Lý thuyết tính móng đ-ợc áp dụng cho móng máy búa do Zimin A. I. trình bày chi tiết cho móng cứng. D-ới đây giới thiệu ph-ơng pháp tính móng cứng theo Zimin A.I. [7].
Tr-ớc khi va đập, tốc độ đe v2 = 0. Khi va đập, đe của máy búa dịch chuyển xuống d-ới với tốc độ 1 k m m m v v 2 1 1 1 1 2 trong đó k – hệ số phục hồi;
v1 - tốc độ của bộ phận động ở thời điểm xảy ra va đập;
m1 và m2 – t-ơng ứng là khối l-ợng của bộ phận động và của đe.
Sau khi giai đoạn dịch chuyển thứ nhất tắt dần đ-ới tác động của lực đàn hồi của đệm gỗ và móng thì bắt đầu giai đoạn dịch chuyển lên trên của đe (giai đoạn hai). Kết quả là đe dao động và làm móng dao động. Dao động của móng tác động lên nền x-ởng.
Khi tính móng máy, để đơn giản coi đe và móng là vật cứng tuyệt đối, còn đệm giảm chấn và đất nền là vật đàn hồi tuyệt đối và khơng có qn tính. Thực nghiệm đã thiết lập đ-ợc rằng, biên độ dao động của móng khơng đáng kể (0,8 1,2 mm) và dao động tắt dần tr-ớc khi xuất hiện va đập tiếp sau. Do đó, khi tính tốn có thể coi khơng có hiện t-ợng cộng h-ởng.
áp lực riêng m giữa móng máy và nền đất tăng dần theo mức độ dịch chuyển
xuống d-ới của móng. áp lực riêng cuối cùng với biên độ Am phải nhỏ hơn ứng suất cho phép [m] của đất nền với cấu trúc địa chất đã cho.
Hệ số trữ bền k’ =
m m
= 2,5.
Tính năng cơ học của đất nền đ-ợc đặc tr-ng bằng hệ số nén đàn hồi đồng đều cz của đất nền và ứng suất cho phép [m]. Theo độ bền của đất nền, ng-ời ta phân thành bốn loại: đất nền yếu, đất nền độ bền trung bình, đất nền độ bền cao và đất nền đá cứng. Đối với đất nền yếu cz = 300 kN/m2, [m] = 150 kN/m2, đối với đất nền độ bền cao cz = 600 1000 kN/m2, còn [m] = 350 600 kN/m2.
Với những giả thuyết đ-ợc chấp nhận, đặc điểm chuyển động của móng đ-ợc mơ tả bằng ph-ơng trình dao động z c dt z d m 2 n 2 m = 0 (5.1) trong đó mm – khối l-ợng móng máy; cn – hệ số cứng của nền móng; z – l-ợng chuyển dịch.
Để làm cơ sở cho việc tính tốn, cơng nhận năng l-ợng dao động đàn hồi của móng cân bằng với động năng của móng.
2 v m 2 A cn 2m m 2m (5.2) trong đó
vm – tốc độ chuyển dịch của móng khi có va đập;
Am – biên độ dao động của móng đ-ợc xác định theo biểu thức
g G F c k Gv k 1 g G c Gv k 1 A b m z 1 1 b n 1 m (5.3) trong đó k – hệ số phụ hồi tốc độ;
đối với máy búa rèn k = 0,25, còn đối với máy búa dập k = 0,50. G – trọng l-ợng của bộ phận động;
Gb – tổng trọng l-ợng của máy búa và móng; Fm – diện tích của nền móng máy;
g – gia tốc rơi tự do; g = 9,81 m/s2;
k1 – hệ số thực nghiệm, lấy bằng 2,5 3,0.
Khi tính móng, biên độ dao động của móng lấy bằng Am = 0,001 m. Thay trị số của Am, cn = k1czFm; Gb = mFm; m = [m]/k’ vào biểu thức (5.3) ta nhận đ-ợc 0,001 = m z 1 m 1 m m n 1 g c k F Gv k 1 g F c Gv k 1 (5.4) Fm = g.1000 c k Gv k 1 m z 1 1 (5.4’)
Tốc độ v1 đ-ợc tính theo theo chế độ va đập đơn nhát không tải v1 = 6 - 9 m/s. Chia biểu thức (5.4’) cho G (trọng l-ợng của bộ phận động), ta nhận đ-ợc diện tích đơn vị của nền móng tính cho một đơn vị trọng l-ợng của bộ phận động.
g c ' k k 10 . v k 1 G F m z 1 3 1 m m (5.5)
Đối với máy búa dập tác động kép m = 1,3 0,33 m2/kN. Đối với máy búa dập tác động đơn m = 0,9 0,25 m2/kN. Đối với máy búa rèn tác động kép m = 1,1 0,3 m2/kN. Đối với máy búa rèn tác động đơn m = 0,75 0,20 m2/kN.
Trị số nhỏ dùng cho nền đất yếu, các trị số lớn dùng cho đất nền đá cứng. Khối l-ợng móng đ-ợc xác định theo công thức
mm = mm1 (5.6) trong đó
m – khối l-ợng móng đ-ợc tính cho 1 kg khối l-ợng bộ phận động;
m1 – khối l-ợng bộ phận động. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đối với máy búa dập tác động kép m = 48; đối với máy búa dập tác động đơn m = 34; đối với máy búa rèn tác động kép m = 33; đối với máy búa rèn tác động đơn m = 25. Biết đ-ợc kích th-ớc của đe và khoảng cách mặt g-ơng của đầu búa d-ới (khuôn dập). Kể từ mức sàn, với khối l-ợng móng đã biết và diện tích nền móng Fm xác định đ-ợc chiều sâu đặt móng và các kích th-ớc bao hình của móng. Muốn vậy, tr-ớc hết phải xác định kích th-ớc của đệm lót đe và đệm giảm chấn. áp lực riêng của đệm giảm chấn bằng gỗ sồi phụ thuộc vào kích th-ớc của máy búa, tính cho máy búa kể cả đe là 0,8 - 4,7 MPa. Trị số d-ới dùng cho máy búa có khối l-ợng bộ phận động 0,5 tấn, trị số trên dùng cho máy búa có khối l-ợng bộ phận động 9 tấn.
Khi tính móng cách ly rung, coi biên độ dao động của khối móng là 1- 4 mm, cịn biên độ dao động của nền 0,2 mm.
Khối l-ợng của khối móng cách ly rung đ-ợc xác định theo công thức M = b M K A mv k 1 (5.7)
trong đó
k – hệ số phục hồi;
m – khối l-ợng của bộ phận động; [kg]
v – tốc độ bộ phận động tại thời điểm va đập; [m/s]
A – biên độ dao động cực đại cho phép của khối móng; [m]
- tần số dao động tự do thẳng đứng của khối móng, [1/s]
M c
(5.8)
c - độ cứng tổng của các gối đỡ lò xo;
K = 1 khi khơng có giảm chấn và K = 2,718 khi có giảm chấn; Mb – khối l-ợng máy búa kể cả đe.
Đối với máy búa dập k = 0,5, A = 2 4 mm, = 25 30 s-1; đối với máy búa rèn k = 0,25, A = 1 2 mm, = 25 30 s-1;
Độ cứng tổng của các gối đỡ lò xo c = M2
trong đó M – khối l-ợng của khối móng.
Cho tr-ớc số l-ợng các gối đỡ lị xo là n, có thể xác định đ-ợc độ cứng của một gối đỡ
cgđ = c/n (5.9)
và chọn các kích th-ớc cơ bản của nó.
Để đảm bảo dập tắt dao động, ng-ời ta sử dụng các bộ cách ly rung tổng hợp gồm các lị xo hình trụ và các phần tử giảm chấn cao su hoặc thay thế một phần các lò xo hình trụ bằng các tấm nhíp.
Ch-ơng 6
Triển vọng hoàn thiện máy búa
Trong quá trình sử dụng và vận hành máy búa rèn dập đã có ý kiến cho rằng máy búa hơi n-ớc - khơng khí nén là những thiết bị rèn dập khơng có triển vọng và cần phải thay thế chúng bằng máy ép trục khuỷu và máy ép thuỷ lực. Lý do cơ bản mà ý kiến này đ-a ra là tác động va đập của máy búa lên móng làm rung động các ngơi nhà và thiết bị đ-ợc bố trí ở khu vực gần đó, đồng thời tiếng ồn và rung có ảnh h-ởng khơng tốt đến khả năng làm việc của công nhân phục vụ. Việc sử dụng móng cách ly rung sẽ có tác dụng loại trừ sự truyền rung động tới các nhà x-ởng và thiết bị lân cận.
Tuy nhiên, khi nghiên cứu sâu sắc hơn các điều kiện cơ nhiệt của quá trình biến dạng kim loại và ảnh h-ởng của các điều kiện đó đến q trình gia cơng đã xác nhận rằng, việc sử dụng tải va đập là cần thiết khi dập một số hợp kim có sự chuyển biến pha trong quá trình biến dạng. Ngồi ra, một số hợp kim mới hiện nay đ-ợc sử dụng trong cơng nghiệp địi hỏi tải trọng đơn vị có trị số lớn, mà việc tạo ra tải trọng nh- vậy chỉ có thể nhờ các thiết bị rèn tải trọng động (tải va đập) – các máy búa. Một -u điểm khác của máy búa là - thời gian tiếp xúc của vật dập nóng với khn dập rất khơng đáng kể (tính bằng phần nghìn giây/ nhát đập), nên khi dập trên máy búa đảm bảo khả năng chế tạo vật dập thành mỏng có gân từ hợp kim có trở lực biến dạng lớn. Việc gia cơng vật dập loại này trên máy ép địi hỏi quy trình cơng nghệ hết sức phức tạp.
Máy búa thuộc loại thiết bị rèn dập có bộ phận động tích luỹ động năng trực tiếp tr-ớc khi thực hiện hành trình cơng tác (tr-ớc khi gây biến dạng) và tiêu hao tồn bộ động năng đó trong thời gian thực hiện hành trình cơng tác. Trị số của hành trình để máy búa tích luỹ năng l-ợng lớn hơn vài lần hành trình cơng tác, nên áp lực tác động lên bộ phận động nhỏ hơn nhiều so với lực xuất hiện khi dập. Nhờ có đặc điểm này của máy búa, nên toàn bộ lực dập đ-ợc các đầu búa của máy búa không bệ đe hoặc đầu búa và đe của các máy búa thông th-ờng hấp thụ hết, các chi tiết cơ bản khác của máy búa chịu tải nhỏ khơng đáng kể. Do đó, khối l-ợng kim loại và khối l-ợng chung của máy búa nhỏ hơn 10 - 15 lần khối l-ợng kim loại và khối l-ợng chung của máy ép có cơng suất t-ơng đ-ơng, của máy ép thuỷ lực chẳng hạn [7]. Ngồi ra, máy búa cịn chiếm tỷ lệ khá lớn trong tổng số các đơn vị thiết bị rèn dập. Do đó, việc hồn thiện máy búa là nhu cầu cần thiết cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện nay.
Ph-ơng h-ớng cơ bản để hoàn thiện máy búa hơi n-ớc - khơng khí nén gắn liền với sự tiến bộ chung của công nghệ và lĩnh vực chế tạo máy. Sự hồn thiện đó nhằm
nâng cao công suất, độ tin cậy và cải tiến kết cấu máy. Hiện nay, máy búa không bệ đe và máy búa tốc độ cao đang đ-ợc sử dụng ngày càng phổ biến trong cơng nghệ.
Về tính linh động điều khiển và độ nhạy điều chỉnh năng l-ợng thì máy búa khơng khí nén khơng thua kém máy búa hơi n-ớc - khơng khí nén. Mặt khác, chi phí lắp đặt cũng nh- chi phí trong thời gian sử dụng vận hành máy búa này khơng lớn. Do đó, máy búa khơng khí nén đ-ợc sử dụng khá rộng rãi trong các phân x-ởng sửa chữa để rèn tự do các vật rèn cỡ nhỏ. Hiện nay cũng có những máy búa khơng khí nén đ-ợc điều khiển theo ch-ơng trình.
Trong số các máy búa cơ khí thì máy búa ma sát ván gỗ đ-ợc sử dụng rộng rãi hơn cả do máy có kết cấu đơn giản, rẻ tiền và có độ tin cậy cao khi làm việc. Kết cấu của máy này hầu nh- không thay đổi trong suốt thời gian dài. Việc hoàn thiện máy búa th-ờng chú trọng đến khâu dẫn động. Hiện nay đã sử dụng rộng rãi hệ dẫn động gồm hai động cơ riêng biệt cho mỗi con lăn qua bộ truyền động đai thang và hộp giảm tốc bánh răng. Kết cấu của dẫn động này đơn giản hơn và giảm ồn đáng kể khi máy làm việc. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chi tiết th-ờng gây dừng máy nhiều nhất là ván gỗ, bởi vì thời gian làm việc của nó th-ờng khơng q 50 giờ mặc dù ván đ-ợc chế tạo từ gỗ cứng (gỗ sồi hoặc gỗ dổi với độ ẩm 15%). Ngày nay vấn đề tuổi thọ của ván gỗ đã đ-ợc giải quyết bằng cách thay thế ván gỗ bằng vật liệu polyme hoặc thay hoàn toàn ván bằng dây cáp, dây đai hoặc xích. Máy búa xích cũng đã đ-ợc sử dụng khá phổ biến trong x-ởng rèn ở một số n-ớc. D-ới đây sẽ mô tả một số máy búa có kết cấu mới đã đ-ợc sử dụng ngày càng phổ biến ở nhiều n-ớc.
6.1 Máy búa thuỷ lực
Phần tử mang năng l-ợng của máy búa thuỷ lực là chất lỏng dạng nhũ t-ơng (êmunxi), dầu khoáng hoặc dầu tổng hợp. Cùng với sự phát triển của các thiết bị thuỷ lực làm việc chắc chắn và tin cậy, hiện nay đã xuất hiện khả năng dẫn động thuỷ lực dùng cho máy búa tác động đơn và máy búa tác động kép để dập khối.
Máy búa thuỷ lực tác động đơn lần đầu tiên đ-ợc công ty Lasko (CHLB Đức) chế tạo. Hiện nay máy búa thuỷ lực đ-ợc nhiều n-ớc trên thế giới chế tạo và sử dụng. Trên hình 6.1 giới thiệu kết cấu chung của máy búa tác động đơn do Tiệp khắc chế tạo. Dẫn động của máy là dẫn động bơm riêng. Bơm, động cơ điện, thùng chứa dầu và thiết bị phân phối đ-ợc bố trí ở phần trên của máy búa. Thùng chứa dầu đ-ợc gá chặt vào thân máy bằng bulông và các giảm chấn cao su.
Hình 6.1 Máy búa thuỷ lực tác động đơn
Bộ phận động của máy búa gồm đầu búa đ-ợc đúc bằng thép, khuôn dập d-ới, cán búa bằng thép đ-ợc kẹp chặt vào đầu búa và pittông. Pittông và cán đặt trong xilanh công tác đ-ợc bố trí ở tấm trên - dầm ngang của máy búa. Bên trên xilanh công tác là buồng đệm chứa đầy khí nitơ.
Để nâng bộ phận động ng-ời ta sử dụng dầu cao áp từ bơm. Hành trình xuống d-ới của bộ phận động đ-ợc thực hiện d-ới tác đụng của khối l-ợng bộ phận động và khí nitơ đ-ợc nén trong buồng đệm. Máy búa đ-ợc điều khiển nhờ cơ cấu cơ - thuỷ lực. Cơ cấu này gồm bàn đạp và đòn hai cánh liên hệ với các van phân phối nhờ dây cáp và hệ thống ròng rọc.
Năng l-ợng va đập đ-ợc điều chỉnh bằng cách thay đổi độ mở của van xả dầu ép (nhờ bàn đạp) và thay đổi chiều cao rơi của bộ phận động. Máy búa loại này đ-ợc chế tạo với khối l-ợng bộ phận động 0,5 - 2 tấn và năng l-ợng va đập 9 - 50 kJ, áp suất dầu cao áp 16 MPa.
Máy búa thuỷ lực tác động đơn dùng để dập khối, tinh chỉnh và nắn sửa vật dập. Do giá thành chế tạo máy này khơng lớn và an tồn khi sử dụng nên chúng đ-ợc sử dụng thay thế máy búa cơ khí tác động đơn (máy búa ma sát ván gỗ, máy búa đai, máy búa xích).
Máy búa thuỷ lực tác động kép lần đầu tiên đ-ợc công ty Eimuco (CHLB Đức) chế tạo năm 1960. Việc nâng và gia tốc hành trình xuống d-ới của máy này đ-ợc thực hiện nhờ dẫn động thuỷ lực. Hiện nay máy búa loại này đ-ợc chế tạo nhiều ở Đức, Nhật bản và Anh. Trên hình 6.2 giới thiệu sơ đồ nguyên lý của máy búa thuỷ lực tác động kép đ-ợc chế tạo ở Anh.
Hình 6.2 Sơ đồ nguyên lý máy búa thuỷ lực tác động kép
Máy búa đ-ợc dẫn động riêng bằng bơm trữ áp. Bơm pittông thẳng đứng 4, động cơ điện 5, hai hoặc nhiều bình trữ áp, thùng chứa dầu, xilanh công tác và thiết bị điều khiển đ-ợc lắp ráp vào thân máy chung