3.1. Gới thiệu chung
Trong các cơng trình xây dựng đƣờng sá, đê đập thuỷ lợi, thuỷ điện kênh đào, khai thác mỏ… thì máy xúc đƣợc xếp vào hàng máy chủ đạo, quan trọng nhất.
Máy xúc dùng trong xây dựng ở Việt Nam thƣờng là máy xúc một gầu vạn năng, cĩ bộ di chuyển thƣờng là bánh xích hoặc bánh lốp. Máy xúc bánh xích cĩ dung tích gầu lớn hơn so với bánh lốp. Trong làm đất cơng việc do máy xúc đảm nhiệm chiếm đến 50%.
3.2. Phân loại máy xúc
Máy xúc một gầu cĩ nhiều loại, tuỳ theo nhiệm vụ, đối tƣợng và địa hình cơng tác mà ta sử dụng các loại máy xúc khác nhau:
- Máy xúc gầu thuận; đào và xúc các loại đất đá khống sản ở vị trí cao hơn nền máy đứng.
- Máy xúc gầu nghịch; đào và xúc các loại đất đá khống sản ở vị trí thấp hơn nền máy đứng.
- Máy xúc gầu dây; khai thác đất bùn, cát sỏi ở vị trí xa hoặc thấp hơn nền máy đứng. - Máy xúc gầu xấp; đào các loại kênh mƣơng, hố mĩng, rãnh, hố lớn.
- Máy gầu ngoạm; nạo vét kênh mƣơng, luồn lạch, bốc dỡ hàng rời, đất cát ở bến cảng - Bạt taluy, đào nền, hớt bỏ lớp đất đá và bĩc mặt đƣờng cũ.
- Lắp giá búa khi đĩng cọc, lắp đầu khoan để khoan phá nền, đá.
* Theo cơng dụng: Cĩ máy đào vạn năng và máy đào chuyên dùng. Máy đào chuyên dùng đƣợc sử dụng trong các điều kiện đặc biệt nhƣ máy xúc phục vụ trong các cơng trình ngầm cĩ cơng suất lớn …, máy xúc dùng trong cơng tác khai thác hầm lị…
* Theo hệ thống treo của cơ cấu cơng tác: hệ treo mềm (cáp) và hệ treo cứng (xilanh thuỷ lực). Đối với loại máy xúc gầu thuận và gầu nghịch, hệ treo cứng đƣợc sử dụng phổ biến vì cĩ nhiều ƣu điểm hơn so với hệ treo mềm.
* Theo hệ thống di chuyền: Chủ yếu là máy cĩ trang bị bộ di chuyển bánh xích hoặc bánh bơm.
* Theo đặc điểm truyền động: Cơ khí và thuỷ lực
3.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 3.3.1. Máy xúc gầu thuận truyền động cáp 3.3.1. Máy xúc gầu thuận truyền động cáp 3.3.1.1. Cấu tạo
Hình 3.1. Sơ đồ cấu tạo chung máy xúc gầu thuận dẫn động bằng cáp cĩ cơ cấu đẩy. 1. Máy cơ sở, 2. Mâm quay, 3.Cần, 4.Cáp mở gầu, 5.Tay đẩy gầu, 6.Gầu, 7.Rịng rọc, 8.Cáp
nâng hạ gầu, 9.Rịng rọc đầu cần, 10.Cáp nâng hạ cần, 11.Khớp nối.
Kết cấu của máy xúc gầu thuận dẫn động bằng cáp bao gồm: phần máy cơ sở (máy kéo bánh xích) và thiết bị cơng tác (thiết bị làm việc). Trong đĩ:
Gàu đƣợc gắn chặt với tay xúc, tay xúc đƣợc liên kết với cần thơng qua ổ đỡ hình yên ngựa. Nhờ cĩ ổ đỡ cho phép tay xúc vừa quay trong mặt phẳng thẳng đứng đối với cần vừa cho phép tay xúc chuyển động tịnh tiến dọc trục của nĩ. Gầu đƣợc nâng lên hạ xuống nhờ cáp vắt qua rịng rọc đầu cần. Cần đƣợc gắn vào tai của toa quay bằng khớp bản lề và đƣợc treo bằng dây cáp. Phụ thuộc vào chiều cao của tầng đào, cần cĩ thể nâng lên hạ xuống nhờ bộ tời nâng cần đặt trên toa quay, khi làm việc ngƣời ta thƣờng điều chỉnh cần dƣới một gĩc từ 45÷60o
so với mặt phẳng nằm ngang.
3.3.1.2. Nguyên lý làm việc
Đặc điểm của máy xúc gầu thuận dẫn động cáp: xúc đất ở nơi cao hơn mặt bằng đứng của máy, đất đƣợc xả qua đáy gầu, làm việc trên từng chỗ đứng.
Chu kỳ làm việc của máy nhƣ sau: Đƣa máy về vị trí làm việc, hạ gầu tiếp xúc với nền đất gần sát máy nhất. Nâng gầu và cho cơ cấu tay đẩy ấn răng gầu vào nền đất. Gầu sẽ tiến hành cắt và tích đất từ vị trí I÷III. Nếu chọn chiều cao tầng đào và chiều dày phoi cắt hợp lý thì khi đến vị trí III thì gầu đầy đất. Đƣa gầu ra khỏi tầng đào bằng cách lùi hoặc tiếp tục nâng gầu, quay máy về vị trí xả đất, đất đƣợc xả ra qua đáy gầu, đất cĩ thể đổ vào thiết bị vận chuyển hoặc thành đống. Quay máy về vị trí đào để thực hiện chu kỳ tiếp theo, lúc này gầu đƣợc đĩng lại nhờ lực quán tính khi hạ tay gầu hoặc đập vào cần. Trong khi quay máy về cĩ thể kết hợp co tay gầu và hạ gầu để tiết kiệm thời gian.
3.3.2. Máy xúc gầu nghịch truyền động thuỷ lực 3.3.2.1. Cấu tạo 3.3.2.1. Cấu tạo
Hình 3.3. . Sơ đồ cấu tạo chung máy xúc gầu nghịch dẫn động bằng thủy lực
1. Cơ cấu di chuyển, 2. Cơ cấu quay, 3. Bàn quay, 4. Xilanh nâng hạ cần,5. Gầu xúc, 6. Xilanh điều khiển gầu, 7. Tay gầu, 8. Xilanh điều khiển tay gầu, 9. Cần, 10. Cabin, 11. Động cơ và các bộ
truyền động, 12. Đối trọng.
Kết cấu của máy xúc gầu thuận dẫn động bằng thủy lực bao gồm: phần máy cơ sở (máy kéo bánh xích) và thiết bị cơng tác (thiết bị làm việc). Trong đĩ:
Cần đƣợc chế tạo thành 2 đoạn, đoạn cần gốc và đoạn cần nối dài. Chúng nối với nhau bằng khớp bản lề, và đƣợc cố định cứng với nhau bằng thanh chống. Gĩc tạo bởi 2 đoạn cần này cĩ thể thay đổi đƣợc bằng cách thay đổi vị trí liên kết của thanh chống với đoạn cần nối dài. Cần đƣợc điều khiển bằng xylanh thủy lực (thơng thƣờng là một cặp xylanh thủy lực hoạt động đồng thời). Đầu cịn lại của đoạn cần gốc đƣợc liên kết với máy cơ sở. Đầu cịn lại của đoạn cần nối dài liên kết với tay cần, và đƣợc điều khiển bằng xylanh thủy lực. Đầu cịn lại của tay cần liên kết với gầu xúc, gầu đƣợc điều khiển bằng xylanh thủy lực thơng qua hệ thanh, với cơ cấu này cho phép gầu quay với gĩc lớn. Tuỳ theo loại đất mà máy cĩ thể trang bị các gầu khác nhau để đạt năng suất cao.
Về hệ thống di chuyển của máy thì cĩ hai loại: bánh xích và bánh bơm. Đối với loại bánh bơm thì máy cơ sở thƣờng đƣợc trang bị thêm các chân chống giúp cho máy ổn định trong quá trình làm việc
3.3.2.2. Nguyên lý làm việc
Thơng thƣờng máy làm việc ở hố đào thấp hơn nền máy đứng.
Rút cần xylanh thủy lực của tay gầu, và xylanh thủy lực gầu đƣa tay gầu về phía trƣớc và gầu xoay ngƣợc chiều kim đồng hồ, hạ tồn bộ cơng tác xuống nền đào khơng chỉ nhờ lực của cặp xy lanh thủy lực cần mà cịn do trọng lƣợng của bộ cơng tác. Để đào đất dƣới hố ngƣời ta cĩ thể đào theo cách: quay gầu nhờ xylanh thủy lực gầu hoặc quay tay gầu bằng xylanh thủy lực tay gầu, đồng thời nhờ xylanh thủy lực cần cĩ thể điều chỉnh đƣợc chiều dày phoi cắt. Khi gầu đã đầy đất thì gầu đƣợc kéo về phía máy hoặc quay gầu sao cho đất khơng bị đổ ra ngồi. Bộ cơng tác đƣợc nâng lên khỏi nền đào nhờ xylanh thủy lực cần đồng thời quay tồn bộ máy về vị trí cần đổ đất. Để đổ đất ngƣời ta điều khiển gầu duỗi ra và gầu úp xuống, sau đĩ quay máy về vị trí cần đào để thực hiện chu kỳ tiếp theo.
3.3.3. Máy xúc gàu dây (gàu quăng)
Loại này dùng để đào dất mềm, nạo vét sơng, kênh, mƣơng, hố mĩng rộng; tức là ở vị trí dƣới mặt bằng máy đứng.
Loại này chỉ cĩ 1 kiểu duy nhất là gàu đƣợc treo và giữ bằng các dây cáp. Lực
đào cắt đất phụ thuộc vào sức nặng của gàu, độ cao nâng gàu (độ rơi) và gĩc cắt. Do đĩ chỉ thích hợp với đất khơng quá cấp II. Sơ đồ cấu tạo nhƣ sau:
Hình 3.4. Sơ đồ cấu tạo máy xúc gầu dây
1- Gàu; 2- Cần; 3- Cáp nâng gàu; 4- Cáp nâng cần; 5- Cáp kéo gàu; 6- Máy cơ sở .
Gàu rất nặng, trong xây dựng cĩ dung tích 0,25 ÷ 3 m3. Cần rất dài. Quá trình cắt đào đất đƣợc thực hiện nhƣ sau: Hạ cần 2, nâng gàu 1, thả lỏng cáp kéo gàu 5, hạ gàu chạm đất. Sau đĩ kéo căng cáp kéo gàu 5 cắt đất, nâng dần cần lên cho đầy gàu. Thả cáp nâng gàu, kéo mạnh cáp kéo gàu, nâng gàu, hạ cần, quay cần tới vị trí dỡ tải.
3.3.4. Máy xúc gàu ngoạm
Máy xúc gàu ngoạm dùng để đào hố mĩng, giếng sâu, vét mƣơng, xúc dọn đất mềm và vật liệu rời. Máy xúc gàu ngoạm cĩ 2 loại: Loại đƣợc dẫn động bằng tời cáp và loại bằng thủy lực. Loại tời cáp cĩ lực đào yếu phụ thuộc vào trọng lƣợng và độ rơi gàu treo trên cáp.
Hình 3.5. Sơ đồ cấu tạo máy xúc gầu ngoạm
1- gàu; 2- Cần; 3- Cáp nâng gàu; 4- Cáp khép mở má gàu , 5- Cáp nâng cần; 6- Máy cơ sở; 7- Thanh giằng.
Loại điều khiển bằng xi lanh thủy lực thì cĩ cần nhƣ trong máy xúc gàu ngƣợc thủy lực, nhƣng gàu lại gắn vào đầu cần. Gàu cũng cĩ 2 má và khép mở nhờ các xi lanh biên. Vì vậy loại này cĩ lực đào khỏe đào đƣợc đất cứng tới cấp IV, chu kỳ đào ngắn, song độ sâu lại hạn chế hơn loại điều khiển bằng cáp.
3.3.5. Năng suất của máy xúc 1 gầu
Năng suất thực tế đƣợc tính bằng cơng thức sau:
Trong đĩ:
- q là dung tích hình học của gầu xúc (m3).
- n là số gàu hay số chu kỳ thực hiện trong 1 giờ; n = 3600/Tc trong đĩ: Tc là thời gian 1 chu kỳ đào (s).
- kđ là hệ số đầy vơi gàu; kt là hệ số tơi của đất (kt >1) và ktg là hệ số sử dụng thời gian làm việc.