghiêng

Từ đó ta có : 0,65 15,65(m).

45tg

1565

,0tg

Lực quán tính li tâm:

)

KN(581,18)

30

3 (

65,15.81,9

014,118)

30

n (

L.g

khi quay cần trục: (Pqt2lt):

Trọng lợng hộp cần dẫn hớng :

c kh ng

ằ gi n

ê bi