Đang tải... (xem toàn văn)
Để thi công các công trình xây dựng lớn hiện nay thì việc gia cố nền móng là rất quan trọng. Cấu tạo của nền sau khi đào, đắp, đầm...thường không đồng nhất và khả năng chịu áp lực nhỏ; Vì vậy trong công tác xây dựng nhà cao tầng (mang tính vĩnh cửu) và xây dựng cầu, đập nước, ống khói, v.v... người ta phải xử lý móng. Một trong các cách xử lý nền móng vừa kinh tế lại vừa đảm bảo độ bền vững của công trình là dùng phương pháp đóng cọc. Cọc dùng để đóng có thể là cọc tre, gỗ, hoặc cọc thép, cọc bê tông-cốt thép, cọc cát...Trong điều kiện hiện nay thì cọc bê tông-cốt thép được sử dụng rộng rãi nhất vì có nhiều ưu điểm hơn các loại cọc khác. Đó là điều kiện áp dụng không phụ thuộc vào tình hình mực nước ngầm (tuy nhiên khi dùng cọc ở những nơi nước mặn thì phải chú ý tới hiện tượng ăn mòn cốt thép trong cọc) giá thành của cọc nhỏ hơn nhiều so với cọc thép, sức chịu tải của cọc cao...Hầu hết các công trình hiện nay Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T đều dùng cách gia cố nền móng bằng cọc. Chính vì vậy, việc xuất hiện những máy mới nhằm thực hiện công tác thi công cọc là rất quan trọng. Được sự phân công nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp của bộ môn Máy xây dựng & xếp dỡ, đề tài: “Tính toán thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước lực ép 680T” được thực hiện bởi hai sinh viên lớp Cơ khí GTCC – K56; Với nhiệm vụ cụ thể như sau: 1. Vũ Văn Mạnh: Tổng quan về máy ép cọc tĩnh di chuyển bước; Tính toán thiết kế tổng thể; Tính toán thiết kế toàn bộ kết cấu thép; Tính toán thiết kế bộ di chuyển bước; Xây dựng quy trình vận hành và sử dụng. 2. Lê Đức Hùng: Tính toán thiết kế bộ máy ép cọc; Tính toán thiết kế cần trục cấp cọc và xây dựng quy trình lắp dựng máy
Đồ án tốt nghiệp Tính tốn thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T Mục lục LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP CỌC THỦY LỰC DI CHUYỂN BƯỚC …………………………………………………………………………5 1.1 Giới thiệu máy ép cọc thủy lực di chuyển bước ……………………….5 1.2 Kết cấu trình hoạt động máy 1.2.1 Kết cấu máy 1.2.2 Quá trình làm việc máy … …………………………………… 13 1.3 Sơ đồ nguyên lý truyền động thuỷ lực 14 1.3.1 Sơ đồ hệ thống thuỷ lực 14 1.3.2 Nguyên lý hoạt động mạch thuỷ lực 16 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THUỶ LỰC CỦA BỘ PHẬN ÉP CỌC VÀ KẸP CỌC VÀ TÍNH TỐN KẾT CẤU THÉP CỦA MÁY ………………………………………………………………………… 17 2.1 Cơ cấu ép cọc .17 2.1.1 Cấu tạo cấu ép cọc .18 2.1.2 Tính chọn xylanh ép cọc 23 2.2 Cơ cấu kẹp cọc 24 2.2.1 Các thông số yêu cầu 25 2.2.2 Sơ đồ hệ thống thuỷ lực 26 2.2.3 Tính chọn xylanh: .28 2.2.4 Kiểm tra khả chịu lực kẹp cọc bêtông cốt thép chịu lực ép 680 29 2.3 Tính chọn bơm thuỷ lực .30 2.3.1 Lưu lượng bơm cần cung cấp cho xylanh ép cọc 31 2.3.2 Lưu lượng bơm cần cung cấp cho xylanh kẹp cọc 33 2.4 Tính chọn chi tiết hệ thống thuỷ lực 34 2.4.1 Tính chọn van an tồn 34 2.4.2 Tính chọn thiết bị hệ thống thuỷ lực ép cọc .35 2.4.3 Tính chọn thiết bị hệ thống thuỷ lực kẹp cọc 37 2.5 Tính tốn kết cấu thép khung máy ép…………………………… 38 2.5.1 Giới thiệu phần mềm Solidworks……………………… ………….39 2.5.2 Mô tả phần mềm Solidworks ……………………………………….40 SV: Lê Đức Hùng -1- Lớp: Cơ khí GTCC - K56 Đồ án tốt nghiệp Tính tốn thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T 2.5.3 Thiết lập mơ hình 3D kiểm tra độ bền……………………………42 SV: Lê Đức Hùng -2- Lớp: Cơ khí GTCC - K56 Đồ án tốt nghiệp Tính tốn thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẦN TRỤC CẤP CỌC 50 Cấu tạo chung 51 Hệ thống thuỷ lực cần trục 52 3.1 Bộ máy nâng hạ hàng 53 3.1.1 Sơ đồ truyền động máy nâng hạ cọc …………………………….53 3.1.2 Bảng sức nâng - tầm với 54 3.1.3 Tính tốn phận .54 3.2 Bộ máy thay đổi tầm với 59 3.2.1 Tính chọn cấu thay đổi chiều dài cần 62 3.2.2 Cơ cấu thay đổi góc nghiêng cần 62 3.3 Bộ máy quay 68 3.3.1 Công dụng 68 3.3.2 Tính chọn vành 72 3.3.3 Tính chọn động thuỷ lực dẫn động cấu quay 74 3.4 Tính chọn bơm thuỷ lực 75 CHƯƠNG 4: THÁO DỠ VÀ LẮP ĐẶT MÁY ÉP CỌC .76 4.1 Quá trình chuẩn bị 77 4.2 Quy trình lắp dựng 83 4.3 Quy trình thi công ép cọc 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO .87 Đồ án tốt nghiệp Tính tốn thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T Lời nói đầu Nền tảng để Việt Nam hội nhập vào kinh tế giới phải xây dựng sở hạ tầng thiết yếu đảm bảo chất lượng Điều tạo hội cho máy móc thiết bị nước ta ngày đa dạng Một yêu cầu đặt đòi hỏi kĩ sư máy phải biết vận dụng sáng tạo công nghệ đại nước tiên tiến vào tình hình cụ thể Việt Nam cho đạt hiệu kinh tế kỹ thuật cao Trong thời gian gần đây, đất nước ta có nhiều chuyển đổi mới, kinh tế nước ta hội nhập ngày sâu rộng với với kinh tế giới Trong trình phát triển xuất nhiều khu thị, trung tâm trị, kinh tế, xã hội TP Hồ Chí Minh thủ Hà Nội Cùng với phát triển dân số, tập trung dân cư, vấn đề giải sở hạ tầng thiết Để thi cơng cơng trình cần kỹ thuật nhiều ngành khác nhau, ngành Cơ khí Máy Xây Dựng chiếm tầm quan trọng không nhỏ Hiện tại, yêu cầu đặt khắt khe, việc xây dựng đòi hỏi tiến độ, mà đòi hỏi mức độ an tồn cho thân cơng trình cơng trình xung quanh Để thi cơng cơng trình xây dựng lớn việc gia cố móng quan trọng Cấu tạo sau đào, đắp, đầm thường không đồng khả chịu áp lực nhỏ; Vì cơng tác xây dựng nhà cao tầng (mang tính vĩnh cửu) xây dựng cầu, đập nước, ống khói, v.v người ta phải xử lý móng Một cách xử lý móng vừa kinh tế lại vừa đảm bảo độ bền vững cơng trình dùng phương pháp đóng cọc Cọc dùng để đóng cọc tre, gỗ, cọc thép, cọc bê tông-cốt thép, cọc cát Trong điều kiện cọc bê tơng-cốt thép sử dụng rộng rãi có nhiều ưu điểm loại cọc khác Đó điều kiện áp dụng khơng phụ thuộc vào tình hình mực nước ngầm (tuy nhiên dùng cọc nơi nước mặn phải ý tới tượng ăn mòn cốt thép cọc) giá thành cọc nhỏ nhiều so với cọc thép, sức chịu tải cọc cao Hầu hết cơng trình Đồ án tốt nghiệp Tính tốn thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T dùng cách gia cố móng cọc Chính vậy, việc xuất máy nhằm thực công tác thi công cọc quan trọng Được phân công nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp môn Máy xây dựng & xếp dỡ, đề tài: “Tính tốn thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước lực ép 680T” thực hai sinh viên lớp Cơ khí GTCC – K56; Với nhiệm vụ cụ thể sau: Vũ Văn Mạnh: Tổng quan máy ép cọc tĩnh di chuyển bước; Tính tốn thiết kế tổng thể; Tính tốn thiết kế tồn kết cấu thép; Tính tốn thiết kế di chuyển bước; Xây dựng quy trình vận hành sử dụng Lê Đức Hùng: Tính tốn thiết kế máy ép cọc; Tính tốn thiết kế cần trục cấp cọc xây dựng quy trình lắp dựng máy Trong q trình thực đồ án khơng tránh khỏi sai sót hạn chế Em mong nhận đựơc đóng góp ý kiến thầy bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện Cuối cùng, em xin chân thành cám ơn thầy PGS TS-Nguyễn Văn Vịnh tồn thể thầy giáo môn Máy Xây Dựng – Xếp dỡ tận tình giúp đỡ em hồn thành nội dung đồ án Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2019 Sinh viên Lê Đức Hùng Tính tốn thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG TỔNG QUAN CHUNG VỀ MÁY ÉP CỌC THỦY LỰC DI CHUYỂN BƯỚC 1.1 Giới thiệu máy thiết kế Nội dung đồ án nghiên cứu loại máy ép cọc dựa phương pháp dùng lực ép tĩnh Đó loại máy ép cọc cơng nghiệp xây dựng Loại máy phù hợp với cơng trình xây dựng khu thị nhờ vào tính linh hoạt, khơng gây ồn, khơng làm hư hỏng cơng trình xum quanh Hiện loại máy sử dụng phổ biến Việt Nam Máy sử dụng lực tĩnh mạnh sinh dầu áp lực cao để ép cọc vào đất cách dễ dàng mà không gây chấn động mạnh Mọi thao tác máy như: nâng cọc, kẹp cọc, giữ bàn kẹp, di chuyển máy thực thủy lực Máy ép nhiều loại cọc có hình dáng kích thước khác nhau: cọc vng, cọc trịn, cọc thép chữ H tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật Kích thước cọc vuông 0,4 0,4 m , 0,6 0,6 m , 0,4 0,6 m Chất lượng cọc ép đảm bảo trình ép kiểm tra cọc Tỷ lệ thành công cọc lớn Cọc đạt chất lượng cao giảm nhiều chi phí sản xuất So với phương pháp ép khác q trình đóng cọc cọc đạt đựoc chất lượng cao nhiều Hoạt động máy êm phạm vi làm việc máy rộng hồn tồn điều khiển thủy lực tự di chuyển công trường Lực ép cọc tạo lớn Và đặc điểm quan trọng máy mà có nhiều người quan tâm máy ép cọc nghiêng từ o đến 5o Điều quan trọng thực tế việc ép cọc nghiêng khó khăn Máy ép cọc tĩnh thủy lực di chuyển bước có ưu điểm trội sau: Khi thi công không gây chấn động, khơng nhiễm, tiếng ồn, khơng làm rạn nứt cơng trình xung quanh Khi thi cơng khu vực tập trung nhiều công Đồ án tốt nghiệp Tính tốn thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T trình kiến trúc nội đơ thị cũ phát huy hết đặc tính Đồ án tốt nghiệp Tính tốn thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T ưu việt này, thể loại thiết bị thi cơng lí tưởng cho phương pháp bảo vệ thành phố Q trình ép cọc: Trên máy có lắp đặt đồng hồ đo thể rõ áp suất dầu ép cọc, cung cấp số liệu kỹ thuật đáng tin cậy cho công nhân thao tác Thời gian thi công ngắn, hiệu suất cao, làm việc liên tục, nối cọc dễ dàng, hiệu suất cao hẳn so với loại máy ép cọc khác, lựa chọn hiệu cho việc thi cơng cơng trình có quy mơ diện tích lớn, thời gian thi cơng nhanh Chất lượng thi cơng tốt, tỷ lệ cọc hồn thành cao, cọc chịu áp lực thấp, số lượng cọc bị hỏng So với kiểu máy đóng cọc kiểu búa hay loại chấn động giá thành làm cọc tiền chế thấp 30% Do đó, máy ép cọc thủy lực nhập vào Việt Nam ưu trội nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường Tính tốn thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T Đồ án tốt nghiệp 1.2 Cấu tạo nguyên lí hoạt động máy 1.2.1.Kết cấu máy ép Các kết cấu máy thể hình 1.1 đây: 16 15 14 13 12 11 10 Hình 1.1 Kết cấu máy ép thủy lực 680 Sàn máy Cụm cấu di chuyển ngang Dầm đặt đối trọng gia tải 10 Xylanh nâng hạ máy Gối đỡ dầm gia tải 11 Xylanh di chuyển dọc Chân đế di chuyển ngang 12 Cabin điều khiển cấu ép cọc Cơ cấu ép 13 Khung lắp cấu ép cọc Gân tăng cường cho gối đỡ dầm gia tải 14 Cơ cấu ép cọc Phải bố trí nguồn điện nơi tháo lắp Xả thân máy,chân đế dọc,chân đế ngang(nếu có) trước 1-2 ngày, để mặt khơ Xả hết dầu áp lực để tránh phun dầu,khoá đường van chiều Phải hướng dẫn quy trình tháo lắp cho cơng nhân trước tiến hành làm 4.2 Quy trình lắp dựng Sau chuẩn bị xong, máy đưa đến cơng trình ta tiến hành lắp dựng máy theo bước sau: Bước 1: Cẩu chân đế di chuyển ngang chân di chuyển dọc đến vị trí cần lắp dựng máy - Sau xác định vị trí đặt máy ta tiến hành sau: - Buộc cáp vào dầm đáy, ngoặc cáp vào móc câu cẩu trục - Nâng dầm đến vị trí xác định, chỉnh kê dầm cho phẳng sau chỉnh dầm xong ta hạ dầm tháo cáp - Yêu cầu trình việc cần tiến hành cẩn thận an tồn Hình 5.2.a Cẩu 1chân đế di chuyển dọc chân đế di chuyển ngang Hình 5.2.b Mô phần mềm Catia Bước 2: Lắp sàn máy - Di chuyển xe chở thân máy vào chân đế di chuyển dọc - Lắp gối đỡ dầm đối trọng - Lắp chân chống vào chân di chuyển ngang, chống gối đỡ giúp sàn máy ổn định - Lắp chân chống (2 xylanh nâng hạ) vào chân đế di chuyển dọc Hình 5.3.a Lắp sàn máy Hình 5.3.b Mơ phần mềm Catia Bước 3: Lắp đặt chân đế di chuyển dọc lại - Cẩu chân đế di chuyển dọc tới vị trí lắp đặt - Lắp chân chống (2 xylanh nâng hạ) vào chân đế di chuyển dọc - Lúc máy đứng chân chống nâng hạ (4 xylanh nâng hạ) Hình 5.4.a Lắp đặt chân đế di chuyển ngang lại Hình 5.4.b Mơ phần mềm Catia Bước 4: Lắp đặt chân di chuyển ngang - Di chuyển thân máy phía chân di chuyển ngang bắt bu lông vào chân chống chân đế ngang - Tiếp tục di chuyển thân máy chân di chuyển dọc phía ngược lại để lắp chân di chuyển ngang cịn lại Hình 5.5.a Lắp đặt chân đế di chuyển ngang Hình 5.5.b Mô phần mềm Catia Bước 5: Lắp đặt dầm đặt đối trọng gia tải - Buộc cáp vào chỗ buộc dầm đối trọng, ngoặc cáp vào móc câu - Dùng cẩu dầm đối trọng đặt lên gối đỡ - Yêu cầu trình làm việc cần tiến hành cẩn thận an tồn Hình 5.6.a Lắp đặt dầm đối trọng gia tải Hình 5.6.b Mô phần mềm Catia Bước 6: Lắp đặt cấu kẹp - Buộc cáp vào khung kẹp cọc, ngoặc cáp vào móc câu - Nâng từ từ khung ép đến bệ dàn - Xác định vị trí, hạ từ từ khung ép xuống chỉnh khung kẹp cho cân thẳng - Đóng chốt để cố định khung kẹp ổn định Hình 5.7.a Lắp đặt cấu kẹp Hình 5.7.b Mơ phần mềm Catia Bước 7: Lắp đặt hai cụm xylanh ép - Cẩu cụm xylanh ép đến khung kẹp - Bắt chốt cố định lại, sau tiến hành bắt bu long chốt liên kết vào khung - Nối đường ống dầu với xylanh ép kẹp Hình 5.8 Lắp đặt hai cụm xylanh ép Hình 5.7.b Mơ phần mềm Catia Lê Đức Hùng -88- Lớp khí GTCC –K56 Bước 8: Kiểm tra trước vận hành - Sau lắp phận, mở van an toàn, kiểm tra lại toàn hệ thống thuỷ lực, hệ thống điện, liên kết máy xem đảm bảo an toàn chưa trước đưa vào vận hành thức - Tiến hành bảo dưỡng máy (bơi trơn vị trí, điều chỉnh lại thơng số mà trình tháo - lắp - vận chuyển làm sai lệch) - Điều chỉnh áp lực hệ thống, áp lực kẹp cọc cho phù hợp với loại công trình Chú ý: - Trong trình tháo lắp, vận chuyển máy phải ln có cán kỹ thuật theo dõi, tránh làm thay đổi thông số kĩ thuật máy, thao tác phải tuân theo trình tự lập sẵn cấp phê duyệt - Các cơng nhân tham gia q trình tháo - lắp máy phải tuyệt đối thực thao tác an toàn tuân theo lệnh người huy Khi phát thấy vấn đề bất cập phải báo với cán phụ trách để có biện pháp xử lý kịp thời Lê Đức Hùng -88- Lớp khí GTCC –K56 4.3 Quy trình thi cơng ép cọc Các bước thi công ép cọc thực sau: Bước 1: Cẩu cọc vào khung ép - Buộc cáp vào cọc cách đầu cọc 1/3 chiều dài cọc - Buộc cáp vào móc câu tiến hành nâng cọc yêu cầu nâng từ từ - Hạ cọc vào đường dẫn - Điều chỉnh cọc cho thẳng đứng,thả vào cấu kẹp Hình 5.9 Cẩu cọc từ bãi cọc Hình 5.10 Cẩu cọc vào khung ép Lê Đức Hùng -89- Lớp khí GTCC – K56 Bước 2: Kẹp cọc - Điều khiển hệ thuỷ lực để kẹp cọc Bước 3: Tiến hành ép - Điều khiển hệ xylanh thuỷ lực để hạ khung trượt ép cọc xuống - Sau hết hành trình piston ta điều khiển van phân phối để nâng khung trượt lên, kẹp tiếp phần cọc sau tiếp tục hạ khung ép cọc Bước 4: Nối cọc - Cẩu cọc (tiến hành bước 1) - Điều chỉnh cọc thẳnh đứng - Tiến hành hàn nối cọc - Sau hàn nối cọc xong ta tiến hành hàn ép cọc bước - Để cọc xuống sâu lòng đất ta phải dùng cọc giả để tiến hành ép xuống Bước 5: Thay đổi vị trí ép cọc - Để ép cọc vị trí khác ta di chuyển chân đế tới vị trí cần ép sau tiến hành lặp lại bước Lê Đức Hùng -90- Lớp khí GTCC – K56 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS - TS Nguyễn Văn Vịnh: Lực Học Máy Xây Dựng Nhà xuất giao thông vận tải năm 2013 [2] PGS - TS Nguyễn Bính: Máy thi cơng chun dùng Nhà xuất giao thông vận tải năm 2005 [3] Vũ Thanh Bình - Nguyễn Đăng Điệm: Truyền động máy xây dựng xếp dỡ Nhà xuất giao thông vận tải năm 2014 [4] Nguyễn Văn Hợp - Phạm Thị Nghĩa - Lê Thiện Thành: Máy nâng vận chuyển Nhà xuất giao thông vận tải năm 2004 [5] Tính tốn thiết kế máy nâng vận chuyển [6] Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm: Thiết kế chi tiết máy NXB Giáo Dục năm 1999 [7] ATLAT máy trục vận chuyển [8] Đoàn Định Kiểm: Kết cấu thép NXB Khoa Học Kỹ Thuật 1998 [9] Trương Tất Đích: Thiết kế chi tiết máy Chi tiết máy - tập NXB Khoa Học Kỹ Thuật năm 2011 [10] Trịnh Chất - Lê Văn Uyển: Tính tốn hệ thống dẫn động khí năm 2012 [11] Catalog thơng số tham khảo thực tế Lê Đức Hùng -91- Lớp: khí GTCC – K56 ... Xylanh ép cọc Xylanh di chuyển ngang 16 Cẩu cấp cọc Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T Hình 1.2 Máy ép cọc thủy lực tự hành khơng ép vùng biên Hình 1 .3 Máy ép cọc. .. tốt nghiệp Tính tốn thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T Hình 2.1 Sơ đồ động hệ thống ép Tính tốn thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T Đồ án tốt nghiệp Hình 2.2 Khung ép Q1 Q1 Q1... quan máy ép cọc tĩnh di chuyển bước; Tính tốn thiết kế tổng thể; Tính tốn thiết kế tồn kết cấu thép; Tính tốn thiết kế di chuyển bước; Xây dựng quy trình vận hành sử dụng Lê Đức Hùng: Tính tốn thiết
