NCKH chế tạo lắp ráp cổng trục

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CỔNG TRỤC 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Phân loại 1.3 Giới thiệu công tác lao lắp dầm CHƯƠNG 17 NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỔNG TRỤC 17 2.1 Xây dựng mơ hình động lực học 17 2.2 Viết phương trình chuyển động .19 2.3 Giải phương trình chuyển động Matlab simulink .22 CHƯƠNG 26 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT ĐỘNG TRONG KẾT CẤU THÉP TẦNG TRÊN CỦA CỔNG TRỤC 26 3.1 Xác định có lực dọc trục lớn 27 3.2 Xác định ứng suất 98 31 3.3 Khảo sát ứng suất động kết cấu thép tầng cổng trục thay đổi giá trị S1 34 KẾT LUẬN CHUNG: .36 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI: 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 LỜI NĨI ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa nước ta nay, vấn đề xây dựng sở hạ tầng lĩnh vực xây dựng xây dựng công trình giao thơng đóng vai trò quan trọng Để đáp ứng yêu cầu đa dạng xây dựng cơng trình đòi hỏi phải có nhiều máy móc, trang thiết bị tham gia vào q trình thi cơng Một máy móc sử dụng rộng rãi việc thi công xây dựng sở hạ tầng máy bơm bê tơng Xuất phát từ yêu cầu trên, với giúp đỡ TS Bùi Thanh Danh, chúng em tìm hiểu nghiên cứu khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến công suất suất máy bơm bê tông xi măng q trình khai thác vận hành, từ xác định phương án tối ưu để nâng cao suất máy bơm Tuy nhiên, thời gian nghiên cứu trình độ nghiên cứu hạn chế nên đề tài khơng thể tránh khỏi sai sót.Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy cô bạn để đề tài hoàn thiện Chúng em xin chân thành cám ơn thầy cô môn Máy xây dựng xếp dỡ, đặc biệt TS Bùi Thanh Danh tận tình hướng dẫn chúng em trình thực đề tài Hà Nội, ngày 15 tháng 04 năm 2015 Nhóm sinh viên: Hồng Thế Anh Bùi Đức Hồng Long Phạm Hùng Mạnh Chương : Tổng quan máy bơm bê tông I Giới thiệu chung Máy bơm bê tông dùng để vận chuyển bê tông theo đường ống dẫn thép vật liệu cao su đến vị trí thi cơng phương pháp bơm đẩy Ngày máy bơm bê tông sử dụng nhiều cơng trình vận chuyển đổ bê tơng chỗ xây dựng cơng trình vĩnh cửu Trong xây dựng cầu lớn bơm bê tông sử dụng tương đối phổ biến để vận chuyển bê tông phục vụ công tác đúc dầm, đổ trụ móng xa bờ Phương pháp vận chuyển bê tơng dùng bơm đường ống so với dùng cẩn trục có ưu điểm sau : - Do trình vận chuyển liên tục nên suất cao, bơm bê tơng thường có suất từ 30 80 m3/h chế tạo bơm có suất 150 m3/h - Do địa hình chật hẹp, máy bơm đặt xa nơi xây dựng, đường ống vận chuyển đặt tùy ý theo địa hình Chiều dài vận chuyển bơm đạt tới 1km, độ cao nâng đạt tới 340m vào năm 1986 – coi kỷ lục giới - Vận chuyển đường ống đảm bảo : Phạm vi hoạt động lớn hơn, chiều cao nâng lớn so với dùng cần trục với xilô chứa để vận chuyển vật liệu Tuy nhiên dùng máy bơm bê tông có nhược điểm, : - Khó khống chế số lượng bê tông lúc vận chuyển, thành phần bê tông bị hạn chế phạm vi định ( cốt liệu không to quá, hỗn hợp bê tông không thô quá) - Phải tốn công làm vệ sinh cho máy đường ống dẫn sau ngừng dùng - u cầu trình độ cơng nhân cao II Phân loại máy bơm bê tông 1) Phân loại theo phương pháp vận chuyển : a) Máy bơm bê tơng động : gọi máy bơm cần Loại thường gắn thiết bị vận chuyển ô tô tải, gọi xe bơm bê tông hay cần bơm tự hành Hoặc gắn trụ tháp cần trục tháp gọi tháp bơm bê tông Máy bơm bê tông gắn liền với hệ ống dẫn gắn cần trục có khả gấp lại, cánh tay robot có điều khiển từ xa, (còn gọi cần bơm bê tơng), phận vươn xa tới vị trí đổ bê tơng với độ xác định b) Máy bơm bê tông tĩnh : Là loại máy gồm phần máy bơm khơng kèm theo hệ đường ống bơm, mà đấu vào đường ống bơm đặt sẵn cơng trình, loại máy bơm gọi máy bơm dòng hay máy bơm đường ống Thường máy bơm tĩnh không tự di chuyển được, mà phải gắn vào xe tải rơ-mc, để xe tải kéo đến cơng trường Tuy nhiên, có loại bơm tĩnh tự hành, đến cơng trường đặt tĩnh vị trí cố định, mà nối vào hệ thống ống bơm bê tông lắp sẵn cố định trường Tuy máy bơm tĩnh khơng có hệ cần để vươn tới vị trí đổ bê tông tầm hoạt động cần bơm động, với nhà siêu cao tầng lại thường dùng để bơm chuyền lên đợt độ cao nhà theo đợt đường ống đứng Trong trường hợp này, người ta thường kết hợp nhiều máy bơm tĩnh để bơm vữa bê tông trung chuyển theo đợt chiều cao tòa nhà siêu cao tầng 2) Phân loại theo nguyên lý làm việc a) Máy bơm roto : Ống bơm bê tông Con lăn thép bọc cao su Khoang bơm, Trục roto Roto Ống mềm Thùng chứa trộn - Nguyên lý làm việc : + Khoang bơm hình trụ bố trí roto hai lăn thép bọc cao su + Trục roto dẫn động qua + Hai lăn thực hiên chuyển động hành tinh quanh trục roto roto quay đè lên ống mềm + Hệ thống lăn ống mềm thực việc bơm nén bê tông theo ống mềm + Khoang bơm trì chân khơng làm ống mềm ln phình để hút bê tông từ thùng chứa trộn vào qua ống + Đổ nước vào thùng làm đường ống, bơm bê tơng làm việc máy bơm nước thông thường b) Máy bơm bê tông hoạt động kiểu piston  Bơm bê tông kiểu piston dẫn động kiểu tay quay 1- Van đẩy, 2- Xylanh, 3-Piston, 4-Thanh truyền, 5- Tay quay, 6-Van hút, 7Thiết bị dẫn vật liệu, 8- Phễu chứa, 9- Cánh trộn, 10- Ống dẫn bê tông - Nguyên lý làm việc : Thân bơm gồm xi lanh (2) hòm van, hòm van đặt van hút (6) van đẩy (1) Xi lanh gồm lớp : lớp lớp gọi xi lanh áo xi lanh Để chống mài mòn, áo xi lanh làm hợp kim tốt va luyện kỹ Bên áo xi lanh đặt piston (3) có đầu bọc cao su chống mài mòn Như vậy, làm việc có áo xi lanh làm việc trực tiếp với bê tơng nên bị mòn cẩn thay áo xi lanh giữ nguyên vỏ xi lanh Để giảm ma sát tránh vữa xi măng ăn mòn áo xi lanh, piston làm việc ln có nước tưới để làm phần áo xi lanh phía sau piston Phễu cấp liệu (8) có bố trí thiết bị dẫn liệu (7) dùng để đưa hỗn hợp bê tông chảy từ từ đặn vào bơm qua cửa van hút (6) Trong phễu có cánh khuấy (9) để trì chất lượng bê tông tránh tượng phân tầng Van hút van đẩy thuộc loại van xoay để đóng mở đường dẫn bê tông xi lanh đẩy bê tơng vào ống dẫn Theo hình vẽ, hai van hút mở làm việc ngược : tức van hút mở thi van đẩy đóng, tương ứng với trình piston kéo ( hình bên trái ) ; van hút đóng van đẩy mở tương ứng với trình piston chuyển động từ phải sang trái ( hình bên phải ) để đẩy bê tông vào ống dẫn Để tránh tượng kẹt đá làm hư hỏng van hỗn hợp bê tông luôn trạng thái lưu động, không bị phân tầng, người ta ddieuf chỉnh cho van khơng đóng hồn tồn mà ln có khe hở nhỏ  Bơm bê tông kiểu piston dẫn động piston thủy lực 1-van an toàn, 2- Bơm dầu, 3-Bầu lọc dầu, 4- thùng dầu, 5-Van phân phối, 6+12 – piston thủy lực, 7+11 – xylanh thủy lực, 8+14 – piston công tác, 9+13 – xylanh công tác, 10- phễu chứa vữa, 15- Ống cong, 16-Ống dẫn vữa   - Nguyên lý làm việc : + Piston công tác điều khiển piston thủy lực hoạt động ngược chiều Ống cong nằm khoang nạp có tâm quay trùng với tâm đường ống Trong q trình vận hành, ống cong lắc góc định làm che kín đường xylanh + Trong hành trình đẩy piston (14) ống cong nối vào xylanh cơng tác (13), vữa đẩy từ xylanh vào ống cong ống dẫn Đồng thời piston(8) co lại, xylanh(9) thông với phễu chứa nên vữa hút vào xylanh + Khi kết thúc hành trình, xylanh cơng tác đổi chiều đồng thời ống cong lắc từ xylanh(13) sang nối với xylanh(9) để tiếp tục nhận vữa từ xylanh Quá trình lặp lặp lại tới máy dừng III Thông số chung bơm bê tông 1) Công suất, áp lưc bơm - Điều kiện công trường định yêu cầu mà bơm bê tông cần phải đáp ứng Các yếu cầu phụ thuộc kích thước cơng tình ( khoảng cách bơm xa bơm cao ), khối lượng bê tông chất lượng bê tông cần bơm ( thành phần bê tông, loại cốt liệu, độ sụt, cỡ hạt lớn nhất,…) - Một bơm bê tông dùng để bơm khối lượng bê tông khoảng thời gian định phải thiết kế phù hợp để hút đẩy khối lượng bê tơng nói đến điểm cần phải bơm Bơm xa, lưu lượng bê tơng cần vận chuyển ống nhanh áp lực phải lớn Rất dễ nhận công suất động bơm bê tông sản sinh áp lực cao để bơm khối lượng qua khoảng cách ngắn Do thiết bị với cơng suất động so sánh với 2) Hút bê tông - Bê tông đẩy khỏi xi lanh đầy bê tông Để hút bê tông vào xi lanh, thiết phải cần áp lực Áp lực không khí ( bar = 760 torr ) đẩy bê tơng vào chỗ có áp lực thấp Piston hút sản sinh áp lực âm xi lanh bơm Khơng khí đẩy bê tơng từ phễu vào xi lanh - Sự chênh lệch áp lực không khí chân khơng theo lý thuyết khơng thể lớn bar Nó đạt khoảng 0,8 bar điều kiện tốt Điều có nghĩa bê tông hút từ phễu vào xi lanh với áp lực cao 0,8 bar Khi nói việc hút bê tông, hỗn hợp trộn cứng thơ tất nhiên khó hút hỗn hợp lỏng dẻo Điều kiện hút tốt đạt cửa hút có tiết diện với xi lanh bơm Vam bơm bê tông phải thiết kế vào lúc nào, có thể, cửa hút bảo đảm thông không cản, khơng làm lệch dòng bê tơng Khối lượng bê tơng bơm lỏng cần đến đường kính xi lanh lớn với kích thước cửa hút phù hợp - Tùy thuộc vào đường kính cửa hút đường kính xi lanh bơm mà định cỡ cốt liệu lớn bơm Theo quy tắc nói đường kính ống hút phải lớn gấp lần cỡ cốt liệu bơm Để bơm cốt liệu cỡ 63mm phải dùng bơm có đường kính xi lanh 180mm 3) Cánh khuấy Các bơm bê tông đại trang bị cánh khuấy phễu nạp Chức cánh khuấy dồn chuyển bê tơng qua cửa hút phễu Nó ngăn khơng cho bê tông đông cứng cốt liệu tắc ngang cửa hút Cánh khuấy không thiết kế để trộn bê tông Nhưng tắt bơm bê tông dùng cánh khuấy khuấy thật lâu coi trộn lại trộn bê tông cánh khuấy 4) Đẩy bê tông Áp lực cao mà bơm bê tơng đạt phụ thuộc vào loại thiết bị Các loại thiết bị khác chế tạo để phù hợp với cho ứng dụng khác Xe bơm bê tông thường làm việc với đường ống ngắn, tùy thuộc vào chiều dài cần phân phối bê tông Chúng cần áp lực thường nhỏ áp lực bơm tĩnh mà phải bơm bê tông đến độ cao 100m với công suất Thường áp lực cho bơm khoảng 70 bar đủ cho xe bơm bê tông, kể cần bơm công suất cao Bơm bê tông tĩnh cần có áp lực đơi đến 200 bar để bơm ngang xa khoảng 1000m bơm đứng lên cao đến 500m Bơm với áp lực cao phận chịu áp lực cao phải thiết kế siêu cơng suất, gồm có hệ thống van, ống nối, ống chuyển, đường ống cứng,… Bơm hoạt động trục trặc bơm chọn theo điều kiện mà cơng trình u cầu Một máy ln phỉa hoạt động q tải khơng kinh tế IV Các yếu tố lựa chọn bơm bê tông Ngành xây dựng đòi hỏi bơm bê tơng phải phân loại để đặc tính suất bơm đánh giá số phân loại bơm Các thông số công suất bơm cao (m3/giờ) hay áp lực bơm cao ( bar ) không cho người sử dụng thấy liệu thiết bị có đáp ứng với yêu cầu hay không Từ số này, khơng thể thấy hồn cảnh bơm đạt cơng suất cao Hiển nhiên bơm bê tông bơm 50 m3/giờ, xa 400m cần phải có cơng suất lớn bơm để bơm lượng bê tơng nói xa 100m Năng suất bơm Q công suất P phụ thuộc vào áp lực đường ống p P = Q x p = số Điều có nghĩa chọn bơm bê tông, người sử dụng nên biết cơng suất cần thiết bơm ngồi thơng số suất bơm áp lực bơm Công thức tính cơng suất thủy lực “Cơng suất cần thiết bơm tích số suất bơm áp lực bơm” nói lên : Cơng suất cho bơm cố định, suất bơm giảm áp lực bơm tăng lên Tích suất bơm (m3/giờ) áp lực bơm (bar) gọi “Chỉ số kỹ thuật xác định bơm” (gọi tắt TK) TK = ( m3/giờ x bar ) Dựa theo số TK cơng suất cần thiết cho bơm ( tính theo kW ) xác định thương số TK 25 : P (kW) = = Trị giá số 25 tính cho hiệu suất sử dụng bơm 70% số chuyển đổi khác : 1W = 1Nm/s ; bar = 10 N/cm2 Ví dụ : Bơm bê tơng BP 550 HDE có động 90kW Bơm tương ứng với số TK = 2550 Theo thông số kỹ thuật, bơm sinh áp lực 70 bar bê tông Từ định nghĩa TK = Q x p suy áp lực này, khối lượng bê tông bơm cao 32m3/giờ Q = = = 32,1 m3/giờ Giả sử cần áp lực 50 bar theo u cầu cơng trình đó, bơm đạt suất bơm : 45 m3/giờ Áp suất bơm nói áp suất lên piston, áp lực áp lực thủy lực Từ công thức cho TK, ta thấy công suất cần thiết phụ thuộc vào suất bơm áp lực bơm Do đó, công suất định bơm bê tông, suất bơm giảm đạt đến áp lực định Chương : Các yếu tố ảnh hương đến công suất máy bơm I Các yếu tố ảnh hưởng 1) Chiều dài đường ống Các công trường xây dựng muốn đổ khối lượng bê tông thời gian xác định họ muốn đạt tới công suất đặt Để chọn thiết bị phù hợp đáp ứng yêu cầu đặt ra, thông tin phải cụ thể để xác định áp lực bơm cần thiết Điều phụ thuộc chiều dài đường kính ống, suất cấp bê tông, chất lượng bê tông, chiều cao phải bơm số lượng cút cong sử dụng cho đường ống Áp lực bơm tăng tỉ lệ thuận với khoảng cách bơm xa Có nghĩa theo lý thuyết, nửa chiều dài đường ống chi cần nửa áp lực Bê tông sản sinh ma sát lên mặt ống Bề mặt ma sát rộng hơn, nghĩa đường ống dài áp lực cần lớn Áp lực bơm giảm dần từ cao đầu bơm bê tông xuống đầu cuối đường ống 2) Đường kính ống Tại suất định trước, vận tốc chảy bê tơng tăng đường kính ống giảm Áp lực bơm phụ thuộc vào vận tốc chảy ( tiết diện đường ống ) 3) Năng suất bơm Đối với đường kính ống định trước, vận tốc chảy tăng tỉ lệ với suất bơm Áp lực bơm phụ thuộc vào vận tốc chảy 4) Độ sụt bê tông Các hỗn hợp bê tông cứng cho “chỉ số chảy” khác với loại hỗn hợp loãng Bê tơng có độ dẻo nằm dải K3 dễ chảy bê tông dải K2 Do vậy, cần áp lực thấp Bê tơng q cứng khó biến dạng hơn, cần phải có áp lực cao để qua cút cong đoạn ống chuyển 5) Độ cao cần phải bơm Áp lực bơm tăng dần theo độ cao Một cột bê tông cao 100m sinh áp lực tĩnh khoảng 25 bar Áp lực phụ thuộc vào tỉ trọng bê tông Cần phải vượt qua áp lực để bê tông lên cao 6) Đoạn uốn đường ống cứng Các đoạn uốn đường ống làm giảm áp lực Nó phụ thuộc vào độ cong va đường kính cút cong Schwing thường đưa cút cong có bán kính r= 1m Độ kháng cút cong 90 độ, bán kính 1m độ kháng 3m ống thẳng, đặt nằm ngang không phụ thuộc vào đường kính ống Cút cong bánh kính r = 250 mm ( thường dùng hệ thống đường ống phân phối bê tơng ) có độ kháng 1m ống thẳng đặt nằm ngang II Khảo sát 1) Khảo sát ảnh hưởng áp lực bơm tới suất bơm Ta có : N = = TK = 2550 => Q = mà TK = const = Q = 30 bar => = = = 75 m3/h = 45 bar => = = = 50 m3/h = 60 bar => = = = 37,5 m3/h = 70 bar => = = = 32,14 m3/h = 100 bar => = = = 22,5 m3/h Q 80 70 60 50 40 30 20 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2) Khảo sát ảnh hưởng thông số đến áp suất Ta có : = + Với : (1) (2) Ta có : a) Cùng loại bê tơng có = 2000 (kg/m3), H = 50m, ta xét : - = 0,1m = 19620.9,81.50 = 75583,66 (N/m2) = 7,42 bar - = 0,112m = 19620.9,81.50 = 94812,14 (N/m2) = 9,3 bar - = 0,125m = 19620.9,81.50 = 118099,46 (N/m2) = 11,58 bar - = 0,15m = 19620.9,81.50 = 170063,23 (N/m2) = 16,68 bar 110 Chart Title 18 16 14 12 10 0.09 - 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 b) Cùng loại bê tơng có = 2000 (kg/m3), d=100mm = 0,1m ta xét : Thay đổi chiều cao nâng = 50m = 19620.9,81.50 = 75583,66 (N/m2) = 7,41 bar = 55m = 19620.9,81.55 = 83142,02 (N/m2) = 8,15 bar = 60m = 19620.9,81.60 = 90700,39 (N/m2) = 8,89 bar Q 50 45 40 35 30 25 20 15 10 0.1 0.1 3) Từ công thức 0.11 0.11 0.12 0.12 0.13 0.13 Với Q = 75 m3/h, , , = 19620 N, v= 1,5 m/s Thay đổi đường kính ống bơm ta có : = = 1125000 (N/m2) = 110,32 bar = = 1004464,3 (N/m2) = 98,5 bar = = 900000 (N/m2) = 88,3 bar = = 750000 (N/m2) = 73,55 bar Q 70 60 50 40 30 20 10 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 4) - Từ công thức Với Q = 75 m3/h, , , = 19620 N, v=1,5 m/s Thay đổi chiều dài đường ống vận chuyển ta có : = 15m = = 337500 (N/m2) = 33,097 bar = 30m = = 675000 (N/m2) = 66,2 bar = 50m = = 1125000 (N/m2) = 110,32 bar 0.16 - = 100m = = 2250000 (N/m2) = 220,65 bar = 150m = = 3375000 (N/m2) = 330,975 bar ∆�_� 70 60 50 40 30 20 10 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 5) Khảo sát mối quan hệ vận tốc bơm – lưu lượng bơm Ta có : Q = (m3/s ) Với vận tốc v =1 m/s, với đường kính ống thay đổi ta có : Q1 = = 28,27 (m3/s) Q2 = = 35,47 (m3/s) Q3 = = 44,18 (m3/s) Q4 = = 63,62 (m3/s) 0.16 Q 70 60 50 40 30 20 10 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 ... tông dùng bơm đường ống so với dùng cẩn trục có ưu điểm sau : - Do trình vận chuyển liên tục nên suất cao, bơm bê tông thường có suất từ 30 80 m3/h chế tạo bơm có suất 150 m3/h - Do địa hình chật... với dùng cần trục với xilô chứa để vận chuyển vật liệu Tuy nhiên dùng máy bơm bê tơng có nhược điểm, : - Khó khống chế số lượng bê tông lúc vận chuyển, thành phần bê tông bị hạn chế phạm vi định... xe bơm bê tông hay cần bơm tự hành Hoặc gắn trụ tháp cần trục tháp gọi tháp bơm bê tông Máy bơm bê tông gắn liền với hệ ống dẫn gắn cần trục có khả gấp lại, cánh tay robot có điều khiển từ xa,