Thiết kế và tính toán máy khoan cọc nhồi

MỤC LỤC

Định vị hố khoan

- Phương pháp rung: là sử dụng búa rung thông thường, để đạt độ sâu khoảng 6m phải mất khoảng 10 phút, do đó quá trình rung dài ảnh hưởng đến toàn bộ khu vực lân cận nên để khắc phục hiện tượng trên, trước khi hạ ống vách người ta đào sẵn một hố sâu từ 2,5m đến 3m tại vị trí hạ cọc với mục đích bóc bỏ lớp đất cứng trên bề mặt đất giảm thời gian của búa rung xuống còn 2 đến 3 phút. Ảnh hưởng của cặn lắng đối với chất lượng cọc: cọc khoan nhồi chịu tải trọng rất lớn nên để đọng lại dưới đáy hố khoan bùn đất hoặc Bentonite ở dạng bùn nhão sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng tới khả năng chịu tải của mũi cọc, gây sụt lún cho kết cấu bên trên, làm cho công trình bị dịch chuyển gây biến dạng và nứt.

Hình 1.4 -  Sơ đồ khoan tạo lỗ, thi công hạ ống vách và lấy đất bằng gầu
Hình 1.4 - Sơ đồ khoan tạo lỗ, thi công hạ ống vách và lấy đất bằng gầu

Gia công và hạ lồng thép

Chiều dài ống đổ phải tới tận đáy hố khoan, khoảng cách giữa đáy ống đổ và đáy hố khoan tuỳ thuộc vào đường kính hố khoan và phải có biện pháp ống đổ dự phòng. Đoạn ống đầu tiên khi thi công được nút kín bằng bóng cao su hoặc bọt xốp dày > 5cm nhằm đảm bảo không có sự tiếp xúc trực tiếp của mẻ bê tông đầu với dung dịch khoan.

Hình 1.6 - Sơ đồ thi công hạ lồng cốt thép 1.3.6. Công tác đổ bê tông:
Hình 1.6 - Sơ đồ thi công hạ lồng cốt thép 1.3.6. Công tác đổ bê tông:

Rút ống vách và lấp đầu cọc

- Bê tông sử dụng cho cọc khoan nhồi có thể được trộn thêm phụ gia hoá dẻo với tỷ lệ từ 0.8-1.2 % tuỳ thuộc vào môi trường cũng như cự ly vận chuyển. - Trong suốt quá trình đổ bê tông tránh không để bê tông tràn ra miệng phễu rơi vào trong lòng cọc làm ảnh hưởng tới chất lượng của bentonite và bê tông cọc.

Kiểm tra và nghiệm thu

Nhằm đảm bảo thuận lợi cho máy thi công di chuyển trên công trường phải tiến hành lấp đầu cọc ngay sau khi thi công xong. + Đặc tính dung dịch bentonite trước khi đưa vào hố khoan và ở đáy hố khoan sau khi có sự nạo vét.

Lựa chọn phương án

Tính toán máy khoan cọc nhồi

Phân tích lực khi khoan xoay

Hệ số K phụ thuộc vào bề dày của lớp đất đá bị cắt : khi đất đá yếu, bề dày của lớp cát lớn và thể tích đất đá bị phá huỷ do vỡ lở lớn. Để thiết kế cơ cấu quay trước hết ta phải tính đến sự gọn nhẹ của cơ cấu để giảm bớt năng lượng nâng hạ cơ cấu này.

Tính chọn môtơ thuỷ lực

Khi làm việc bánh răng có thể bị quá tải ( thí dụ như lúc mở máy, lúc hãm máy..) vì vậy cần kiểm nghiệm răng về quá tải dựa vào ứng xuất tiếp xúc cực đại và ứng xuất uốn cực đại. Tốc độ quay của các cặp bánh răng này nhỏ hơn bộ bánh răng 1 - 2 -3 nhưng cùng một loại vật liệu chế tạo nên phương pháp kiểm tra tương tự cặp bánh răng 1 - 2 - 3 và chúng cũng thoả mãn tất cả các điều kiện kiểm tra.

3.3.3. Sơ đồ dẫn động và phân phối tỉ số truyền:
3.3.3. Sơ đồ dẫn động và phân phối tỉ số truyền:

Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ 1 cấp

Do điều kiện ăn khớp với 2 bánh răng đối xứng nên trục của bánh răng hành tinh chỉ chịu momen uốn đơn thuần gây ra bới lực uốn có phương tiếp tuyến trùng với phương chuyển động của nó. Do điều kiện ăn khớp với 2 bánh răng đối xứng nên trục của bánh răng hành tinh chỉ chịu momen uốn đơn thuần gây ra bởi lực uốn có phương tiếp tuyến trùng với phương chuyển động của nó.

Hình 3.6- Sơ đồ tính trục bánh răng số 1.
Hình 3.6- Sơ đồ tính trục bánh răng số 1.

Chọn ổ đỡ cho bộ truyền

- Ta thấy lực tác dụng lên trục của bánh răng trung tâm 4 chỉ đơn thuần là momen xoắn. Do đó, khi làm việc thì lực tác động lên ổ đỡ của bánh răng hành tinh là nhỏ, do đó ổ bi trên hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu về chế độ làm việc.

Tính các mối ghép then và then hoa

Kz’: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các răng và sự trượt khác nhau trên bề mặt làm việc khi trục quay. Kz’ =1,9: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các răng và sự trượt khác nhau trên bề mặt làm việc khi trục quay.

Tính thiết kế bôi trơn hộp giảm tốc

Khi vận tốc vòng lớn, công suất mất mát do khuất dầu tăng lên, dầu dễ bị biến chất do bắn toé, mặt khác các chất cặn bã ở đáy hộp dễ bị khuất động và hắt vào chỗ ăn khớp làm cho răng chóng bị mài mòn vì vậy cần đảm bảo lượng dầu ngâm cần thiết. Khi vận tốc bộ truyền xấp xỉ các trị số trên thì bánh răng và bánh vít được ngâm trong dầu với chiều sâu ngâm bằng (0.75 - 2)h, với h là chiều cao răng nhưng không nhỏ hơn 10 mm.

Thiết kế vỏ hộp giảm tốc

Để giảm mất mát công suất vì ma sát, giảm mài mòn răng, đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng các thiết bị han gỉ cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền hộp giảm tốc. Phương pháp này cũng có thể dùng cho các hộp giảm tốc có công suất lớn và vận tốc không lớn, nhưng không được phép bôi trơn bằng ngâm dầu.

Thiết kế chi tiết cho cơ cấu quay dẫn động cần khoan

Cho bánh răng, bánh vít, trục vít hoặc các máy tiết phụ (bánh răng bôi trơn, vòng vung dầu) được ngâm trong dầu chứa ở hộp. Vì trong nhiệm vụ thiết kế đồ án ta không thiết kế gầu và cần khoan nhưng để phục vụ cho phần thiết kế cần hộp và hệ khung giá đỡ có liên quan trực tiếp tới khối lượng của 2 cơ cấu trên, do vậy việc thiết kế gầu và cần khoan chỉ đơn thuần là tính chọn cho phù hợp với máy thiết kế.

Thiết kế giá dẫn hướng

- Pk: Trọng lượng của cần khoan, theo phần tính chọn cần khoan ⇒ Pk = 120 kN - Fms : Lực cản ma sát của dung dịch bentonite lên cần khoan, thực tế lực cản này rất nhỏ so với các thành phần khác ta có thể bỏ qua. Theo sơ đồ hình chung khi cần gập lại để di chuyển ta thấy rằng giá dẫn hướng chỉ chịu lực uốn do hai tải trọng là cơ cấu hệ puly Pp=7 (kN) và cơ cấu quay Pq=30 (kN) cùng với trọng lượng bản thân nó.

Sơ đồ máy khi di chuyển như sau:
Sơ đồ máy khi di chuyển như sau:

Kiểm nghiệm điều kiện bền của giá dẫn hướng

Trong quá trình khoan và di chuyển do tác dụng của điều kiện bên ngoài ( gặp gió lớn trong quá trình khoan và nâng gầu, điều kiện đường đi xấu..) khi đó sẽ gây ra tải trọng động. Điều kiện phẳng: Cơ cấu phẳng toàn khớp thấp là cơ cấu trong đó chỉ dùng các khớp bản lề và các khớp trượt với điều kiện các khớp bản lề trong cơ cấu phải có đường trục song song với nhau và các khớp trượt trong cơ cấu phải có phương trượt vuông góc với các đường trục bản lề.

Phân tích động học cơ cấu phẳng toàn khớp thấp - Bài toán vị trí

Nội dung của bài toán tính vận tốc của cơ cấu là cho trước các kích thước của các khâu, vị trí khâu dẫn và vận tốc góc của khâu dẫn, cần phải xác định vận tốc các khâu của cơ cấu. Nội dung của bài toán tính vận tốc của cơ cấu là cho trước các kích thước của các khâu, vị trí khâu dẫn, vận tốc góc của khâu dẫn và gia tốc góc của khâu dẫn (thông thường gia tốc góc của khâu dẫn bằng không nếu cơ cấu 4 khâu được xét là một cơ cấu riêng biệt) cần phải xác định gia tốc các khâu của cơ cấu.

Phân tích lực cơ cấu phẳng tác dụng lên hệ cơ cấu hình bình hành

Ngoài các ngoại lực, trên các khâu chuyển động có gia tốc còn có lực quán tính, lực này được ký hiệu là Pq và mômen quán tính ký hiệu là Mq (vì ta coi lực quán tính này nhỏ so với các ngoại lực nên khi tính ta có thể bỏ qua). Lực ma sát trong khớp động là một lực cản có hại (khác với lực cản kỹ thuật là lực cản có ích), công của lực ma sát trong khớp động không có tác dụng gì khác ngoài việc làm mòn và làm nóng các thành phần khớp.

Thiết kế thanh chống

Khi cơ cấu ngả sang trạng thái B, khi đó N = P.cosa theo phần phân tích động học thì a giảm dần, nhận thấy a = 750 thì N lớn nhất (vì cosin là hàm nghịch). Nhiệt độ này nhỏ hơn nhiệt độ giả thiết đã chọn (700C) như vậy nhiệt độ làm việc trong ổ đảm bảo được độ nhớt cũng như điều kiện bôi trơn ma sát ướt trong ổ trượt.

Thiết kế cần dẫn động

- Px: Lực đẩy của xilanh tác dụng lên cần được xác định nhờ phương trình cân bằng momen quanh điểm O. - PAx, PAY: Phản lực tại chốt đuôi cần, được xác định theo phương trình cân bằng lực.

Tính chọn cơ cấu nâng hạ lồng cố thép

Chiều dài của tang phải sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất trên tang vẫn còn lại ít nhất là 1,5 vòng dây (theo qui định về an toàn). Phương pháp cặp đầu cáp trên tang đơn giản và phổ biến nhất hiện nay là dùng tấm cặp và vít vít chặt lên trên, số tấm cặp phải dùng ít nhất là 2 tấm kẹp do ở trên tang luôn có số vòng dự trữ không sử dụng đến, lực tác dụng trực tiếp lên cặp sẽ không phải là lực căng cáp St = Smax mà lực tác dụng là S0 nhỏ hơn.

Tính chọn tang, cáp, puly đổi hướng cho cơ cấu nâng hạ cần khoan

Theo xu hướng hiện nay người ta thường dùng hộp giảm tốc hành tinh vi sai đặt gọn trong lòng của tang cuốn cáp. Vì vậy sức bền tang được kiểm tra theo nén với ứng suất cho phép đã giảm thấp với hệ số giảm thấp ϕ = 0,8.

Tính mối hàn cho giá dẫn hướng

Còn tất cả các mặt gia công khác của chi tiết thì tra theo sổ tay công nghệ chế tạo. Còn tất cả công khác của chi tiết thì tra theo sổ tay công nghệ chế tạo.

Phân tích chi tiết gia công và xác định dạng sản xuất

- Xây dựng các bản vẽ chi tiết, bản vẽ lồng phôi và bản vẽ nguyên công.

Xác định phương pháp chế tạo phôi và thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi

- Tuy nhiên trong sản xuất hàng loạt lớn, phôi của trục được chế tạo bằng dập nóng trên máy dập hoặc ép trên máy ép, với trục bậc có thể rèn trên máy rèn ngang và cũng có thể được chế tạo bằng phương pháp đúc. - Trước khi gia công, việc gia công chuẩn bị phôi được tiến hành ở phân xưởng chuẩn bị phôi.

Thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết

Sau khi gia công cơ xong trục được mang đi tôi cải thiện đạt độ cứng 40HRC.

Tính lượng dư gia công

Ghi kích thước chi tiết (kích thước nhỏ nhất)vào hàng cuối cùng, còn các kích thước khác thì lấy kích thước ở nguyên công trước cộng với lượng dư tính toán nhỏ nhất. Xác định lượng dư tổng cộng: lượng dư tổng cộng lớn nhất là tổng các lượng dư trung gian (lượng dư nguyên công) lớn nhất, còn lượng dư tổng cộng nhỏ nhất là tổng các lượng dư trung gian (lượng dư nguyên công) nhỏ nhất.

Tính chế độ cắt

Xác định kích thước giới hạn nhỏ nhất bằng cách làm tròn số của kích thước tính toán theo hàng số có nghĩa của dung sai δ. Xác định kích thước giới hạn lớn nhất bằng cách cộng kích thước giới hạn nhỏ nhất dmin với dung sai lỗ δ.

Trường hợp 1: Khi máy cẩu lồng thép vào hố khoan

Khi máy làm việc trọng tâm của máy sẽ là trọng tâm của cơ cấu khung dẫn động cần. Như vậy với góc nghiêng αmax= 250 máy làm việc ổn định, không bị lật khi cẩu lồng thép.

Trường hợp 2: Khi gầu khoan được kéo lên trường hợp này chỉ có lực căng cáp (đã tính đến trọng lượng của cần kelly, trọng lượng của gầu chứa đầy đất), trọng

Trường hợp 2: Khi gầu khoan được kéo lên trường hợp này chỉ có lực căng.

Một số qui định khi lắp dựng và sử dụng máy 4.1. Lắp dựng máy

  • Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi

    Việc kiểm tra chất lượng thi công cọc khoan nhồi nói chung phải thực hiện trực tiếp tại hiện trường, do sự phức tạp trong thi công, giá thành cũng như tính chất quan trọng của cọc khoan nhồi đối với công trình nên yêu cầu kiểm tra ở giai đoạn chế tạo cọc phải hết sức nghiêm ngặt, tỷ lệ lượng cọc kiểm tra nhiều vì nếu có một sự sai sót nào đó trong quá trình chế tạo gây hư hỏng sẽ rất khó sửa hoặc nếu khắc phục thì chi phí sẽ rất lớn. - Phương pháp siêu âm: đây là phương pháp rất phổ biến vì nhờ nó có thể phát hiện các khuyết tật của bê tông đồng thời dựa vào sự tương quan giữa tốc độ truyền sóng và cường độ bê tông ta có thể biết được cường độ bê tông mà không phải lấy mẫu hay phá huỷ kết cấu.