Máy xây dựng và kỹ thuật thi công - Chương 2

Máy Xây dựng và kỹ thuật thi công Tủ sách Xây dựng

CHƯƠNG II

MÁY NÂNG- CHUYỂN

2.1 Định nghĩa và phân loại

2.1.1 Định nghĩa: Máy nâng chuyển là những thiết bị dùng để nâng chuyển các loaüi hàng kiện, hàng rời, vật liệu lỏng, từ nơi này sang nơi khác theo một chu trình làm việc nhất định

Máy nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong ngành GTVT, ngành Xây Dựng và các ngành kinh tế quốc dân khác

2.1.2 Phân loại: dựa vaò kếp cấu và công dụng của chúng ta có các loại sau

- Máy nâng chuyển đơn giản: là những máy chỉ có cơ cấu nâng hạ hàng, chúng chỉ có khả năng nâng hạ hàng theo phương thẳng đứng, phương nghiêng hoặc kéo hàng theo phương ngang Đó là các loại: Kích, tời kéo, Pa lăng

- Máy nâng chuyển phức tạp: là những máy có cấu tạo gồm nhiều cơ cấu, đảm bảo nâng hạ hàng ở một chiều cao nhất định Nó có thể di chuyển hàng theo phương thẳng đứng, phương nghiêng (hoặc cong), có phạm vi rất rộng Loại máy này gồm các loại cần trục, cầu trục, máy nâng tự hành, những máy này được dẫn động bằng tay hoặc bằng máy

• Treo vào một điểm tựa • Năng hay kéo vật nặng
Thang nâng xây dựng

• Có hệ thống dẫn hướng cứng theo phương thẳng đứng • Nâng vật có khối lượng khá lớn

Cần trục tháp cố định • Nâng vật nặng • Tầm với khác nhau

• Quay xung quanh được 3600 , nhưng không di chuyển
Cần trục tự hành

• Tự di chuyển

• Nâng vật nặng lên cao và di chuyển trong một khu vực định trước

2.2.1 Kích

2.2.1a Kích thanh răng: Dùng để nâng vật nặng có tải trọng từ 3-6tấn và chiều cao nâng từ 0.4 - 0.6m Nó được sử dụng vào việc lắp ráp các kết cấu thép, nâng vật nặng trong công tác tháo lắp

a) hình chung; b) Phanh tự động; c) mặt cắt Lực P cần thiết tác dụng lên tay quay để nâng vật

P=

dQ

Lực tác động lên tay quay để nâng vật Pt= Q 22

la

2.2.1c Kích vích

Sơ đồ cấu tạo kích vích

Lực nâng cần thiết để nâng vật nặng Q được xác định Pmax=

tg(α ± ρ) KG

Trong đó: Q- tải trọng hàng nâng ( KG)

r- bán khính trung bình cuả trục vít (m) l- chiều dài tay quay (m)

ρ- góc ma sát, (+)khi nâng vật và (-) khi hạ vật

Để hàng có thể giữ ở một vị trí nào đó khi nâng, tức là trục vích không quay ngược lại phải đảm bảo điều kiện tự hảm tức α < ρ , người ta thường lấy α = 4 đến 6 độ

Kích vích thường chế tạo ra với tải trọng nâng từ 2 đến 50 tấn, khi tải trọng lớn hơn 20 tấn thường đặt thêm bộ truyền trục vích- bánh vích để giảm nhẹ lực tác động lên tay quay Người ta thường sử dụng kích vích trong lắp ráp và sửa chửa hoặc để cơ giới hoá các công việc nâng cốp pha, giàn giáo,kết cấu dở,

2.2.2 Tời kéo

2.2.2a Tời quay tay

Tời quay tay cở lớn có sức nâng 0.5 đến 10 tấn, lượng cáp cuộn trên tang là 100 đến 300m; tời cở nhỏ sức nâng từ 0.25 đến 0.5 tấn lượng cáp cuộn trên tang là 50 đến 100m

Tải trọng nâng cho phép được xác định theo công thức Q =

R P ηηηη i ( tấn)

Trong đó: Q - tải trọng nâng ( tấn)

R,r - Bán kính tay quay và bán kính tang trống (m) i- Tỷ số truyền

η- Hiệu suất truyền động ( 0.65 đến 0.85 ) Moment trên tang cuốn cáp M = Md i η ( N)

M = P.l.a.k , là moment dẫn động tay quay

a: số người phục vụ

k: hệ số làm việc không đều( k = 0,8 khi hai người tác dụng lực vào tay quay, k=0,7 khi 4 người làm việc)

2.2.2b Tời điện đảo chiều

Các loại tời điện cở nhỏ có sức nâng từ 0.5 đến 7.5 tấn, với tốc độ nâng từ 0.4 đến 0.6m/s thì lượng cáp cuộn trên tang từ 15 đến 450m các tời loại lớn có sức nâng đến 75 tấn, tốc độ nâng 0.07m/s thì lượng cáp trên tang là 1600m

Tải trọng nâng cho phép của tời điện được xác định Q =

Ri

Q = 2.i.p.η.

rR

Trong đó: i, η- tỉ số truyền và hiệu suất của bộ truyền trục vít, bánh vít R, r- bán kính vòng tròn chia của đĩa xích 6 và 3

2.2.4 Cần Trục: Là loại máy nâng hàng hoạt động có chu kỳ, dùng để nâng hạ hàng theo phương thẳng đứng và di chuyển hàng theo phương ngang trong khu vực xây dựng, bốc dở Tháo lắp máy trong các nhà máy hoặc phân xưởng sữa chữa

2.2.4a Cần trục nhỏ: Thường được sử dụng trong công tác nâng hạ vật liệu xây dựng, công tác tháo lắp máy khi sửa chửa Ưu điểm của loại cần trục này là trọng lượng bản thân và kích thước nhỏ, đơn giản về kết cấu tháo lắp dể dàng và an toàn trong quá trình làm việc

* Loại cần trục cố định

* Loại cần trục di động: loại này dùng để nâng các loại hàng hoá, vật liệu xây dựng hoặc các loại bêtông đúc sẳn( tấm panen), có thể dùng trong công tác tháo lắp máy

Cần trục này có góc quay 3600 với tải trọng nâng Q = 0.5 đến 0.8T Chiều cao nângH= 3 đến 6m

Tầm với R= 3 đến 3.65m

2.2.4b Cần trục tháp: là thiết bị nâng chủ yếu dùng trong các công trình xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp, các công trình thuỷ điện, thuỷ lợi, Cần trục tháp có nhiều ưu điểm so với các cần trục khác ở chiều cao nâng, tầm với và tải trọng nâng lớn, ngoài ra cần trục tháp có kết cấu hợp lí, dể tháo lắp và vận chuyển

Trong xây dựng nhà dân dụng thường sử dụng các cần trục tháp có tải trọng nâng 3 - 10 tấn, tầm với đến 25m và chiều cao nâng đến 50m Đặc điểm của các loại cần trục này là có tính cơ động cao, khi làm việc có thể di chuyển trên đường ray, tháo lắp và vận chuyển dể dàng Để xây dựng nhà cao tầng và các tháp có độ cao lớn người ta dùng các loại cần trục tháp cố định neo vào công trình, cần trục tháp tự nâng, có chiều cao nâng đến 150m và tầm với đến 50m Một số cần trục có tầm với đến 70m do đó có thể bao quát được toàn bộ công trình đang thi công mặc dù tháp đặt cố định một chổ Trong xây dựng công nghiệp người ta có cần trục tháp chuyên dùng có tải trọng nâng đến 80 tấn, tầm với 25 đến 45m và chiều cao nâng 50 đến 80m

* Cần trục tháp với tháp quay

Cần trục tháp KB-504 a) cần nằm ngang; b) cần nghiêng 30o

I- tầm với L= 35m; II- Tầm với L= 40m; III- tầm với L= 45m

* Cần trục tháp có đầu quay( tháp không quay)

Cần trục tháp KB-674A

a) sơ đồ cấu tạo; các sơ đồ mắc cáp; b) di chuyển đối trọng; c) di chuyển xe con; d) nâng vật với a= 4; e) nâng vật với a= 2

f) đặc tính tải trọng của KB-674A

* Cần trục tháp cố định neo vào công trình, dùng trong xây dựng nhà cao tầng

a) sơ đồ cấu tạo; b) sơ đồ mắc cáp nâng vật với hai cơ cấu dẫn động; thanh giằng; d) sơ đồ cáp lắp dựng

Cần trục tháp cố định potain, sơ đồ nối tháp từ phía trên

Sơ đồ nối tháp từ phiá trên, đoạn tháp trên lồng vào tháp cố định

* Cần trục tháp chuyên dùng trong xd dân dụng và công nghiệp

I- quan hệ giữa chiều cao nâng của móc treo phụ và tầm với II- quan hệ giữa chiều cao nâng của móc treo chính và tầm với

III và IV- quan hệ giữa tải trọng nâng của móc treo chính và tầm với tương ứng với bội suất palăng nâng vật a= 4 và a=2

V- Tải trọng nâng của móc treo phụ

2.2.4c Cần trục tự hành: là loại cần trục không cần cung cấp nâng lượng từ bên ngoài trong quá trình làm việc Cần trục tự hành sử dụng rộng rải trên các kho, bãi hoặc lắp ráp trong xây dựng dân dụng và công nghiệp Ưu điểm chính của cần trục tự hành là làm việc độc lập, có tính cơ động cao Vì vậy nó còn được gọi là cần trục kiểu cần quay, di động vạn năng

Theo kết cấu phần di chuyển ta có các loại cần trục ôtô, cần trục bánh lốp, cần trục xích, cần trục đường sắt và cần trục máy kéo

Cần trục ôtô dẫn động chung

Cần trục ô tô dẫn động thủy lực

Cần trục bánh lốp

Cần trục xích

2.2.4d Cần trục kiểu cổng trục

2.2.4e Cần trục cáp

2.2.5 Khai thác cần trục

2.2.5a Năng suất cần trục

Năng suất sử dụng trung bình của cần trục dùng trong xây dựng được xác định theo công thức

Nsd = Q kq ktg n (t/h)

Trong đó: Q- tải trọng nâng của cần trục ( tấn)

Kq và ktg- hệ số sử dụng tải trọng nâng và hệ số sử dụng thời gian, lấy theo thiết bị mang vật: với với móc treo Kq=0.8 đến 0.9, Ktg= 0.8 đến 0.88; với gầu ngoạm kq= 0.8 đến 0.9, Ktg= 0.85 đến 0.95

Trong trường hợp tổng quát, một chu kỳ làm việc bao gồm các thời gian sau:

tck= tn+ th+ 2tđc+ 2tq+ 2ttv+ t1+ t2+ tp (s) trong đó: tn=

H1+ - thời gian nâng vật

H1 : chiều cao của công trình (m)

h: khoảng cách từ mặt trên của công trình đến mặt dưới của vật nâng (m)

vn: tốc độ nâng (m/s) th=

- thời gian hạ móc treo không tải sau khi dã lắp đặt vật nặng vào vị trí cần thiết với tốc độ hạ nhanh( nếu cần trục có hai tốc độ hạ) để rút ngắn thời gian hạ

th= tn nếu tốc độ hạ bằng tốc độ nâng tdc=

- thời gian di chuyển cần trục

lo- chiều dài quãng đường di chuyển (m) vdc- tốc độ di chuyển cần trục ( m/s) tq=

α - thời gian quay

α- góc quay của cần trục (độ)

nq- tốc độ quay của cần trục (vg/ph) ttv=

- thời gian thay đổi tầm với

l1- quãng đường vật nâng di chuyển theo phương ngang khi thay đổi tầm với (m)

vtv- tốc độ thay đổi tầm với (m/s) t1=

vh - thời gian hạ hàng xuống vị trí lắp ráp

v0- tốc độ hạ lắp ráp (m/s) t2=

vh - thời gian nâng móc treo lên vị trí lắp ráp sau khi đã dở hàng

tp- thời gian các công việc làm bằng tay( đối với móc treo )gồm thời gian buộc hàng, thời gian giử hàng trên móc treo ở vị trí lắp ráp để chỉnh và cố định, thời gian dở móc treo và dây chằng khỏi hàng

Năng suất sử dụng cần trục theo ca hoặc năm: Nca(năm)= Nsd.T (t/ca(năm))

Trong đó T là số giờ sử dụng máy trong ca (năm) xác định theo chế độ làm việc thực tế của cần trục

3.10.1- Tính ổn định của cần trục

Sơ đồ kiểm tra ổn định của cần trục kiểu cần a) ổn định khi có tải; b) ổn định khi không tải Hệ số ổn định khi có tải được xác định theo công thức:

k01=

∑Mtg = Mh + Mdc + Mlt- momen lật do các lực: quán tính của lực nâng khi phanh trong quá trình hạ vật; quán tính của cần trục và vật nâng khi phanh cơ cấu di chuyển; quan tính li tâm của vật nâng khi quay

gQ

h +

gQ

.L

vdc- tốc độ di chuyển của cần trục

t2- thời gian phanh của cơ cấu di chuyển( lực quán tính của vật nâng Q khi phanh cơ cấu di chuyển được qui về đầu cần nên có cánh tay đòn là L)

Khi quay cần trục, xuất hiện lực li tâm quán tính của vật nâng F=

Q w2 r ; w =30

π ; r = A + Htgβ n- tốc độ quay của cần trục (vg/ph)

β- góc nghiêng của cáp khi quay do tác dung của lực li tâm và tgβ = Error!

Tạo ra momen Mlt=F L (qui về đầu cần)

Hệ số ổn định k01 phải được xác định khi cần có tầm với lớn nhất và ở hai vị trí: cần nằm vuông góc với canh lật và cần nằm tạo góc 450 so với cạnh lật

Hệ số ổn định tĩnh khi có tải K02=

=

≥ 1.4

Hệ số ổn định của cần trục trong trạng thái không làm việc K03=

≥ 1.15

2.3 Máy vận chuyển

2.3.1 Đặc điểm chung

Trong xây dựng người ta sử dụng các phương tiện vận chuyển trên bộ, đường thủy Phần lớn các thiết bị và vật liệu được vận chuyển bằng đường bộ: ôtô, máy kéo, xe lửa việc lựa chọn phương tiện vận chuyển phụ thuộc vào đặc điểm, khối lượng vật liệu, cự ly và thời gian vận chuyển

Hơn 80% khối lượng đất đá, vật liệu xây dựng, kết cấu xây dựng, thiết bị máy móc đều dùng ôtô, máy kéo đầu kéo làm phương tiện vận chuyển Chi phí vận chuyển cho các phương tiện này chiếm tới 15% giá thành xây lắp, do tính linh động của các phương tiện

Phân loại các thiết bị vận chuyển:

− Phương tiện vận tải có công dụng chung: ôtô vận tải, đầu kéo, rơmooc dùng vận chuyển hàng hoá thông dụng

− Phương tiện vận chuyển chuyên dùng: các thiết bị dùng vận chuyển đường ống, panen, dàn thép, các thiết bị siêu nặng

− Phương tiện vận chuyển trên sông hay trên biển rất hiệu quả nếu tại công trình có bến bốc xếp hàng hóa, vật liệu lên ôtô

− Vận chuyển, lắp ráp bằng đường hàng không chỉ thực hiện trong những trường hợp đặc biệt tại vùng núi non hiểm trở không thể sử dụng các phương tiện khác Trong trường hợp này thướng dùng máy bay trực thăng

− Máy vận chuyển liên tục và thiết bị vận chuyển bằng không khí nén

2.3.2 Ôtô vận chuyển, máy kéo, đầu kéo

Máy kéo bánh lốp có tốc độ linh hoạt và có tốc độ lớn nhất là 40 km/h, áp lực lên đất lớn (0,2-0,35 Mpa) Do đó nó khó di chuyển trên đường tạm với tải lớn Trong trường hợp này người ta dùng xe bánh xích

Ô tô vận tải a) thùng xe để hở

b) xe có khả năng thông qua lớn c) đầu kéo

2.3.2b Máy kéo xích và máy kéo bánh lốp

Các loại này dùng kéo hàng nặng hoặc đường tạm thời Các loại máy kéo này có thể dùng như một đầu kéo rơmooc hay máy cơ sở của các máy xây dựng ( máy cạp, máy ủi, máy đào, cần trục ) máy kéo xích có áp lực riêng lên đất nhỏ ( 0,1 Mpa), hiệu xuất kéo và sức bám cao nên có khả năng kéo nặng hơn bánh lốp Tốc độ di chuyển tối đa không quá 12 km/h

− Ô tô có rơmooc

Hình Ôtô rơmooc − Sơmi rơmooc chở bitum lỏng

Hình Xe chở bitum lỏng − Xe chở đường ống

Hình Xe chở đường ống

− Xe chở panen

Hình Xe chở panen − Xe chở congtenơ

− Xe chở hàng nặng

Hình 2 Xe chở côngtenơ

2.3.4 Tính toán lực kéo ô tô vận tải

Tính toán lực kéo của ô tô vận tải nhầm xác định chế độ làm việc tối ưu, tùy theo điều kiện đường sá, để phát huy công suất và năng suất tối đa Điều kiện cần và đủ để ô tô tải đi chuyển:

Lực cản di chuyển của xe tải:

Pj: lực cản quán tính do có gia tốc

Trong tường hợp ô tô chuyển động đều ( không có gia tốc) Pj = 0 Do ô tô chạy trên công trường và trên đường với vận tốc không lớn (≤50km/h) nên phần lực cản Pw có thể bỏ qua

Lực kéo tiếp tuyến tạo ra cho bánh xe một lực Pk được tính nư sau:

Hệ số cản lăn f và hệ số bám ϕ

Loại đường

Atphan

Đường đất

fPPPP

ướt bẩn 0.13-0.25 0.1-0.3 0.15-0.2 0.15-0.25 0.12-0.15 0.5-0.6 Đất

Euclid*

R32

KaMAZ 5511

Capterpilliar

Komatsu HD205-3*

BelAZ 549 Công

suất(kw)

Khối lượng( kg)

Dung tích thùng xe(m3)

Tải trọng( tấn)

Tốc độ( km/h)

2.3.5 Máy vận chuyển liên tục

2.3.5a Băng tải: băng tải được sử dụng rộng rãi để vận chuyển vật liệu theo phương ngang hoặc nghiêng Chúng có năng suất cao( tới hàng nghìn tấn/h) và có thể vận chuyển đi xa tới hàng cây số Trong xây dựng thường dùng loại băng tải cố định và băng tải di động

Băng tải di động vận chuyển vật liệu ở cự li 10-15m và dở vật liệu ở cự li 2- 4m

Băng tải cố định có khung bệ làm từng đoạn 2-3m lắp rát lại với nhau, băng tải này thường dài 50-100m và có thể tăng giảm chiều dài bằng cách thêm bớt các đoạn khung theo tính toán

Băng là bộ phận mang vật liệu và là bộ phận kéo Hay dùng nhất là loại băng vải cao su, gồm các lớp vải bền xen kẽ các lớp cao su và bọc xung quanh

bằng lớp cao su Lớp vải bền là loại chuyên dùng làm đai, lớp cao su bọc ngoài phía trên dầy hơn phía dưới

Chiều rộng băng tải cũng như số lớp cao su của băng tải đều là những số liệu tiêu chuẩn hoá B = 0,4 - 1,6m

Số lớp vải được xác định theo công thức:

Trong băng tải, lực đẫn động được truyền từ tang dẫn qua băng nhờ ma sát Vì vậy để băng khỏi bị trượt trên tang dẫn phải đảm bảo theo yêu cầu của công thức Ơle

Với: f - hệ số ma sát giữa băng và tang dẫn; α - góc ôm của băng trên tang Vậy P = T( 1- f

e .

α )

.eft

Năng suất băng tải xác định theo công thức: Q = 3600F.v.γ (t/h)

F- diện tích mặt cắt của vật liệu trên băng (m2) v- tốc độ vận chuyển vật liệu (m/s)

γ- khối lượng riêng của vật liệu ( kg/m3)

c- hệ số tính theo góc nghiêng của băng tải β β= 0 - 10, c=1

β= 10-15, c= 0.95 β= 15-20, c= 0.9 β > 20, c= 0.85 Đối với vật thể khối

l - khoảng cách giữa các khối (m) 2.3.5b Xích tấm tải

Hình Băng tải có cơ cấu bằng xích a) xích tải tấm;b) băng gạt

=3600

Vít tải có ưu điểm là kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn vật liệu được che kính không thất thoát và gây ô nhiểm môi trường Tuỳ theo tính

chất và kích thước của vật liệu mà sử dụng các loại cạnh vít có hình dạng khác nhau

Năng suất của vích tải được xác định theo công thức N = 3600 F v γ ( m3/h)

ψ c , là diện tích trung bình của tiết diện dòng vật liệu trong ống máng (m2)

D- đường kính ngoài của cánh vít (m)

ψ - hệ số làm đầy của tiết diện máng, phụ thuộc vào tính chất của vật liệu:

Với vật liệu xốp( xi măng, cát khô) ψ = 0.3 đến 0.45 Với vật liệu cục nhỏ( sỏi, xỉ) ψ = 0.3 đến 0.45 Với vật liệu dính ẩm, dung dịch ψ = 0.3 đến 0.45

Hệ số tính đến sự làm giảm sự đầy của tiêt diện máng khi băng đặt nghiêng Hệ số c thay đổi tuỳ theo góc nghiêng β