(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu thiết kế máy búa rung lực ly tâm 50n tấn phục vụ thi công tác các công trình xây dựng và giao thông​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LƯƠNG VĂN ĐÀI NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY BÚA RUNG LỰC LY TÂM 50 TẤN PHỤC VỤ THI CƠNG CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG VÀ GIAO THÔNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT Hà Nội - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LƯƠNG VĂN ĐÀI NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY BÚA RUNG LỰC LY TÂM 50 TẤN PHỤC VỤ THI CÔNG CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG VÀ GIAO THƠNG CHUN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HĨA NƠNG - LÂM NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS PHẠM VĂN NGHỆ Hà Nội - 2011 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, suốt thời gian qua nhận quan tâm, giúp đỡ nhiều tập thể cá nhân Nhân dịp cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới thày giáo hướng dẫn khoa học PGS.TS Phạm Văn Nghệ dành nhiều thời gian bảo tận tình cung cấp nhiều tài liệu có giá trị cho tơi suốt thời gian thực luận văn tốt nghiệp Tơi xin trân trọng cảm ơn Quý thầy cô khoa Đào tạo sau đại học, khoa Cơ điện cơng trình, khoa Chế biến Trường Đại học Lâm nghiệp nhiệt tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn thời hạn Tơi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Cơ điện Nông nghiệp Nam Bộ anh, chị đồng nghiệp nơi công tác tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập thực luận văn Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Những nội dung tham khảo, trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Người thực Lương Văn Đài ii MỤC LỤC - TRANG PHỤ BÌA - LỜI CẢM ƠN i - MỤC LỤC ii - DANH MỤC CÁC KÍ HỆU, CHỮ VIẾT TẮT iv - DANH MỤC CÁC BẢNG vii - DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THị viii - MỞ ĐẦU Chương 1- TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu chung cơng tác đóng, hạ cọc gia cố móng 1.2 Tình hình nghiên cứu, chế tạo máy búa rung giới nước 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.2 Tình hình nghiên cứu, chế tạo máy búa rung nước 13 Chương 2- MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu đề tài 15 2.2 Đối tượng nghiên cứu 15 2.3 Phạm vi nghiên cứu 15 2.4 Phương pháp nghiên cứu .16 Chương 3-CƠ SỞ TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MÁY BÚA RUNG 3.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy búa rung 18 3.4 Các thông số kỹ thuật máy búa rung 20 3.3 Mơ hình học máy búa rung .24 3.4 Các phương pháp tính khả hạ cọc búa rung 29 iii Chương 4- TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY BÚA RUNG LỰC LY TÂM 50 TẤN 4.1 Xác định vận tốc góc, mơmen qn tính .31 4.2 Tính tổng độ cứng lò xo 32 4.3 Tính dao động hệ .32 4.4 Tính cơng suất cần thiết động chọn động điện 32 Chương 5- TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH MÁY BÚA RUNG 5.1 Tính tốn truyền 33 5.2 Chọn ổ bi 35 5.3 Xác định kích thước văng .35 5.4 Tính lị xo gây rung 37 5.5 Thiết kế hệ thống treo dẫn hướng lị xo 44 5.6 Tính chọn xy lanh kẹp cọc .44 5.6 Sơ đồ hệ thống thủy lực 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Tên gọi Đơn vị Khối lượng văng kg r Bán kính lệch tâm văng m  Tần số góc văng s-1 0 Tần số dao động riêng gây rung s-1 Fa Lực ly tâm N Ftđ Lực thẳng đứng N  Tần số va đập Hz I Tần số dao động đầu búa Hz i Tỉ lệ tần số  Tỉ lệ tần số riêng m Khối lượng phần rung C Tổng độ cứng lò xo R’ Hệ số phục hồi vận tốc v1 Vận tốc búa trước va đập m/s v2 Vận tốc búa sau va đập m/s M Tổng khối lượng cọc khung kg y1’ Vận tốc không thứ nguyên gây rung x1 Độ lún lần va chạm yn Độ lún không thứ nguyên cọc xcọc Độ lún cọc D1 Giá trị dịch chuyển tới hạn Perkov-Shaevich mm s Lực cản thân cọc đơn vị diện tích kPa As Diện tích mặt cắt thân cọc đất m2 lc Chiều dài cọc m M0 kg N/m m m v dc Chiều rộng cọc ván m P Lực lệch tâm N G Trọng lượng văng N g Gia tốc trọng trường m/s2 Nct Công suất cần thiết động kW Nđc Công suất động kW K Mômen lệch tâm văng Kg.m bt Chiều rộng lớp trung hòa đai thang mm hđ Chiều cao đai mm y0 Chiều cao lớp trung hòa đai thang mm Ađ Tiết diện đai mm2 m1 Module bánh chủ động m2 Module bánh bị động d1 Đường kính vịng chia bánh chủ động mm d2 Đường kính vịng chia bánh bị động mm da Đường kính đỉnh mm df Đường kính chân mm Z1 Số bánh chủ động Z2 Số bánh bị động V Thể tích văng 1 Khối lượng riêng thép làm văng kg/m3 Ctr Độ cứng lò xo N/m Cd Độ cứng lò xo N/m dtr Đường kính dây lị xo mm Dtr Đường kính vịng lị xo mm dd Đường kính dây lị xo mm Dd Đường kính vịng lò xo mm trmax Biến dạng lớn lò xo mm m3 vi dmax Biến dạng lớn lò xo Pd max Lực lớn tác dụng vào lò xo Pd Lực nhỏ tác dụng vào lò xo N N Ptr max Lực lớn tác dụng vào lò xo N Ptrmin Lực nhỏ tác dụng vào lò xo N Ttr Phản lực lò xo N Td Phản lực lị xo N dbl Đường kính bulong treo Tkc Lực kẹp cọc ptl Áp suất thủy lực kG/cm2 Rxl Bán kính xy lanh cm mm mm N vii DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN VĂN Tên hình TT Trang 1.1 Sơ đồ nguyên lý máy búa rung 1.2 Máy búa rung làm việc công trường 1.3 Búa rung BT5 (Liên Xô) 1.4 Búa rung VM2-2500EH (Nhật Bản) 12 3.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy búa rung điện 18 3.2 Sơ đồ phân tích lực văng 19 3.3 Mơ hình học máy búa rung 24 5.1 Sơ đồ xác định kích thước văng 36 5.2 Sơ đồ hệ thống thủy lực 46 5.3 Bản vẽ chi tiết kẹp cọc 5.4 Bản vẽ chi tiết móc treo (hình chiếu đứng ) 5.5 Bản vẽ chi tiết móc treo (hình chiếu cạnh hình cắt đứng) 5.6 Bản vẽ chi tiết vỏ hộp rung 5.7 Bản vẽ chi tiết nắp hộp rung 5.8 Bản vẽ chi tiết đệm dẫn hướng 5.9 Bản vẽ chi tiết văng 5.10 Bản vẽ chi tiết trục văng 5.11 Bản vẽ chi tiết nắp vòng bi 5.12 Mơ hình tổng thể búa rung 5.13 Mơ hình 3D cụm móc treo 5.14 Mơ hình 3D hộp rung viii Tên hình TT 5.15 Đặt lực, điều kiện biên, chia lưới phận rung 5.16 Đặt lực, điều kiện biên, chia lưới mỏ kẹp 5.17 Đặt lực, điều kiện biên, chia lưới móc treo 5.18 Điểm tập trung ứng suất phận móc treo 5.19 Gán vật liệu cho hộp rung 5.20 Biến dạng móc treo mơ 5.21 Hướng di chuyển kim loại móc treo biến dạng Trang DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN Tên bảng biểu TT 3.1 3.2 5.1 Dịch chuyển tới hạn Perkov-Shaevich Giá trị s (Lực cản thân cọc đơn vị diện tích) theo phương pháp Turker Hệ số điều chỉnh (dùng tính tốn lị xo) Trang 23 30 40 22 1130 890 265 265 35 BẢN VẼ CHI TIẾT VỎ HỘP RUNG B 25 324 39 290 300 530 630 25 165 35 165 890 590 430 B 25 650 B B BẢN VẼ CHI TIẾT NẮP HỘP RUNG 664 ±0.2 420 130 122 75 ±0.2 d=22 SL 75 75 270 530 75 M12x20 l? 75 75 75 75 75 75 BẢN VẼ CHI TIẾT ĐỆM DẪN HƯỚNG 160 80 80 270 135 160 Ø110 M20 su?t 160 280 d=40 SL 120 120 180 R90 180 14 R60 138 40 120 15 Ø40 Ø62 120 180 180 14 40 230 R195 120 26 168,9906 35 Ø1 BẢN VẼ CHI TIẾT QUẢ VĂNG Ø26x4 l? M24x4 l? 70 R6 154 109,5 60 R250 30° BẢN VỄ CHI TIẾT TRỤC QUẢ VĂNG BẢN VẼ CHI TIẾT NẮP VÒNG BI Ø260 120 ±0.1 5.5 36 12 Ø200 Ø184 20 Ø150 Ø200 Ø137 Ø230 PHỤ LỤC MƠ HÌNH TỔNG THỂ VÀ HÌNH VẼ 3D CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA MÁY BÚA RUNG MƠ HÌNH TỔNG THỂ MÁY BÚA RUNG CHI TIẾT KẸP CỌC CHI TIẾT CỌM MÓC TREO CHI TIẾT HỘP RUNG PHỤ LỤC KIỂM NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CỦA MÁY BÚA RUNG ĐẶT LỰC, ĐIỀU KIỆN BIÊN, CHIA LƯỚI BỘ PHẬN RUNG ĐẶT LỰC, ĐIỀU KIỆN BIÊN, CHIA LƯỚI MỎ KẸP Hình Đặt lực, điều kiện biên, chia lưới phận kẹp ĐẶT LỰC, ĐIỀU KIỆN BIÊN, CHIA LƯỚI MÓC TREO ĐIỂM TẬP TRUNG ỨNG SUẤT BỘ PHẬN MÓC TREO GÁN VẬT LIỆU CHO HỘP RUNG BIẾN DẠNG MĨC TREO KHI MƠ PHỎNG HƯỚNG DI CHUYỂN KIM LOẠI CỦA MÓC TREO KHI BIẾN DẠNG NHẬN XÉT - Sử dụng công cụ hỗ trợ phần mềm Catia ta tối ưu q trình tính tốn - Ta hồn tồn xác định khối lượng riêng, trọng lượng chi tiết sử dụng phần mềm Catia - Khi gán điều kiện biên phù hợp ta biết vùng chịu ứng suất lớn nhất, vùng chịu tải trọng từ có thiết kế hợp lý tránh láng phí vật liệu - Kết kiểm nghiệm phần mềm Catia xác định chi tiết tính tốn, thiết kế hợp lý ... thực đề tài ? ?Nghiên cứu, thi? ??t kế máy búa rung lực ly tâm 50 phục vụ thi cơng cơng trình xây dựng giao thông” Mặc dù việc sử dụng máy búa rung thi cơng móng cơng trình xây dựng giao thông dùng...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LƯƠNG VĂN ĐÀI NGHIÊN CỨU, THI? ??T KẾ MÁY BÚA RUNG LỰC LY TÂM 50 TẤN PHỤC VỤ THI CƠNG CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG VÀ GIAO THÔNG... tượng nghiên cứu đề tài máy búa rung dùng thi công móng cơng trình xây dựng giao thơng, có lực ly tâm 50 tấn, loại máy phù hợp với khả nhà thầu thi công cơng trình trung bình 2.3 Phạm vi nghiên cứu