Chuong 3_May lam dat.pdf

Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 1/21 MÁY XÂY DỰNG CHƯƠNG 3: MÁY LÀM ĐẤT 1.1 CƠNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI Cơng dụng Máy làm đất thiết bị sử dụng để thực công tác đất bao gồm: đào, vận chuyển, san đầm đất Đào vận chuyển đất cơng việc cơng tác đất cơng trình xây dựng, chiếm khối lượng lớn Ở nhiều cơng trình, cơng việc chiếm đến 60% khối lượng công việc như: xây dựng thủy lợi, thủy điện, cầu cống, sân bay, hải cảng,… 1.2 Phân loại - Theo công dụng, máy làm đất phân thành: + Máy đào: để đào, xúc đất đổ vào phương tiện vận chuyển đổ thành đống (máy đào gầu, máy xúc, máy đào nhiều gầu) + Máy đào vận chuyển: bao gồm máy đào đất gom lại thành đống hay vận chuyển san thành lớp (máy ủi, máy cạp, máy san) + Máy đầm: đầm tĩnh, đầm rung, đầm động + Máy chuyên dùng: máy đào nạo vét kênh, máy đào rãnh tiêu nước, thiết bị khai thác đất thủy lực - Theo hệ thống truyền động: + Máy làm đất truyền động thủy lực + Máy làm đất truyền động cáp - Theo công tác: + Máy đào gầu: máy đào gầu ngửa, máy đào gầu sấp + Máy đào nhiều gầu: máy đào roto máy đào kiểu guồng 2.1 ĐẤT VÀ QUÁ TRÌNH ĐÀO CẮT ĐẤT Tính chất lý đất - Khối lượng riêng đất γ (t/m3): khối lượng đất dơn vị thể tích (t/m3), có ảnh hưởng đến trình làm việc, liên quan đến lực cản ma sát, khả nâng, dung tích gầu - Thành phần cấp phối: tỷ lệ hạt đất có kích cỡ khác Thành phần cấp phối có ảnh hưởng đến mức độ khó đào, đầm nén đất - Độ ẩm (ω): độ ẩm tính phần trăm theo tỷ số trọng lượng mực nước chứa đất trọng lượng khối đất trạng thái khô, ω liên quan đến lực cản cắt khả dỡ tải: ω= gn 100% gk gn: trọng lượng nước gk: trọng lượng đất sau sấy khô Trường Đại học Giao thông vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 2/21 - Độ dẻo: tính chất thay đổi hình dáng đất có ngoại lực tác dụng, lúc thơi tác dụng hình dáng đất thay đổi tồn - Độ tơi xốp: độ tăng thể tích cho đất sau bị đào xới, xác định hệ số tơi xốp Ktx: K tx = V1 V0 đó: V1 - thể tích đất sau bị đào xới V2 - thể tích đất trước bị đào xới Đất nhẹ: Ktx =1,2 Đất vừa: Ktx =1,3 Đất nặng: Ktx =1,75 - Cấp đất: vào mức độ khó đào, đất đá phân làm nhiều cấp Máy làm đất làm việc trực tiếp với loại đất đá từ cấp I đến cấp IV, loại đất đá cấp cao thường phải nổ mìn xới tơi trước 2.2 Quá trình đào cắt đất Đất môi trường phức tạp nên đào đất phải trình phức tạp, phân thành loại bản: - Đào đất túy: tách đất công tác dùng lưỡi xới, cuốc,… - Đào tích đất: dùng công tác máy làm đất để tách đất, phá vỡ đất tích lại gầu máy đáo, thùng máy cạp, lưới ủi máy ủi 3.1 MÁY ĐÀO - VẬN CHUYỂN ĐẤT Máy ủi a) Công dụng: Máy ủi thuộc loại máy chủ đạo nhóm máy đào vận chuyển đất có cơng tác lưỡi ủi Máy sử dụng rộng rãi có hiệu để làm cơng việc sau: - Đào vận chuyển đất cự ly tới 100 m, vận chuyển tốt từ 10÷70 m nhóm đất I, II, III - Đào đắp cao tới m - Ủi san rải vật liệu đá dăm, cát, đá, sỏi, - Ngoài máy cịn làm cơng việc chuẩn bị mặt : Bào cỏ, bóc lớp tầng phủ, hạ cây, nhổ gốc cây, thu dọn mặt thi cơng v.v Ngồi máy cịn dùng làm nhiệm vụ kéo đẩy phương tiện khác b) Phân loại: - Theo công dụng chia thành: + Máy ủi có cơng dụng chung: làm nhiều cơng việc + Máy ủi có cơng dụng riêng: làm số công việc định - Theo công suất động lực kéo danh nghĩa: + Loại nặng: công suất 300 ml; lực kéo >30T Trường Đại học Giao thơng vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 3/21 + Loại nặng: công suất 150÷300 ml; lực kéo 20÷30T + Loại trung bình: cơng suất 75÷150 ml; lực kéo 13,5÷20T + Loại nhẹ: cơng suất 35÷75 ml; lực kéo 2,5÷13,5T + Loại nhẹ: công suất tới 35 ml; lực kéo tới 2,5 T - Theo di chuyển: + Máy ủi di chuyển bánh xích + Máy ủi di chuyển bánh lốp - Theo hệ thống điều khiển: + Máy ủi điều khiển thủy lực + Máy ủi điều khiển cáp Khi lựa chọn máy ủi, nên ưu tiên chọn loại máy có trang bị kiểu điều khiển lưỡi ủi hệ thống thủy lực Loại máy so với máy ủi điều khiển hệ thống cáp có ưu điểm sau: - Trọng lượng công tác nhỏ điều kiện khác (do lưỡi ủi ăn xuống nhờ lực đẩy xylanh không nhờ trọng lượng thân truyền động cáp) - Điều khiển xác, nhẹ nhàng - Tuổi thọ cao, kết cấu gọn - Chăm sóc, bảo quản đơn giản Khi thi cơng cơng trình có bề mặt phức tạp, đa dạng nên chọn loại máy có trang bị lưỡi ủi vạn Các máy ủi có di chuyển xích khai thác có hiệu vùng đồi núi có khả bám độ ổn định cao Ngược lại, vùng đồng bằng, ưu tiên chọn máy có di chuyển bánh lốp áp suất thấp Các máy cho tính động cao lượng tiêu phí trình làm việc nhỏ hẳn so với máy có di chuyển bánh xích điều kiện khác Bộ xới sử dụng có hiệu việc làm tơi loại đất cứng, đất lẫn đá trước loại máy ủi, máy san, máy bốc xúc hoạt động Với cơng việc trên, dùng máy xới rẻ tiền từ 5-6 lần so với dùng chất nổ Trường Đại học Giao thơng vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ môn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 4/21 c) Sơ đồ cấu tạo   12 11 10 - Sơ đồ cấu tạo m¸y - Li - B¸nh chđ ®éng Hình 123-1 Máy ủi điều khiển - Thanh chèng - Con lăn tỳ thy lc - Xi lanh - Xích - Động h li 10 ủi; - Khíp 1- Lưỡi ủi; 2- Thanh chống; 3- Xylanh nâng 4-cÇuĐộng cơ; 5- Cabin điều khiển; 6- Con lăn - Cabin 11 - Khung ñi - Con lăn đỡ 12 - Bánh bị động ; 7- Bánh chủ động; 8- Con lăn chịu tải; 9- Xích; 10- Khớp cầu; 11- Khung ủi;12- Bánh bị động c) Nguyên lý làm việc: - Hạ lưỡi ủi cho bập xuống đào, cho máy tiến, đất dần tích tụ trước lưỡi ủi Khi tích đầy đất, tiến hành vận chuyển đất cách nâng lưỡi ủi lên chút (chưa thoát khỏi đào) với mục đích đào thêm chút bù lượng hao phí vận chuyển Khi đến nơi đổ điều khiển cặp xi lanh thủy lực cho lưỡi ủi thoát khỏi đào, quay máy (lùi máy cự ly ngắn) vị trí ban đầu để thực chu kỳ làm việc - Nếu ta muốn san rải khối đất vận chuyển, cần phải nâng lưỡi ủi theo chiều dầy muốn rải tiếp tục cho máy tiến d) Năng suất máy ủi Các yếu tố ảnh hưởng đến suất : - Năng suất máy ủi phụ thuộc vào trình độ người lái - Phương pháp thi công - Đặc điểm địa hình thi cơng Máy ủi xuống dốc suất cao trở lực di chuyển khối đất lăn giảm, sức đẩy tăng, thể tích khối đất tăng Máy ủi lên dốc suất lại giảm, độ dốc 10% suất giảm 40 ÷ 50 % so với địa hình phẳng Biện pháp đào tích đất với chiều dày vỏ bào khơng đổi có suất so với kiểu đào bậc thang kiểu đào hình thang lệch Trường Đại học Giao thông vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 5/21 Hình 3.6 : Sơ đồ đào đất máy ủi Q trình đào tích đất thường dùng số số 2, di chuyển khối lăn số cao trở nơi đào, cự ly ngắn số lùi, cự ly dài cho phép nên quay đầu để tranh thủ số cao Năng suất máy ủi tăng dùng biện pháp “ song hành ”, tức hai máy làm việc bên nhau, lưỡi ủi cách 0,25 ÷ 0,3 m Như vậy, thể tích khối lăn lớn hơn, đất bị rơi vãi trình di chuyển, suất tăng khoảng 10 ÷ 15% Biện pháp đào di chuyển tiếp sức, tức chia nhỏ cự ly công tác làm vài đoạn, khối lượng đất làm đoạn độ 200÷300 m3 lại chuyển tiếp sang đoạn khác, suất tăng từ ÷ 10 % Kết luận: Các biện pháp nâng cao suất máy ủi: + Tận dụng độ dốc + Thi cơng theo sơ đồ hình thang hình thang lệch + Tiến hành ủi song hành + Đào theo rãnh - Trường hợp đào vận chuyển đất: Q= 3600 Vd K t K d [m3/h] Tck Trong đó: Vd - thể tích khối đẩt trước lưỡi ủi [m3] Kt - hệ số sử dụng thời gian (Kt=0,8÷0,85) Kd - hệ số ảnh hưởng độ dốc Lên dốc: 0÷15 (độ) → Kd = 0,4÷1 Xuống dốc: 0÷15 (độ) → Kd = 1÷2,25 TCK - thời gian làm việc chu kỳ [s] Tck = l1 l2 l3 + + + to + ts + tq v1 v v3 Trường Đại học Giao thông vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi l1, l2, l3, v1, v2, v3 - quãng đường vận tốc: cắt, vận chuyển quay to - thời gian hạ lưỡi ủi, to = 1,5÷2,5 [s] ts - thời gian thay đổi số, ts = 4÷5 [s] tq - thời gian quay máy, tq = 8÷15 [s] - Trường hợp san đất: Q= Trong đó: l L v n b 3600(L.sin ϕ − b).l K t [m3/h] ⎛ l ⎞ n ⎜ + t q ⎟ ⎝ v ⎠ - chiều dài quãng đường cần san [m] - chiều dài lưỡi ủi [m] - tốc độ san [m/s] - số lần san chỗ - chiều rộng trùng lặp san (b ≈ 0,5 [m]) ϕ - góc lưỡi ủi hướng chuyển động máy ủi đất bên Kt - hệ số sử dụng thời gian tq - thời gian máy quay [s] Trường Đại học Giao thơng vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ môn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 6/21 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 3.2 7/21 Máy cạp (máy xúc chuyển) a) Công dụng: - Máy cạp máy đào vận chuyển đất dùng để bóc lớp đất bề mặt xây dựng cơng trình thủy lợi, thủy điện, giao thơng, khai thác mỏ vv - Máy cạp đào trực tiếp loại đất thuộc nhóm I II Với loại đất cứng phải xới trước cạp - Cự ly làm việc thích hợp 300 m với máy cạp kéo theo, 5000÷8000 m với máy cạp tự hành Máy cắt đất với chiều sâu cắt 0,12÷0,53 m, rải đất với chiều dầy 0,15÷0,45 m Ưu điểm: - Sử dụng rộng rãi, có tính động cao - Bảo dưỡng dễ - Vận chuyển xa mà không bị hao hụt - Năng suất cao, giá thành rẻ Nhược điểm: - Không làm việc nơi có lẫn đất đá, có rễ cây, gốc cứng - Làm việc đất dính, ẩm ướt suất giảm - Mặt làm việc phải phẳng rộng, có đường di chuyển riêng b) Phân loại: - Theo khả di chuyển chia làm loại: + Máy cạp kéo theo + Máy cạp nửa kéo theo + Máy cạp tự hành - Theo phương pháp điều khiển: + Máy cạp điều khiển thủy lực + Máy cạp điều khiển cáp - Theo phương pháp dỡ tải: + Máy cạp đổ đất tự + Máy cạp đổ đất cưỡng + Máy cạp đổ đất nửa cưỡng + Máy cạp đổ đất qua khe hở đáy thùng - Theo dung tích thùng cạp: + Máy cạp có dung tích nhỏ: q ≤ 4m3 + Máy cạp có dung tích vừa: q = 4÷12 m3 + Máy cạp có dung tích lớn: q ≥ 12 m3 - Theo hình dáng lưỡi cắt: + Lưỡi cắt thẳng + Lưỡi cắt bậc + Lưỡi cắt hình bán nguyệt Trường Đại học Giao thơng vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 8/21 c) Sơ đồ cấu tạo: 10 11 16 17 12 15 14 13 - S¬ đồ cấu tạo máy cạp Hỡnh 3-2 S cu tạo cưỡng - Cưa thïngmáy cạp đổ13đất - B¸nh bị động bc - Động - Cabin - ụ liên kết - Xi lanh lái - Khung kéo - Xi lanh nâng hạ thùng cạp - Xi lanh đ/k cửa thùng 14 - Luỡi cắt 10 - Tấm gạt 16 - Bộ truyền động - Thùng - Khung cạpnõng h thựng cp; 7- Nắp thùng; 1- Động cơ; 2- Cabin; 3- Ổ liên kết; 4- Xylanh 9lái; 5-c¹p Khung đỡ; 6-15Xylanh 11 - Xi lanh đ/k gạt 17 - Bánh chủ ®éng 8- Xylanh điều khiển nắp thùng; 9- Thùng cạp; 10- Tấm gạt; 11- Xylanh điều khiển gạt; 12- u m; 12 - Đầu đấm 13- Bỏnh b ng; 14- Lưỡi cạp; 15- Khung cạp; 16- Bộ truyền động; 17- Bánh chủ động d) Nguyên lý làm việc: Chu kỳ làm việc máy cạp gồm công đoạn: - Cắt tích đất vào thùng: máy cạp đến vị trí cắt đất, thùng cạp hạ xuống nhờ cặp xylanh (6), nắp thùng nâng lên nhờ xylanh (8), lưỡi cắt ấn sâu xuống đất nhờ trọng lượng thùng cạp lực ấn xylanh thủy lực kết hợp với lực kéo đầu kéo thực việc cắt đất - Vận chuyển đất tới nơi cần xả đất (lúc máy cạp ôtô vận chuyển đất) - Xả đất: đất xả máy di chuyển, cửa phía trước nâng lên đất xả theo cách: + Xả đất tự + Xả đất qua khe hở đáy thùng + Xả đất nửa cưỡng + Xả đất cưỡng e) Năng suất máy cạp: Q= 3600.q.K t K d [m3/h] Tck K tx Trong đó: q - dung tích thùng [m3] Tck - thời gian làm việc chu kỳ [s] Tck = l1 l2 l3 l4 + + + + ts + tq v1 v v3 v l1, l2, l3, l4 - tương ứng quãng đường: cắt, vận chuyển, dỡ tải, quay [m] v1, v2, v3, v4 - tương ứng vận tốc cắt, vận chuyển, xả, quay [m/s] tq - thời gian quay vòng [s] ts - thời gian sang số [s] Kt - hệ số sử dụng thời gian Kđ - hệ số đầy thùng Ktx - hệ số tơi xốp đất Trường Đại học Giao thông vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 3.3 9/21 Máy san a) Công dụng: - Máy san loại máy làm đất tự hành, di chuyển bánh lốp, điều khiển thủy lực, máy làm đất chủ đạo dùng rộng rãi có hiệu cơng tác làm đất sau: + Làm công tác chuẩn bị bào cỏ, xới đất cứng + San rải, trộn cấp phối đá, dăm, sỏi, + San lấp hố rãnh, bạt ta-luy, đào rãnh thoát nước + San đường, sân bay,… - Đối tượng mà máy thi cơng đất thuộc loại I÷III, chủ yếu loại I, II Cự ly san đất có hiệu lớn 500 m, cịn ủi đất cự ly ≤ 30m b) Phân loại: - Theo trọng lượng công suất động người ta chia thành: Loại Trọng lượng (T) Cơng suất (HP) 7÷9 50÷63 Trung bình 10÷13 65÷100 Nặng 13÷19 130÷160 >19 >160 Nhẹ Rất nặng - Theo phương pháp điều khiển: + Máy san điều khiển học + Máy san điều khiển thủy lực + Máy san điều khiển phối hợp - Theo sơ đồ bánh xe: + Máy san loại hai trục + Máy san loại ba trục c) Sơ đồ cấu tạo: 10 15 13 14 12 11 - Sơ đồ cấu tạo m¸y san Hình 3-3 Sơ đồ cấu tạo máy san - Động - Cabin - Cần lái - Xi lanh nghiêng luỡi san - Xi lanh nâng hạ luỡi san - Khung đỡ - Cơ cấu lái - Bánh lái - Khớp cầu 10 - Khung kéo 11 - Mâm xoay 12 - Luỡi san 13 - Cơ cấu đ/k luỡi san 14 - Bánh chủ động 15 - Cơ cÊu trun ®éng Trường Đại học Giao thơng vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 10/21 1- Động cơ; 2- Cabin; 3- Cần lái; 4- Xylanh nghiêng lưỡi san; 5- Xylanh nâng hạ lưỡi san; 6Khung chính; 7- Cơ cấu lái; 8- Bánh lái; 9- Khớp cầu; 10- Khung kéo; 11- Mâm quay; 12- Lưỡi san; 13- Cơ cấu điều khiển lưỡi san; 14- Bánh chủ động; 15- Cơ cấu truyền động d) Nguyên lý làm việc: - Máy cabin đặt phía sau, có trang bị di chuyển bánh hơi, trục bánh sau nhân động lực từ động thông qua truyền khí truyền động thủy lực trung gian Đầu máy phía sau hệ thống bánh phía trước liên kết với khung (6) Trên gá lắp cơng tác - Bộ phận cơng tác lưỡi san Lưỡi san (12) bắt với khung kéo (10) qua mâm quay (11) khung kéo (10) điểm lưỡi san linh hoạt lưỡi ủi Từ buồng điều khiển, qua hệ thống truyền động người lái điều khiển động tác sau: + Nâng hạ lưỡi san cưỡng mặt phẳng thẳng đứng + Đưa lệch lưỡi san sang hai phía (phải, trái) - - - + Quay lưỡi san góc ϕ (theo chiều dọc lưỡi so với trục dọc máy) Tất động tác cho phép đồng thời điều khiển phối hợp Khung kéo (10) liên kết với khung (6) phía trước khớp cầu (9) treo vào khung phía sau nhờ xylanh thủy lực (4) (5) Hai xylanh thủy lực (5) làm việc độc lập, nâng khung kéo làm nghiêng mặt phẳng đứng Xylanh thủy lực (4) để đưa khung kéo lệch sang bên so với đường dọc trục máy Lưỡi san quay tròn mặt phẳng nhờ mâm quay (11) Cơ cấu điều khiển (13) để điều chỉnh góc cắt lưỡi san Chính nhờ di chuyển linh hoạt lưỡi san mà lưỡi san san lấp hố, tạo dáng mặt nền, bạt ta-luy hay đào rãnh thoát nước Máy san lắp thêm thiết bị phụ lưỡi ủi, lưỡi xới để tăng tính đa làm việc Khi đào đất: điều khiển lưỡi san quay góc ϕ xác định trước hạ lưỡi bập vào với chiều dày vỏ bào thích hợp, sau cho máy tiến phía trước, đất cắt chạy dọc lưỡi san đổ phía máy Khi san rải vật liệu: cần nâng lưỡi san lên theo chiều dày muốn rải tiếp tục cho máy tiến phía trước Các cơng việc khác: tạo dáng mặt hay bạt ta luy, đào rãnh nước vv tiến hành nhờ phối hợp thao tác điều khiển lưỡi san e) Năng suất máy san: - Trường hợp cắt vận chuyển đất: Q= 3600.Vd K t [m3/h] Tck K tx Trong đó: Trường Đại học Giao thơng vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 13/21 + Nhóm + 1,0 ÷ 2,5 + Nhóm + 1,6 ÷ 4,0 + Nhóm + 2,5 ÷ 6,3 gầu ngoạm gầu ngoạm gầu thuận gầu kéo gầu nghịch gầu thuận a) gầu nghịch b) Hình 3-4 Các thiết bị công tác máy đào a- Máy đào sử dụng dây cáp; b- Máy đào sử dụng thủy lực Trong năm gần đây, máy đào gầu truyền động thủy lực phát triển mạnh mẽ có xu hướng thay dần máy đào có truyền động khí So với máy đào truyền động học (tiêu biểu truyền động cáp) chúng có ưu điểm sau : - Điều chỉnh vô cấp tốc độ làm việc thích hợp với biến đổi phức tạp lực cản đào q trình cơng tác - Máy làm việc êm, đảm bảo an toàn tải, tuổi thọ cao, độ tin cậy lớn - Hình dáng đẹp, trọng lượng nhỏ, kích thước gọn - Làm việc xác, quỹ đạo đào đa dạng đảm đương nhiệm vụ phức tạp - Có thể trang bị nhiều kiểu thiết bị công tác hơn, tính vạn cao Trường Đại học Giao thơng vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 14/21 - Chăm sóc kỹ thuật đơn giản Máy đào truyền động thủy lực có cấu nâng hạ cần, tay gầu, quay gầu, hệ thống xylanh thủy lực Kết cấu thép thiết bị cơng tác thường có dạng hộp, hàn từ thép Các cụm kết cấu chủ yếu gầu, tay gầu, cần, liên kết với khớp lề, chúng có chuyển động quay tương đối cặp ăn khớp Đặc điểm tạo điều kiện thuận lợi cho việc xác định hệ thống thủy lực thiết bị cơng tác Máy có toa quay, có khả quay tồn vịng, dẫn động cho cấu quay động thủy lực thông qua truyền động bánh c) Sơ đồ cấu tạo máy đào gầu: *) Máy đào gầu nghịch (gầu sấp) truyền động thủy lực: 11 12 13 10 3 - S¬ đồ cấu tạo máy đào gầu thuỷ lực - Khung máy - Con lăn - Bánh xích - Đội trọng - Động - Cabin - Cần - Xi lanh nâng hạ cần - Xi lanh đ/k tay gầu 10 - Tay gầu 11 - Xi lanh đ/k gầu 12 - Cơ cấu lề 13 - Gầu Hỡnh 3-5 Sơ đồ cấu tạo máy đào thủy lực gầu nghịch 1- Khung máy; 2- Con lăn; 3- Bánh xích; 4- Đối trọng; 5- Động cơ; 6- Cabin; 7- Cần; 8- Xylanh nâng hạ cần; 9- Xylanh quay tay gầu; 10- Tay gầu; 11- Xylanh điều khiển gầu; 12- Cơ cấu hình bình hành; 13- Gầu d) Nguyên lý làm việc: - Di chuyển máy vào vị trí thuận lợi làm việc Nâng gầu lên hết cỡ, duỗi hết tay gầu (10) nhờ xy lanh (8) xy lanh (9) Đẩy xy lanh (11) để gầu (13) úp xuống lúc gầu bập vào (vị trí 1) - Đẩy xy lanh (9) để tay gầu quay quanh chốt lúc gầu đào bóc lớp vật liệu (vị trí 2) Dùng xylanh (11) để điều chỉnh chiều dày lát cắt Trường Đại học Giao thông vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi - - 15/21 Từ từ duỗi xy lanh (11), gầu gập lại tích đất, hạ cần (7) cách co xy lanh (8), sau nâng cần dần lên tiếp tục quay tay gầu vào đến khỏi (vị trí 3) Nâng cao gầu lên quay máy để đổ đất lên phương tiện vận chuyển, sau lại quay máy lại vị trí ban đầu để tiếp tục chu kỳ làm việc e) Năng suất máy đào gầu: Q= Trong đó: Q q Kd Kt Ktx Tck 3.4.2 3600.q.K d K t [m3/h] Tck K tx - suất máy [m3/h] - dung tích gầu [m3] - hệ số làm đầy gầu (phụ thuộc vào vật liệu, tra bảng) - hệ số sử dụng máy theo thời gian - hệ số tơi xốp đất - thời gian chu kỳ làm việc (gồm thời gian đào, quay có tải, dỡ tải, quay khơng tải) Máy đào nhiều gầu a) Công dụng: Máy đào nhiều gầu loại máy làm đất hoạt động liên tục, có suất cao, thường dùng để đào rãnh đặt đường ống, đặt cáp đào giao thông hào quân Trong xây dựng thủy lợi, máy đào nhiều gầu dùng để đào nạo vét kênh mương Trong khai thác đất khoáng sản, máy đào nhiều gầu dùng mỏ lộ thiên b) Phân loại: - Theo đặc điểm thiết bị công tác người ta chia thành: + Máy đào nhiều gầu hệ xích (gầu gắn trực tiếp vào xích) + Máy đào nhiều gầu roto (gầu gắn vào vành roto) - Theo phương làm việc với phương di chuyển: + Máy đào nhiều gầu đào dọc (phương làm việc thiết bị trùng với phương di chuyển máy) + Máy đào nhiều gầu đào ngang (phương làm việc thiết bị vng góc với phương di chuyển máy) - Theo dung tích gầu: + Máy đào cỡ nhỏ: q = 15÷200 lít + Máy đào cỡ vừa: q = 200÷450 lít + Máy đào cỡ lớn: q = 450÷4500 lít - Theo cơng dụng chia thành: + Máy đào chuyên dùng để khai thác đất, đá, quặng,… Trường Đại học Giao thơng vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ môn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 16/21 + Máy đào thi công dọc tuyến để đào kênh mương, giao thông hào *) Ưu điểm: so với máy đào gầu, máy đào nhiều gầu có ưu điểm sau: + Năng lượng tiêu hao (trên đơn vị dung tích gầu) nhỏ + Trọng lượng riêng (tính đơn vị suất) nhỏ máy đào gầu (từ 1,5÷2 lần) + Năng suất lớn (thường gấp 1,5÷2,5 lần) + Có thể giới hóa tồn có khả hồn thiện tầng đào, thi cơng theo tuyến, đảm bảo tự động góc nghiêng quy định trước cơng trình + Q trình điều khiển máy đơn giản, nhẹ nhàng *) Nhược điểm: + Thiếu tính vạn + Giá thành chế tạo đắt + Khối lượng chăm sóc kỹ thuật nhiều + Thích hợp với mơi trường đất định *) Phạm vi sử dụng: Chỉ dùng nơi có mơi trường đồng nhất, đất cứng phải xới trước Máy làm việc khơng hiệu nơi nhiều gạch, đá hộc hay gốc Máy đào nhiều gầu có hiệu kinh tế cao máy đào gầu thi công nơi cơng việc định hình hóa, chun mơn hóa cao với khối lượng tập trung lớn c) Cấu tạo: *) Máy đào nhiều gầu đào dọc hệ xích: Hình 3-6 Máy đào nhiều gầu hệ xích Máy đào nhiều gầu đào dọc hệ xích sử dụng để đào mương, rãnh giao thơng hào có chiều rộng rãnh từ 0,2÷3,6 m, chiều sâu từ 0,5÷8 m Kiểu máy có hình dáng đa dạng, độ lớn khác nhau,… Ưu điểm: Trọng lượng, kích thước công tác tương đối nhỏ lại đào kênh mương, giao thơng hào có chiều sâu lớn Nhược điểm: Hiệu suất thấp, xích gầu mau mịn Trường Đại học Giao thơng vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 17/21 *) Máy đào nhiều gầu đào dọc kiểu roto: Máy xúc nhiều gầu đào dọc kiểu roto có cơng dụng giống máy xúc nhiều gầu đào kiểu xích đào kênh, rãnh, giao thơng hào Máy có đặc điểm gầu lắp chặt vành gầu cứng trịn Hình 3-7 Máy đào nhiều gầu kiểu roto Ưu điểm: so với máy đào nhiều gầu kiểu xích loại máy có ưu điểm sau: - Tốc độ cắt nâng cao → suất lớn - Năng lượng tiêu tốn cho trình đào nhỏ - Hiệu suất truyền động lớn: η=0,8÷0,9 (hệ xích:η=0,4÷0,6) Nhược điểm: - Bộ cơng tác nặng nề, cồng kềnh, đường kính roto thường lớn 1,5 lần chiều sâu rãnh đào e) Năng suất máy đào nhiều gầu đào dọc: Q = 3600.B.H.v1 Kd K t [m /h] K tx Trong đó: B - chiều rộng rãnh đào [m] H - chiều sâu rãnh đào [m] v1 - tốc độ di chuyển máy làm việc [m/s] Kd - hệ số làm đầy gầu Ktx - hệ số tơi xốp đất Kt - hệ số sử dụng thời gian MÁY ĐẦM LÈN ĐẤT 4.1 4.1.1 Yêu cầu công tác đầm lèn yếu tố ảnh hưởng Các yêu cầu công tác đầm lèn - Đất sau đào đắp dùng làm cho cơng trình thường khơng đảm bảo độ bền cần thiết, cần phải đầm lèn tự nhiên nhân tạo - Đầm lèn q trình làm thu nhỏ dần thể tích hạt đất (hay vật liệu) làm cho khe hở khơng khí chúng đi, tổ chức hạt đất xếp nén lại, độ bền mặt tăng Mặt khác, đầm lèn có tác dụng chống lún, chống thấm cho cơng trình Trường Đại học Giao thơng vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 18/21 - Chất lượng đầm lèn xác định thông số quan trọng tỷ trọng mođun biến dạng - Có phương pháp thường dùng: + Đầm lèn lực tĩnh (Hình 3-8.a): chủ yếu trọng lượng thân máy đầm truyền qua lăn hay bánh xe xuống Trong trình đầm lực tác dụng không thay đổi theo thời gian + Đầm lèn lực động (Hình 3-8.b):   đất hay vật liệu đầm động đầm rơi Lực tác dụng thay đổi theo chu kỳ   + Đầm lèn lực rung động (Hình 3-8.c): bệ máy truyền cho dao động, làm cho hạt vật liệu chuyển động tương liên kết chặt lại a) b) c) Hình 3-8 Các phương pháp đầm lèn *) Yêu cầu máy đầm lèn: - Khi đầm đất cần độ chặt độ đồng (không phân lớp) - Khi đầm mặt cơng trình cần độ chặt độ phẳng 4.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng - Độ ẩm (W%) tiêu quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng hiệu đầm lèn - Quá trình đầm tiến hành với độ ẩm khác Sau đầm xong đo độ chặt nén Từ ta có mối quan hệ tỷ trọng (độ chặt δ) độ ẩm WOPT gọi đường cong đầm chuẩn 4.2 4.2.1 Công dụng phân loại máy đầm lèn Công dụng Các máy đầm lèn sử dụng công việc gia cố móng bề mặt cơng trình Dưới tác dụng đầm lèn, phần tử hỗn hợp đất vật liệu xây dựng xếp lại sát hơn, tạo nên độ theo yêu cầu 4.2.2 Phân loại: Có nhiều kiểu, chủng loại máy đầm lèn đất Tuy vậy, trường hợp chung, chúng phân loại theo phương pháp đầm lèn thông dụng sau : - Đầm lèn lực tĩnh - Đầm lèn lực rung động - Đầm lèn lực động Trường Đại học Giao thông vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 19/21 Trên sở phương pháp đầm lèn nêu trên, ta có loại thiết bị đầm lèn chủ yếu sơ đồ sau : Hình 3.9 :Các kiểu, chủng loại máy đầm lèn thơng dụng Theo sơ đồ, loại đầm tĩnh, kiểu lu bánh thép lu bánh cao su trơn đặc dùng để đàm bề mặt cơng trình Cịn lại, lu bánh lu chân cừu phục vụ cho công tác lu Với loại đầm rung, kiểu lu có trống lăn trơn đầm bàn sử dụng có hiệu để đầm lèn bề mặt cơng trình với vật liệu có tính chất hạt địi hỏi chiều sâu ảnh hưởng trình đầm lèn lớn Loại lu kiểu trống lăn có vấu dùng tốt cho công việc đầm với chiều sâu ảnh hưởng lớn 4.3 Máy đầm lèn tĩnh 4.3.1 Lu bánh cứng trơn (lu bánh thép) a Công dụng Lu thép bánh trơn không nên dùng thi công đất chiều sâu ảnh hưởng nhỏ (thường 20 cm), tức lớp đất đắp mỏng phải đầm lèn suất thấp Mặt khác, bề mặt lớp đất đắp sau đầm lèn máy dễ trở thành nhẵn mịn làm cho lớp đất đắp lên khó dính kết với lớp để tạo cho cơng trình thành thể thống liên kết khăng khít, sức bám máy dùng để đầm lèn kết cấu mặt đường thích hợp b Phân loại: + Theo số trục: - Lu bánh thép có hai trục - Lu bánh thép có ba trục Trường Đại học Giao thơng vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 20/21 c Sơ đồ cấu to: - Sơ đồ cấu tạo máy lu rung - Động - Khung lái - Ca bin - Xi lanh lái - Thân máy - Trống lu - Cơ cấu làm - Khung lu Hình 3.10 Sơ đồ cấu tạo lu tĩnh bánh thép trơn 1- Động cơ; 2- Cabin; 3- Thân máy; 4- Trống lu; 5- Cơ cấu làm sạch; 6- Khung lu; 7- Khung lái; 8- Xylanh lái d Nguyên lý làm việc: Nguồn động lực từ động (1) thông qua hệ truyền động truyền đến bánh lu chủ động (4), bánh lu quay dẫn động máy lu làm việc Bánh lu bị động điều khiển khung lái (7), cấu lái điều khiển xy lanh thủy lực (8) Đặc điểm loai máy hoạt động với tốc độ nhỏ, để đạt hiệu đầm người ta thường cho máy di chuyển với tốc độ 1,5÷2,5 km/h lượt lu đầu lượt cuối cùng, lượt khác tốc độ máy nhanh Dưới tác dụng trọng lượng máy đè xuống đất, độ đất tăng lên tương ứng với lượt tác dụng Qua lượt tác dụng cường độ biến dạng đất ngày giảm thực tế tiến tới lượt cuối *) Nhược điểm: - Chiều sâu ảnh hưởng nhỏ (15÷25 cm) - Năng suất thấp - Sức bám kém, cồng kềnh nặng nề - Bề mặt sau đầm nhẵn mịn nên lớp đầm sau khó liên kết với lớp đầm trước e Năng suất máy: L(B-A).H k L ( +t).n v L- Chiều dài đoạn đầm lèn, m; N=3600 , m3/h B- Chiều rộng vệt đầm máy qua, m; A- Chiều rộng trừ hao hai vệt đầm chồng lên nhau, m; v- Vận tốc đầm lèn, m/s; t- Thời gian quay đầu máy, s; k- Hệ số sử dụng thời gian Trường Đại học Giao thông vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 21/21 n : số lượt lu lèn vị trí 4.3.2 Máy đầm bánh lốp (đầm bánh hơi) a Công dụng Lu bánh lốp thuộc loại máy đầm lèn tĩnh sử dụng phổ biến để đầm đất có ưu điểm sau: - Điều chỉnh áp lực đè lên cách dễ dàng phạm vi rộng nhờ thay đổi tùy ý áp suất bánh - Tốc độ lu lèn lớn, suất cao - Vận chuyển máy dễ dàng, thuận tiện - Cấu tạo đơn giản - Thích ứng với loại đất chất lượng đầm lèn tốt tăng giảm trọng lượng áp suất bánh - Đất đầm lèn tác dụng bánh lốp so với bánh thép tốt bánh lốp cho phạm vi đầm lèn lớn hơn, thời gian tác dụng lực lâu - Chiều sâu ảnh hưởng đầm lèn đạt tới 40 ÷ 45 cm b Phân loại Lu bánh lốp phân loại sau: - Theo khả di chuyển : + Tự hành + Không tự hành - Theo đặc điểm trục bánh: + Dùng trục chung + Dùng trục riêng - Theo trọng lượng: + Loại nhỏ : ÷ 15 + Loại vừa : 15 ÷ 50 + Loại nặng : 50 ÷ 100 c Cấu tạo: Lu bánh lốp có cấu tạo đơn giản Thùng chứa tải trọng bao gồm : hay nhiều thùng nhỏ liên kết cứng hoạc cho phép dịch chuyển tương Hệ thống thùng chứa lắp đặt hệ thống trục bánh lốp để tạo thành khối lu liên kết với đầu kéo kéo đầu liên kết cứng Trường Đại học Giao thơng vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 22/21 Hình 3.12 Lu tĩnh bánh 1- Khung máy; 2- Càng trước; 3,4- Cơ cấu móc; 5- Càng tháo lắp sau; 6- Kích chân chống; 7Bánh lốp; 8- Thùng gia tải; 9- Bánh lốp dự trữ Khi làm việc, để phù hợp với yêu cầu kỹ thuật đầm lèn, điều chỉnh trọng lượng công tác máy cách thay đổi lượng đất đá số lượng phến gang hay bê tông đúc sẵn thùng Ngồi ra, cịn có khả điều khiển áp lực đè bánh lên thông qua việc tăng giảm áp suất bánh Tốc độ di động lu làm việc đạt từ ÷ km/h loại kéo máy kéo bánh xích, từ 10 ÷ 15 km/h loại nửa kéo, từ 20 ÷ 25 km/h loại tự hành d Năng suất máy đầm bánh lốp N=3600 L(B-A).H k L ( +t).n v , m3/h L- Chiều dài đoạn đầm lèn, m; B- Chiều rộng vệt đầm máy qua, m; A- Chiều rộng trừ hao hai vệt đầm chồng lên nhau, m; Trường Đại học Giao thơng vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 23/21 v- Vận tốc đầm lèn, m/s; t- Thời gian quay đầu máy, s; k- Hệ số sử dụng thời gian H0: Chiều sâu ảnh hưởng, m n : số lượt lu lèn vị trí 4.3.3 Máy đầm chân cừu a Cơng dụng Lu chân cừu loại máy đầm lèn đất tốt Loại đầm có nhiều ưu điểm như: - Chiều sâu ảnh hưởng lớn - Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ - Năng suất cao, chất lượng đầm lèn tốt - Nền đắp gồm nhiều lớp đầm lèn riêng biệt chồng lên đảm bảo thống nhất, độ lèn Tuy vậy, lu chân cừu có nhược điểm sau: - Vận chuyển phức tạp - Chỉ thích ứng với loại đất dẻo có độ ẩm quy định chặt chẽ - Tầng đầm lèn tầng bề mặt khơng chặt - Sức kéo địi hỏi lớn hệ số cản di chuyển lớn Xuất phát từ đặc điểm nêu trên, lu chân cừu thường dùng để đầm lèn cơng trình địi hỏi chất lượng cao, nơi chịu áp lực ngang lớn đê đập v.v, chiều sâu ảnh hưởng lu chân cừu thường đạt từ 40 – 60 cm thường dùng với loại đất sét với quy định độ ẩm định để tránh dính kết làm lu tác dụng Sau lu, đất có đặc điểm phía có độ chặt tốt không tạo thành lớp lu trơn b Phân loại Lu chân cừu phân loại chủ yếu vào hình dáng tác dụng kiểu vấu Trên sở đó, chúng chia thành : - Lu chân cừu đầm lèn chiều - Lu chân cừu đầm lèn chiều - Lu chân cừu đầm lèn theo chiều sâu c Cấu tạo nguyên lý làm việc: Cấu tạo lu chân cừu thường dạng không tự hành, gồm trống lăn trơn gá khung kéo Tang trống bao quanh vành đai có gắn vấu hình “chân cừu” Lịng trống rỗng, mặt trống có kht cửa để đổ nước, cát dùng để tăng giảm trọng lượng máy đầm lèn Để hạn chế đất dính bám vào “chân cừu”, máy lắp gạt đất theo chiều lăn trống Trường Đại học Giao thơng vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 24/21 Hình 3.13 Máy đầm chân cừu 1- Vấu chân cừu; 2- Khung lái; 3- Cabin; 4- Nguồn động lưc;5- Bộ di chuyển; 6- Xylanh lái d Năng suất máy L(B-A).H k L ( +t).n v L- Chiều dài đoạn đầm lèn, m; N= (m / h ) B- Chiều rộng vệt đầm máy qua, m; A- Chiều rộng trừ hao hai vệt đầm chồng lên nhau, m; v- Vận tốc đầm lèn, m/s; t- Thời gian quay đầu máy, s; k- Hệ số sử dụng thời gian 4.4 4.4.1 Máy đầm rung Đầm bàn rung động a Công dụng phân loại Máy đầm lèn nhờ lực rung động có hiệu đất rời kích thước đất tương đối khác lực liên kết chúng có giá trị nhỏ Bởi vậy, máy đầm loại thích hợp với cát, sét, sỏi đá dăm nhỏ.Với đất dính khơ đất sét, dùng máy đầm rung động khơng thích hợp lực liên kết hịn đất lớn Hơn kích thước hịn đất thường to, trọng lượng sức ì lớn, lực truyền cảm rung động yếu không đủ sức thắng lực liên kết chúng đầm lèn hiệu Trong máy đầm rung động, đầm bàn loại dùng nhiều Máy đầm bàn rung động có hai kiểu : - Kiểu tự hành nhờ lực cảm định hướng động - Kiểu không tự hành rung động túy có người máy kéo lôi Trường Đại học Giao thông vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6 Bài giảng Máy xây dựng - ThS Nguyễn Thùy Chi 25/21 b Cấu tạo, nguyên lý làm việc Về nguyên tắc, cấu tạo máy đầm bàn rung động túy đơn giản, thường truyền động học cho vật quay lệch tâm để tạo lực rung động Cho vật có khối lượng m quay lệch tâm với vận tốc góc ω quanh tâm O với bán kính lệch tâm r Lực li tâm P = mrω2 thay đổi liên tục theo phương chiều lực li tâm tạo nên rung động cho vật Hình 3.14 Đầm bàn rung động 1- Bệ máy; 2- Vỏ máy; 3- Vật quay lệch tâm (bánh lệch tâm) Đầm bàn rung động có trạng thái làm việc : - Khi trục a-a nghiêng sang phải: Máy vừa đầm vừa di chuyển sang phải - Khi trục a-a nằm ngang: Máy đầm vị trí - Khi trục a-a nghiêng sang trái: Máy vừa đầm vừa di chuyển sang trái Hình 3.15 Máy đàm bàn rung động a,b – Vị trí làm việc đầm; c- Sơ đồ truyền động 1- Động cơ; 2,7-Truyền động đai; 3-Hộp chấn động gây rung;4- Đệm cao su; 5- Bàn động; 6- Trục truyền động; 8- Bánh truyền động; 9- Bánh lệch tâm c Năng suất máy đầm bàn rung Trường Đại học Giao thơng vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ mơn Máy xây dựng-Xếp dỡ, P.702-A6