Các hệ thống cơ bản của máy xây dựng.[r]
(1)Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU 4
MỞĐẦU 5
Chương NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 6
1.1 ý nghĩa vấn đề giới hố tình hình trang bị MXD Việt Nam
6 1.2 Công dụng, phân loại tổng thểmáy xây dựng 1.3 Các hệ thống máy xây dựng 1.4 Các thông số máy xây dựng 21
Chương MÁY NÂNG – VẬN CHUYỂN 23
2.1 Công dụng - Phân loại 23
2.2 Các thiết bị nâng đơn giản 24
2.3 Các loại máy trục 28
2.4 Qui phạm an toàn sử dụng máy nâng 32
Chương MÁY LÀM ĐẤT 34
3.1 Ý nghĩa công tác làm đất phân loại máy làm đất 34 3.2 Tính chất lý đất - khái niệm lực cản đào cắt 34
3.3 Máy xúc gầu 36
3.4 Máy đào chuyển đất 39
3.5 Máy đầm đất 46
Chương MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MÓNG 51
4.1 Khái niệm chung máy đóng cọc 51
4.2 Búa đóng cọc Diezel 52
4.3 Máy khoan cọc nhồi 55
4.4 Máy cắm bấc thấm 58
Chương MÁY VÀ THIẾT BỊ SẢN SUẤT VẬT LIỆU 61
5.1 Máy thiết bị gia công đá 61
5.2 Máy thiết bị sản xuất bêtông ximăng 62
Chương MÁY VÀ THIẾT BỊ LÀM ĐƯỜNG 67
6.1 Khái niệm phân loại 67
6.2 Máy rải bêtông nhựa 67
6.3 Trạm trộn bêtơng nhựa nóng 69
Chương KHÁI QUÁT VỀ SỬ DỤNG VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG KHI
SỬ DỤNG MÁY XÂY DỰNG 73
7.1 Phương pháp xác định nhu cầu xe máy 73
7.2 An toàn lao động sử dụng máy xây dựng 74 7.3 Hiệu kinh tế - kỹ thuật việc sử dụng máy xây dựng 76
(2)LỜI NÓI ĐẦU
Ngày chế mở cửa, ngành xây dựng nước ta các nước giới Liên doanh xây dựng cơng trình, với qui mô, chất lượng ngày cao Hiện nước ta áp dụng nhiều công nghệ sử dụng thiết bị thi công tiên tiến nhiều nước giới với nhiều chủng loại hết sức đa dạng phong phú
Để đáp ứng nhu cầu học tập cho học viên đạt hiệu cao Chúng có dịp nâng cấp giáo trình sở có sửa chữa bổ sung nhiều vấn
đề
Giáo trình "Máy xây dựng" được biên soạn theo nội dung, chương trình
được duyệt Nhằm giới thiệu khái niệm chi tiết máy, cấu tạo, nguyên lý làm việc loại máy xây dựng thường sử dụng thi công cầu đường
Sách giới thiệu phạm vi sử dụng, ưu, khuyết điểm chi tiết số cấu máy thơng thường, phép tính việc tính tốn suất máy đồng thời trình bày số vấn đề chung về
bảo dưỡng, sửa chữa máy qui tắc an toàn sử dụng máy
Chúng xin chân thành cảm ơn hội đồng thẩm định, đồng nghiệp các bạn đọc có liên quan đến ngành máy xây dựng đọc góp ý kiến cho thảo nhằm nâng cao chất lượng biên soạn
Vì trình độ hiểu biết có hạn, kinh nghiệm viết trình bày giáo trình cịn chưa nhiều, nên trình biên soạn in ấn tài liệu chắn cịn có thiếu sót
Chúng tơi mong góp ý, xây dựng đồng nghiệp bạn đọc gần xa để giáo trình hồn thiện
TÁC GIẢ
(3)Máy xây dựng danh từ chung máy thiết bị phục vụ cho công tác xây dựng bản: dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải, thuỷ lợi
1 - Lịch sử phát triển
Từ đầu kỷ XIX động nước đời đồng thời xuất máy móc xây dựng
- Năm 1812 xuất máy nạo vét lịng sơng
- Năm 1836 máy xúc có dung tích gầu q = 1.14m3 suất (30 40) m3/h đời
Tiếp theo máy trộn bêtông, thang máy chạy động nước sản xuất
Khi động đốt trong, động điện, khí nén chế tạo máy móc xây dựng hồn thiện theo đạt tới trình độ hồn hảo
Ở nước ta, từ chỗ có vài chục máy lu nước máy trộn bêtông Pháp để lại từ 1954, đến lực lượng máy xây dựng tồn quốc có khoảng 100 nghìn máy thiết bị loại Các máy xây dựng chủ yếu trang bị cho nghành thuộc Bộ xây dựng, Bộ giao thông vận tải Bộ thuỷ lợi, số lại nằm rải rác nghành kinh tế khác
2 - Nội dung chương trình
Đối với học viên ngành xây dựng Cầu - Đường nói riêng học viên ngành khơng chun nói chung Mơn học máy xây dựng cung cấp kiến thức nguyên lý, cấu tạo, đặc tính kỹ thuật chủ yếu, tính tác dụng, phạm vi ứng dụng loại máy xây dựng Đồng thời biết tính tốn số thông số suất, công suất, biết quản lý, chăm sóc sơ số loại máy xây dựng
Vì giáo trình trình bày chương
Chương 1: Trong chương ta nghiên cứu khái niệm chung máy xây dựng, đồng thời nêu lên cách phân loại máy xây dựng
Chương 2, 3, 4, 5, 6, 7: chương ta tìm hiểu loại máy xây dựng mà thường gặp thi cơng Cầu - Đường Tìm hiểu nguyên lý, cấu tạo, khả sử dụng, phạm vi ứng dụng chúng vào công việc khác xây dựng Cầu - Đường Hiểu biết sơ kỹ thuật bảo dưỡng, an toàn sử dụng máy xây dựng
Chương
(4)1.1. Ý nghĩa vấn đề giới hố tình hình trang bị máy xây dựng Việt Nam
Trong thi công xây dựng cơng trình cơng nghiệp, đường sá, cầu cống, sân bay, hải cảng đê đập…việc nâng cao lực hiệu sử dụng trang thiết bị phương tiện giới đóng vai trị quan trọng việc nâng cao chất lượng cơng trình, đẩy nhanh tiến độ thi công, nâng cao suất, đem lại hiệu kinh tế cải thiện điều kiện làm việc cho người lao động
Trong năm vừa qua, nước ta nhập chế tạo thêm nhiều thiết bị máy móc với chủng loại khác nhau, tỷ lệ trang bị phương tiện giới khối lượng khai thác tương đương với nhiều nước khu vực Tính nước có khoảng 50.000 máy móc xây dựng, tập trung chủ yếu Bộ lớn: Bộ xây dựng, Bộ giao thông, Bộ nông nghiệp phát triển nơng thơn ngồi cịn có Bộ Quốc phịng đơn vị thi cơng chun ngành đường sắt cảng
Các máy xây dựng chủ yếu nhập ngoại từ nước XHCN cũ, TBCN thông qua nguồn viện trợ cho nhiều hạng mục cơng trình nên đa dạng chủng loại
Từ năm 1997 đến nhu cầu xây dựng ngày lớn mà có nhiều cơng nghệ thi cơng thâm nhập vào nước ta; máy truyền thống máy ủi, máy đào, máy san, máy gia cơng đá…chúng ta cịn có nhiều loại máy thi công chuyên dùng hệ trạm trộn bê tơng nhựa nóng (BTNN), máy rải thảm mặt đường, máy khoan cọc nhồi, thiết bị lao lắp đúc dầm phục vụ công tác thi công cầu…
Trong lực lượng máy xây dựng xếp dỡ khai thác nước ta có máy đại, có cơng suất lớn sử dụng để khai thác cơng trình tập trung cỡ lớn cơng trình xây dựng nhà máy thuỷ điện, thuỷ lợi, khu công nghiệp, cầu, cảng….ví dụ, có máy ủi vạn công suất 410, 620 mã lực máy D355A D455A hãng KIMATSU Nhật Bản, máy đào gầu dung tích lớn 1m3 hãng CATERPILLER, Đức, Hàn Quốc…Trong lĩnh vực xây dựng cầu ngày trang bị thiết bị để thi công theo công nghệ đại: dàn xe đúc hẫng Mỹ, Italia, xe lao dầm 33m, loại cần trục nổi, cần trục bánh xích có tải nâng từ 50 – 80 tấn… trạm trộn bêtông xi măng suất 30 – 200m3/h, máy bơm bêtông suất 50 – 60m3/h…
1.2. Công dụng, phân loại tổng thể máy xây dựng
Máy xây dựng danh từ chung máy thiết bị phục vụ cho công tác xây dựng bản: dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải, cảng, thuỷ lợi Do Máy xây dựng có nhiều chủng loại đa dạng Để thuận tiện cho việc nghiên cưú, lựa chọn ứng dụng thi cơng cơng trình, người ta phân loại Máy xây dựng theo tính chất cơng việc hay cơng dụng mà phân chia thành nhóm sau :
a, Tổ máy phát lực: Để cung cấp động lực cho máy khác làm việc, thường tổ máy Diezel, Điện, Nén khív v Các tổ máy lại động đốt động điện cung cấp lượng
(5)- Máy vận chuyển ngang: hướng vận chuyển song song với mặt đất, di chuyển đường bộ, đường sắt, đường thuỷ, đường không
- Máy vận chuyển theo phương đứng hay lên cao cịn gọi máy nâng chuyển: kích, tời, palăng, thang tải, cần trục, cổng trục
- Máy vận chuyển liên tục: hướng vận chuyển ngang, nghiêng, thẳng đứng đặc điểm vận chuyển thành dòng liên tục: băng tải, gầu tải, vít tải
c, Máy làm đất: gồm loại máy phục vụ cho công việc thi công khai thác đất, đá, than, quặng như: máy đào đất, máy đào - chuyển, máy đầm đất
d, Máy gia công đá: phục vụ cho việc nghiền, sàng phân loại rửa đá, sỏi, quặng, cát
e, Máy phục vụ cho công tác bêtông bêtông cốt thép: phục vụ việc trộn, vận chuyển bêtông đầm bêtông
g, Máy gia công sắt thép: phcụ vụ cho việc cắt, uốn, kéo, hàn cốt thép
h, Máy gia cố móng: gồm loại máy đóng cọc, ép cọc, khoan cọc nhồi, cắm bấc thấm
i, Các máy thiết bị chuyên dùng cho công tác thi công đường bộ, đường sắt công trình cầu: như máy đặt ray, máy rải thảm, máy thi công lao lắp cầu…
j, Máy thiết bị chuyên dùng cho ngành: máy hoàn thiện, máy cắt mối bêtơng, máy sản suất gạch, ngói, xi măng
Ngoài cách phân loại trên, người ta phân loại Máy xây dựng theo nguồn động lực (máy dẫn động động cơđốt trong, điện, thuỷ lực ); theo hình thức di chuyển (bánh lốp, bánh xích, bánh sắt ); theo phương pháp điều khiển cơng tác (cơ khí, thuỷ lực, khí nén, điện từ …) …
Du hình thức nào, yêu cầu chung MXD cần phải đáp ứng số yêu cầu sau:
+ Về lượng: động cần có cơng suất hợp lý, tuổi thọ cao
+ Về kết cấu cơng nghệ: máy phải có kích thước nhỏ, gọn, dễ di chuyển thi công địa hình, có cơng nghệ chế tạo tiên tiến
+ Về khai thác: đảm bảo suất chất lượng điều kiện định, có khả làm việc máy khác; việc bảo dưỡng, sửa chữa khơng q phức tạp
+ Phải có tính động cao, lực thơng qua lớn, dễđiều khiển, tháo lắp vận chuyển; sử dụng an toàn, dễ tựđộng hố q trình điều khiển
+ Khơng gây ô nhiễm môi trường vùng dân cư lân cận
+ Về kinh tế: có giá thành đơn vị sản phẩm thấp, suất cao, chất lượng tốt
1.3 Các hệ thống máy xây dựng
Mỗi máy xây dựng coi hệ thống mà bao gồm phận sau:
(6)5- Cơ cấu quay
6- Hệ thống điều khiển 7- Khung vỏ máy
8- Các thiết bị phụ: thiết bị an tồn, chiếu sáng, tín hiệu …Ngày máy xây dựng đại cịn lắp thiết bị vi tính để xử lý số liệu điều khiển tựđộng trình làm việc máy
Tuỳ theo chức yêu cầu cơng tác mà máy có đầy đủ các phận nói có vài phận, phận máy thường thể ''Sơ đồ cấu tạo'' nhằm giới thiệu kết cấu máy “ Sơ đồ động học” thẻ mối liên hệ phần tử hệ dẫn động máy mà sẽđề cập phần cụ thể
1.3.1 Thiết bịđộng lực
- Thiết bị động lực ta hiểu động ban đầu máy, từđó rút nguồn lượng cho máy hoạt động Động lực dùng cho máy xây dựng có thểở dạng: + Máy nổ (động cơđốt trong)
+ Máy điện (động cơđiện)
+ Động lực phối hợp, thường điezel-máy điện điezel-máy thuỷ lực…
1 - Động cơđốt
a, Khái niệm chung: Là một loại động nhiệt, q trình cháy nhiên liệu, q trình toả nhiệt trình biến đổi phần nhiệt thành tiến hành xi lanh động
b, Phân loại: Động đốt có nhiều loại song vào số đặc điểm người ta phân loại để dễ nhận biết trình sử dụng:
- Căn vào nhiên liệu sử dụng: xăng, điêzel - Căn vào chu trình cơng tác: kỳ, kỳ c , Cấu tạo chung động cơđốt trong:
Gồm: Cơ cấu trục khuỷu - truyền, cấu phối khí, hệ thống nhiên liệu, hệ thống đánh lửa (chỉ có động xăng ), hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn, hệ thống khởi động
d,Nguyên lý làm việc động kỳ:
- Kỳ ( ): Một phần chu trình cơng tác sảy Piston chuyển động từ điểm chết tới điểm chết khác gọi kỳ
- Động kỳ: Là loại động mà chu trình cơng tác hồn thành sau hành trình Piston ứng với vòng quay trục khuỷu
e , Nguyên lý làm việc động xăng kỳ :
- Kỳ nạp: Piston từ điểm chết đến điểm chết xupáp nạp mở xupáp thải đóng lại; Piston xuống nên áp suất xi lanh giảm (có độ chân khơng định) hỗn hợp cháy (khơng khí nhiên liệu) từ chế hồ khí vào xi lanh động Kết thúc trình nạp áp suất xi lanh nhỏ áp suất khí trời Do cản trở bầu lọc khơng khí đường ống nạp
(7)3
7
9 10
1
Đ CD
ĐCT
Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo động xăng kỳ
1- Buzi; 2- Xupáp xả; 3- Nắp máy; 4- Piston; 5- Xilanh
6- Thanh truyền; 7- Trục khuỷu; 8- Các te dầu; 9- Xéc măng; 10- Xupáp nạp - Kỳ nén bắt đầu cháy: Piston chuyển động từ điểm chết lên điểm chết kỳ xupáp đóng nên áp suất nhiệt độ hỗn hợp tăng nhanh đến cuối kỳ nén Piston lên gần đến điểm chết Buzi (nến điện) bật tia lửa điện, thực chất là: tạo tâm cháy cho giai đoạn sau cháy mãnh liệt
- Kỳ cháy giãn nở sinh công: Piston chuyển động từ điểm chết xuống điểm chết lúc xi lanh hỗn hợp công tác bị cháy sinh áp suất nhiệt độ cao, áp suất tác dụng lên đỉnh Piston sinh lực lớn đẩy Piston xuống điểm chết nghĩa sinh cơng có ích
- Kỳ thải: Xupáp thải mở có chênh lệch áp suất xi lanh đường ống thải nên khí thải xi lanh với tốc độ lớn (600m/s) phần lớn khí thải thải thời điểm (60-70%) Khi Piston chuyển từ điểm chết lên điểm chết đẩy nốt sản phẩm cháy ngồi để thải
Nhận xét: Có thời điểm xupáp mở góc gọi góc trùng điệp Kết thúc trình thải coi chu trình cơng tác hồn thành chu trình lại bắt đầu
f , Nguyên lý làm việc động Diezel kỳ :
Về nguyên lý giống động xăng kỳ Sự khác hình thành hỗn hợp cháy cách đốt cháy hỗn hợp
(8)- Ở cuối kỳ nén nhiên liệu phun vào xi lanh áp suất cao (>100KG/cm2) lúc hình thành hỗn hợp cháy xảy xi lanh động cơ, cuối kỳ nén nhiệt độ hỗn hợp cháy lớn nhiệt độ tự bốc cháy nhiên liệu nên hỗn hợp tự bốc cháy
Cuối kỳ nạp P = (0.8-0.95)KG/cm2 t0=(40-70)0c
Cuối kỳ nén P = (35-55) KG/cm2 t0=(450-650) 0c Cháy mãnh liệt P = (50-90)KG/cm2
t0=(1600-2000)0c Khi xupáp xả mở P = (2-4)KG/cm2
t0=(800-1000)0c Kỳ xả P = (1.1-1.2)KG/cm2
t0=(300-400)0c
Một số nhận xét vềđộng kỳ :
Một chu trình cơng tác hồn thành sau hành trình piston ứng với vịng quay trục khuỷu, hành trình piston có hành trình sinh cơng cịn hành trình tiêu hao cơng
Thời điểm đóng mở xupáp thời điểm đánh lửa phun nhiên liệu không trùng với điểm chết piston gọi thời điểm phối khí Hiện máy xây dựng thường dùng động điêzel có hiệu suất nhiệt cao 30-40% (động xăng 18-20%), mặt khác giá nhiên liệu điêzel lại rẻ xăng, làm việc chắn hơn, khơng có hệ thống đánh lửa nên xảy hư hỏng nhỏ, khả gia tốc tốt
2 - Động cơđiện
- Được sử dụng rộng rãi máy cố định di chuyển cự ly ngắn, thường hoạt động theo quĩ đạo định Động điện có hiệu suất làm việc cao (70-90%), hiệu suất máy nổ khoảng (20-40%) Mặt khác thường có kết cấu gọn nhẹ, khả chịu tải tương đối tốt, dễ tựđộng hố q trình điều khiển, rẻ, vệ sinh cơng nghiệp tốt, gây ô nhiễm Nhưng lại có nhược điểm: khó điều chỉnh thay đổi tốc độ quay, mô men khởi động nhỏ, phải có nguồn điện cung cấp
Động điện chia thành loại sau: Động điện xoay chiều
Động điện chiều
*, Động điện xoay chiều, thường co ba loại pha, hai pha ba pha Loại động xoay chiều ba pha chia thành: động không đồng động đồng
- Loại động không đồng ro to lồng sóc có cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, khó thay đổi tốc độ Do loại dùng phạm vi máy có công suất vừa 8Kw
(9)- Loại động đồng có tốc độ quay ổn định, thường dùng cho máy có yêu cầu tốc độ quay không đổi
*, Động điện chiêù có phạm vi thay đổi tốc độ lớn, mô men khởi động cao nên thường trang bị máy di động nhiều, cần mô men khởi động lớn máy xúc, cần trục, xe điện
3 - Động khí nén
- Chạy sức ép không khí nén, thường dùng máy cố định hay máy cơng cụ số búa đóng cọc, máy khoan, máy phun vơi vữa áp suất khí nén thường từ 6-10 at, cơng suất tới 100ml Ưu điểm làm việc an toàn, khởi động nhanh, có nhược điểm phải có trạm cung cấp khí nén, đường ống dẫn khí hay bị rị rỉ, hiệu suất truyền lực thấp có ma sát cao Hiện sử dụng
4 - Động thuỷ lực
- Hiện thiết bị thuỷ lực phát triển mạnh trang bị nhiều máy xây dựng có kết cấu đại Các máy thuỷ lực có cấu tạo tinh xảo, gọn nhẹ, làm việc chắn, bền lâu, đường đặc tính ngồi tương đối mềm địi hỏi phải chế tạo xác
1.3.2 – Hệ thống truyền động
*, Vai trò ý nghĩa hệ thống truyền động
- Truyền động khâu trung gian để truyền công suất mômen từ động đến cấu cơng tác máy Nó cho phép biến đổi lực, tốc độ mô men, biến đổi dạng qui luật chuyển động Vì vậy, hệ thống truyền động có ý nghĩa vơ quan trọng cấu máy vì:
+ Tốc độ cần thiết phận công tác nói chung khác với tốc độ hợp lý động tiêu chuẩn (thường thấp tốc độ động cơ, chế tạo động có tốc độ thấp, mơmen xoắn lớn kích thước lớn giá thành đắt) + Cần chuyển động từ động đến nhiều cấu làm việc với tốc độ khác
+ Động thực chuyển động quay phận công tác cần chuyển động tịnh tiến chuyển động với tốc độ thay đổi theo qui luật
+ Vì điều kiện sử dụng, an tồn lao động khn khổ kích thước máy
- Hệ thống truyền động sử dụng máy xây dựng truyền động học (cơ khí), truyền động thuỷ lực, truyền động khí nén, truyền động điện truyền động phối hợp, phổ biến truyền động học, thuỷ lực truyền động phối hợp…
1- Truyền động học (cơ khí )
(10)Truyền động khí
Thanh trục Dây cáp Truyền động ăn khớp Truyền động ma sát
Truyền động
xích
Vít đai ốc
Bánh
Bánh Thanhrăng
Bánh vít Trục vít
Truyền động bánh ma sát
đĩa ma sát
Truyền động
đai
Đầu
N2, n2
Đầu vào
N1, n1
Hiện truyền động khí sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp chế tạo máy; đặc biệt chiếm ưu lĩnh vực chế tạo ôtô, máy kéo máy xây dựng
+, Ưu điểm truyền động khí là: - Có khả truyền lực lớn truyền xa - Hiệu suất truyền động tương đối cao - Có độ bền độ tin cậy cao
- Cho phép thay đổi đặc tính làm việc linh hoạt (có nhiều chếđộ lực chế độ vận tốc)
- Chế tạo đơn giản, giá thành hạ, dễ bảo dưỡng sửa chữa Riêng cấu truyền động ma sát cịn có khả chống tải (hiện tượng trượt trơn) +, Nhược điểm:
- Cơ cấu làm việc ồn
- Điều khiển nặng nhạy
- Kích thước số cấu cồng kềnh (như truyền động đai, truyền động xích, dây cáp )
Truyền động khí phân loại sau:
- Theo hình thức cấu tạo, chia làm loại: Truyền động ma sát truyền động ăn khớp
- Theo tỷ số truyền động: i = n
n
1
Khi i>1, tức n1>n2 có truyền động giảm tốc Khi i<1, tức n1<n2 có truyền động tăng tốc
Khi i=1, tức n1=n2 có truyền động trực tiếp(đồng tốc) ởđây n1, n2 số vòng quay trục dẫn trục bị dẫn
Phân loại truyền động khí *, Thông số truyền động khí
(11)giữa hai trục nói cịn có thêm trục trung gian Ta qui ước sau:
- Gọi công suất trục đầu vào N1 trục đầu N2, kW - Gọi số vòng quay trục đầu vào n1 trục đầu n2, v/ph - Hiệu suất truyền động cấu
1
N N
1
1 N Nm
trong đó: Nm – cơng suất tiêu hao truyền Tỷ số truyền động:
2
n n i
*, Phạm vi sử dụng truyền động khí
+, Truyền động ăn khớp: ứng dụng cấu cần trục ôtô; cấu di chuyển cấu trích cơng suất cho phận cơng tác máy
+, Truyền động cáp (điển hình tới máy) ứng dụng rộng rãi máy làm đất máy nâng thông dụng
+, Truyền động xích ứng dụng nhiều kết cấu loại máy xây dựng xếp dỡ, có loại xích dùng để truyền chuyển động trục với hệ thống truyền động chung máy Nhiều trường hợp truyền động xích dùng với vai trị công tác máy…
2 - Truyền động thuỷ lực
a- ưu nhược điểm hệ thống truyền động thuỷ lực
Trong năm gần đây, truyền động thuỷ lực ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực ngành máy xây dựng trở thành khuynh hướng phát triển chủ yếu để thay dần cho kiểu truyền động học máy xây dựng
Sở dĩ truyền động thuỷ lực ngày ứng dụng rộng rãi có ưu điểm sau:
- Dễ điều chỉnh vô cấp tự động điều chỉnh vận tốc chuyển động công tác máy làm việc
- Cho phép đảo chiều chuyển động phận máy cách dễ dàng
- Đảm bảo cho máy làm việc cách ổn định, không phụ thuộc vào thay đổi tải trọng
- Kết cấu gọn nhẹ, lực qn tính nhỏ - Có khả tự bơi trơn
- Truyền động êm, khơng có tiếng ồn - Có thểđề phịng cố máy bị q tải - Độ tin cậy độ bền cao
- Điều khiển nhẹ nhàng, dễ tạo dáng đẹp kết cấu cho máy dễ tiêu chuẩn hoá định hình nhóm chi tiết; sản suất hàng loạt
Tuy nhiên có số nhược điểm sau:
(12)- Nhiệt độ mơi trường bên ngồi có ảnh hưởng đến thông số truyền dẫn thuỷ lực
- Yêu cầu chất lượng chất lỏng cơng tác cao
- Khó làm kín khít phận làm việc, chất lỏng cơng tác dễ bị rị rỉ khơng khí bên ngồi lọt vào làm giảm hiệu suất tính chất làm việc ổn định truyền động; cần phải kiểm tra thường xuyên phải thường xuyên chăm sóc
Truyền động thuỷ lực có dạng bản: Truyền động thuỷ lực thuỷ tĩnh, truyền động thuỷ lực thuỷđộng
b- Truyền động thuỷ tĩnh (thể tích)
Là thay đổi lưu lượng dòng áp lực chất lỏng gần không đổi (ngược với thuỷđộng)
Dựa vào dạng chuyển động động thuỷ lực ta phân truyền động thuỷ tĩnh làm hai loaị: Động thuỷ lực có chuyển động quay Động thuỷ lực có chuyển động tịnh tiến
Các thông số truyền động thuỷ tĩnh là: lưu lượng bơm, công suất, vận tốc, áp lực dầu, mô men xoắn lực đẩy piston
Trên máy xây dựng đại có khuynh hướng sử dụng ngày nhiều truyền động thuỷ tĩnh động thuỷ lực có khả tựđiều chỉnh Khi lưu lượng riêng bơm thực tế thay đổi, tỷ lệ với hành trình cấu điều chỉnh
c- Truyền động thuỷđộng
Là biến đổi áp lực lòng chất lỏng chất lỏng chuyển động với vận tốc cao
+ Truyền động thuỷ động phân theo tính chất biến đổi mơ men ta chia làm hai loại: khớp nối thuỷ lực biến tốc thuỷ lực
+ Trong máy xây dựng truyền động thuỷ động sử dụng rộng rãi có ưu điểm sau:
- Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng
- Cải thiện điều kiện khởi động truyền động thuỷ động cho phép khởi động động có tải
- Nâng cao độ tin cậy cấu máy vì: Truyền động thuỷđộng giữ cho động không bị tải nên chế độ làm việc động phụ thuộc vào tải trọng trục; số trường hợp tuổi thọ động tăng 50-100%; Mặt khác cịn bảo vệ cho phận khác không bị tải, làm giảm tải trọng, giảm giao động xoắn động cơđược nối mềm với phận khác
- Nâng cao tính linh hoạt máy; di chuyển tăng mơ men cách đặn
- Đơn giản cấu khí, làm giảm trọng lượng máy - Giảm nhẹđiều kiện lao động người lái
- Dễđiều khiển tựđộng
(13)- Hiệu suất thấp so với truyền động khí chếđộ tính tốn thay đổi chếđộ làm việc có trượt
- Chế tạo đắt khó truyền động khí, phải có hệ thống làm mát cung cấp dầu
3- Hệ thống truyền động khí nén
Hệ thống truyền động khí nén có ưu điểm: có khả truyền lực với khoảng cách tương đối xa, truyền sẽ, tốc độ truyền nhanh, chăm sóc, bảo dưỡng kỹ thuật đơn giản
Nhược điểm: áp lực truyền nhỏ, khó phát rị rỉ hơi, phải có biện pháp bảo đảm an tồn đặc biệt đề phịng nổ, cơng nghệ chế tạo phải xác đắt tiền
Phạm vi sử dụng: sử dụng máy xây dựng, truyền động khí nén sử dụng hệ thống phanh hơi, cấu đóng mở ly hợp, …
Cấu tạo chung hệ thống truyền động khí nén thường bao gồm: - Bộ sản xuất khí nén gọi máy ép khí
- Bộ phận sử dụng khí nén gồm động khí nén xi lanh khí nén - Các loại van khí: van an tồn, van phân phối, van chiều
- Bình nén khí
- Các phận khác như: lọc khí, ống dầu, đồng hồ đo áp lực, van chờ, tách nước
4- Hệ thống truyền động điện
Truyền động điện có ưu điểm: Truyền động xa xa kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, có khả tự động hố cao, truyền động nhanh, xác, đảm bảo vệ sinh môi trường; hoạt động tương đối êm, không gây tiếng ồn lớn; chăm sóc kỹ thuật dễ dàng
Nhưng có nhược điểm: địi hỏi chặt chẽ biện pháp thiết bị bảo vệ an toàn cho người thiết bị, yêu cầu trình độ sử dụng cao, hầu hết máy xây dựng, truyền động điện phải phối hợp với hệ thống truyền động khác, làm việc độc lập Mặt khác công suất truyền thường không 100KW, với công suất lớn hơn, động cơđiện thường giá thành cao
(14)1.3.3 - Hệ thống điều khiển máy xây dựng
1 - Công dụng - Phân loại
- Hệ thống điều khiển dùng đểđiều khiển trình làm việc máy
- Hệ thống điều khiển máy xây dựng khác nhau, sơ đồ chúng phụ thuộc vào độ phức tạp máy công dụng hệ thống
- Theo cấu tạo phương pháp truyền lượng, hệ thống điều khiển phân làm hai loại:
+ Hệ thống điều khiển trực tiếp
+ Hệ thống điều khiển có cấu khuyếch đại (cơ cấu trợ lực) Trong hệ thống điều khiển này, người ta dùng cấu trợ lực kiểu học, thuỷ lực, điện, khí nén
- Theo phương pháp điều khiển chia làm loại: + Hệ thống điều khiển thông thường
+ Hệ thống điều khiển tựđộng
- Theo loại truyền động chia làm loại: + Hệ thống điều khiển học
+ Hệ thống điều khiển thuỷ lực + Hệ thống điều khiển điện + Hệ thống điều khiển khí nén + Hệ thống điều khiển kết hợp
- Yêu cầu hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển quan trọng có ảnh hưởng nhiều tới suất máy Do thiết kế cần thoả mãn yêu cầu sau:
- Nhẹ nhàng, hợp với sức khoẻ người trung bình Lực điều khiển tay khơng q 30-40N, hành trình khơng lớn 0.25m, góc quay khơng q 350 Lực điều khiển chân khơng q 80N, hành trình khơng q 0.2m góc quay khơng vượt q 600
- Cường độ điều khiển phải bình thường Số lần điều khiển máy cỡ nhỏ sau chu kỳở điều kiện làm việc bình thường 12 lần, không 2500 lần
- Điều khiển cần êm, bảo đảm độ nhạy cần thiết, thời gian điều khiển vào khoảng (0.25 - 0.3)s máy cỡ nhỏ, từ (0.3-0.4)s với máy cỡ vừa, từ (1-2)s với máy cỡ lớn
- Các tiêu kinh tế phải bảo đảm, có đủđộ bền, dễđiều chỉnh, sửa chữa - Làm việc an toàn, đảm bảo cho máy làm việc môi trường nhiệt độ từ - 500, mơi trường khí hậu ẩm, trời mưa, có bụi bẩn
- Đơn giản, thuận tiện Số cần, bàn đạp cho bố trí gần phía tay phải người lái Ghế ngồi phải êm để điều chỉnh phù hợp với khổ người lái dễ quan sát trường thi công
2 - Các hệ thống điều khiển
Do khn khổ sách có hạn nên dây đề cập đến loại hệ thống điều khiển
(15)Hệ thống điều khiển khí sử dụng chủ yếu máy làm đất : máy ủi, máy san, máy xúc, máy cạp, máy xới cần trục số loại máy xây dựng khác, người ta sử dụng rộng rãi hệ thống điều khiển kiểu palăng - cáp, hệ thống điều khiển khí kiểu
Hệ thống điều khiển học kiểu có sơ đồ cấu tạo hình 1.13 Đặc trưng hệ thống điều khiển học - tỷ số truyền cần thiết để đóng mở cấu:
i = S
e;
Trong đó: S Hành trình điều khiển bàn đạp e Hành trình chi tiết cuối
Với máy cỡ nhỏ, chọn e = 1-3mm , i = 25-40
Hệ thống điều khiển học kiểu sử dụng máy có cơng suất nhỏ dùng điều khiển cấu phụ đơn giản kết cấu, làm việc êm, rẻ tiền
Hình 1.2: Hệ thống điều khiển học
1- Bàn đạp; 2- Các hệ 2- Bánh phanh; 4- Đai phanh 5- Bulông điều chỉnh
Nhược điểm: Do có nhiều thanh, lề nên độ nhạy Lực điều khiển lớn ma sát lề, thường xuyên phải điều chỉnh để đảm bảo hành trình tính tốn tay điều khiển, hiệu suất thấp
b - Hệ thống điều khiển thuỷ lực
Trong năm gần đây, hệ thống điều khiển thuỷ lực ngày phát triển sử dụng rộng rãi máy xây dựng máy khác - Ưu điểm chính hệ thống điều khiển thuỷ lực có kết cấu nhỏ gọn, có khả truyền lực xa Lực tác động lên tay điều khiển, bàn đạp hành trình chúng nhỏ nhiều so với hệ thống điều khiển học người điều khiển máy đỡ mệt mỏi nâng cao suất
- Nhược điểm: Khi đóng mở cấu có tượng giật nên gây tải trọng động cấu, cần phải dùng dầu, chất lỏng công tác đặc biệt có tổn thất rị rỉđường ống
(16)Phần tử nhạy
Phần tử điều hành
Phần tử chấp hành
Đối tượng điều khiển
m
+ Theo tính chất tuần hồn chất lỏng hệ thống người ta phân thành loại: Hệ thống điều khiển theo mạch kín hệ thống điều khiển theo mạch hở
+ Theo nguyên lý tác động chia thành loại: Hệ thống điều khiển không bơm hệ thống điều khiển có bơm
+ Theo phương pháp tác động có hệ thống điều khiển bán tự động điều khiển tựđộng
Ởđây ta nghiên cứu hệ thống điều khiển thuỷ lực kiểu hở
Hệ thống điều khiển thuỷ lực kiểu hở sử dụng rộng rãi máy xây dựng để phanh di chuyển phanh cấu nâng hình thể sơ đồ hệđiều khiển kiểu hở
X1
X2 Tín hiệu vào X
r Z Y Xn
Tín hiệu vào
Tín hiệu vào X tác động lên đối tượng điều khiển đo phần tử nhạy hệ, xử lý tín hiệu nhận truyền lệnh m cho phần tử điều hành Các phần tửđiều hành khuyếch đại lệnh m nhờ tác động lệnh r buộc phần tử chấp hành phải chuyển động, sau tín hiệu Z tác động lên đối tượng điều khiển
Hình 1.3: Sơđồ cấu tạo hệ thống thuỷ lực không bơm
1- Bàn đạp; 2- Xilanh điều khiển; 3- ống dẫn; 4- Xilanh công tác;5- Tay phanh; 6- Đai phanh; 7- Bánh phanh; 8- Thùng dầu bổ sung; 9- Van
chiều
(17)làm đai phanh ép vào bánh phanh thực q trình phanh Khi người lái thơi tác động lên bàn đạp lị xo xi lanh công tác đẩy piston công tác sang trái chất lỏng theo ống dẫn trở xi lanh
Hệ thống bao gồm tỷ số truyền khâu truyền động là: - Tỷ số truyền học bàn đạp
- Tỷ số truyền hai xi lanh thuỷ lực - Tỷ số truyền học tay phanh
Hệ thống điều khiển thuỷ lực kiểu hở có cấu tạo đơn giản làm việc tin cậy, nhạy độ xác khơng cao phụ thuộc vào người điều khiển Nó dùng trường hợp chủ yếu cần đủ chép lại tín hiệu cho trước, khơng cần xác Trong trường hợp u cầu cao với độ xử lý xác tín hiệu người ta dùng hệ thống điều khiển kiểu kín cịn gọi hệ thống có mối liên hệ ngược
1.3.4 - Hệ thống di chuyển máy xây dựng
Dùng để di chuyển toàn máy trình làm việc, đồng thời truyền áp suất tải trọng lên số máy ví dụ máy đầm lăn ép di chuyển đồng thời cơng tác
Nói chung máy xây dựng làm đường trang bị di chuyển bánh lốp bánh xích
Dù trang bị hình thức nào, di chuyển máy phải đảm bảo khả việt dã cao; Đó khả di chuyển máy điều kiện đường phức tạp (đường xấu, bị sói lở, ghồ ghề ) mà khơng có tượng trượt Khả thơng qua kéo máy phụ thuộc vào tính chất lý đất, phụ thuộc vào áp suất máy truyền lên đất, phụ thuộc vào chiều sâu vết bánh xe phụ thuộc vào độ trùng quĩ đạo bánh trước vơí bánh sau Ngồi di chuyển cịn phải có khả cơđộng linh hoạt đểđáp ứng yêu cầu sản suất khai thác
1 - Hệ thống di chuyển bánh xích
(18)Hình 1.4: Cấu tạo di chuyển bánh xích
1- Dải xích; 2- Con lăn tỳ; 3- Khung; 4- Bánh chủđộng; 5- Bánh dẫn hướng;
Bộ di chuyển bánh xích có lực bám lớn, tính thơng qua tốt, có khả vượt dốc lớn máy cỡ lớn lên dốc 10-200, cỡ vừa lên dốc 30-350, cỡ nhỏ vượt dốc 35-400 Mặt khác hệ số bám lớn cho phép ta tận dụng sức kéo động
Nhược điểm di chuyển bánh xích là: có trọng lượng lớn (có 40% trọng lượng máy), có cấu tạo phức tạp, chế tạo, lắp ghép sửa chữa khó khăn, chi tiết chóng mịn, thời gian phục vụ nhỏ (khoảng 2000-2500h); lực cản chuyển động lớn (trong điều kiện đường xá tốt, lực cản chuyển động không nhỏ 10-12% trọng lượng máy, điều kiện đường xấu 40%); tốc độ di chuyển chậm 6-8Km/h; việc cơđộng máy khó khăn, dễ làm hỏng mặt đường
Bộ di chuyển xích phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo số dải xích, theo khung xích, theo bánh tỳ, theo cách đặt bánh chủđộng
- Theo số dải xích có loại: loại dải xích loại nhiều dải xích (nhiều 4; 6; 8; 12; 16 dải xích)
- Theo khung xích có loại: loại có khung loại khơng có khung
- Theo cách đặt bánh chủđộng có loại: bánh chủđộng đặt trước, đặt sau bánh chủđộng đặt
- Theo đặc điểm truyền áp suất lên có loại: loại nhiều bánh tỳ loại bánh tỳ
2 - Hệ thống di chuyển bánh lốp
So với di chuyển bánh xích, di chuyển bánh có ưu điểm sau:
- Thời gian phục vụ lâu dài, bền hơn, quãng đường sử dụng bánh tới 30.000-40.000Km hay từ 2500-3000h phải thay
- Tốc độ di chuyển lớn, đạt 50-60Km/h, gấp lần tốc độ di chuyển bánh xích
- Việc chế tạo, bảo dưỡng đơn giản bánh xích
- Trọng lượng nhỏ, 20% trọng lượng máy 1/2 trọng lượng di chuyển bánh xích máy tương đương
- Chuyển động êm, nhẹ nhàng, hiệu suất cao Nhược điểm di chuyển bánh là:
- Sức bám yếu áp suất đất lớn, tới (0.15-0.5)Mpa phân bố không nên máy làm việc thường có tượng làm mát cơng suất
- Khả vượt dốc kém, tới 20% tương ứng với góc dốc lớn (20-25)0
(19)Hình 1.5: Cấu tạo kích thước lốp
B- Chiều rộng; d- Đường kính D- Đường kính ngồi H- Chiều cao
Ngày người ta cải thiện cách tốt bánh để khắc phục nhược điểm kể
Hướng cải tạo chủ yếu chế tạo bánh cỡ lớn, có khả chịu tải cao, có gai lốp thích hợp với địa hình cơng tác phức tạp , đảm bảo sức bám tốt tăng giảm áp suất bánh theo địa hình
Dưạ vào áp suất bánh , ta phân lốp thành loại: - Lốp có áp suất cao : 0.5 - 0.7 Mpa
- Lốp có áp suất thấp : 0.125 - 0.350 Mpa - Lốp có áp suất thấp : 0.05 - 0.08 Mpa
Áp suất lốp thấp khả vượt chướng ngại cao
Ngồi cịn có loại lốp khơng dùng xăm, bơm trực tiếp vào lốp lốp ép chặt vào vành
Các thông số di chuyển bánh lốp sơđồ bánh xe, số trục chủ động, phân bố tải trọng lên trục , dạng kích thước lốp
Chú ý :
- Lốp có áp suất thấp ký hiệu : B-d - Lốp có áp suất cao ký hiệu : B xD - Lốp tiêu chuẩn có ký hiệu : H=B
- Lốp có chiều ngang rộng : H/B = 0.6 - 0.75 - Lốp hình cánh cung có : H/B = 0.3 - 0.4
- Đường kính lốp đường kính vành bánh xe
- Ở ô tô, bánh xe có đường kính nhau: Nếu tải trọng cầu sau lớn đặt bánh kép
- Ở máy kéo thường 70-80% tải trọng máy kéo phân bố cho cầu sau nên bánh chủđộng cầu sau phải lớn
3 - Hệ thống di chuyển bánh sắt
(20)1.4 - Các thông số Máy xây dựng
a, Chế độ làm việc: Máy xây dựng có nhiều chế độ làm việc khác song chếđộ thành lập tiêu bản:
- Chu kỳ làm việc - Tỷ số tải trọng - Hệ số tải trọng động
Dựa vào tiêu người ta chia chếđộ làm việc máy thành cấp - Cấp nhẹ
- Cấp trung bình
- Chếđộ làm việc nặng vừa - Chếđộ làm việc nặng - Chếđộ làm việc nặng
b, Khối lượng máy: Trừ vài loại máy cần đến trọng lượng lại tất loại máy trọng lượng yếu tố có hại Chính lý nên nhà chế tạo ln tìm cách để giảm nhẹ trọng lượng máy phải giữđược tiêu khác
c, Kích thước máy:
- Kích thước thân máy: yêu cầu nhỏ tốt phải đảm bảo sựổn định máy, lắp ráp đầy đủ chi tiết cần thiết, có khơng gian để bảo dưỡng; sửa chữa phải cân cơng tác máy
- Kích thước công tác: yêu cầu bảo đảm độ bền vững điều kiện sử dụng
d, Tuổi thọ máy: Là thời gian làm việc máy điều kiện làm việc bình thường đến phải sửa chữa Do chế tạo nhà thiết kế, chế tạo thường tính trước tuổi thọ máy đểđến sử dụng, người sử dụng biết tính khấu hao máy
e, Cơng suất riêng máy: Là cơng suất tính đơn vị khối lượng hay kích thước cơng tác
g, Năng suất: Là khối lượng sản phẩm máy làm đơn vị thời gian định (m3/h ; T/h)
Có loại suất:
- Năng suất lý thuyết: xác định điều kiện làm việc liên tục với tốc độ tải trọng tính tốn thiết kế chế tạo
+ Đối với máy làm việc theo chu kỳ (máy đào, cần trục ) N0= Q
tck
Trong đó: Q số lượng sản phẩm làm sau chu kỳ làm việc tck thời gian chu kỳ làm việc
+ Đối với máy làm việc liên tục (băng tải, vít tải ) N0= v F
Trong v: tốc độ di chuyển củabộ phận cơng tác (hay máy)