Thông số kỹ thuật của máy ZGY60

TT Thông số kỹ thuật của máy Đơn vịđo Giá trị thơng số

1 Đường kính cọc hộ lan mm 80

2 Chiều dài lớn nhất của cọc mm 2500

3 Bán kính tác nghiệp nhỏ nhất của máy mm 2000

4 Tần số đập của BTL lần/phút 950

5 Lực đóng cọc kN 35

6 Khả năng leo dốc % 50

7 Công suất danh định của động cơ kW / vòng / phút 48 / 2200

8 Tổng khối lượng kg 6000

- Sơ đồ cấu tạo của máy:

Sơ đồ cấu tạo của máy đóng cọc hộ lan ZGY60 được biểu thị trên hình 1.25.

Hình 1.25. Sơ đồ cấu tạo của máy đóng cọc

hộ lan ZGY60

1- BTL; 2- Thiết bị treo; 3- Giá trượt; 4- Bộcăng xích trên; 5- Xích nâng búa; 6- XLTL nâng búa; 7- XLTL giữ cột dẫn

hướng; 8- Ca bin điều khiển máy; 9- Mâm

quay; 10- XLTL dịch chuyển ngang; 11- Giá

đỡ; 12- Khung dịch chuyển ngang; 13- Con

lăn; 14- Bộcăng xích dưới; 15- Nền đất; 16- Giá búa; 17- Cọc hộ lan

- Cơ cấu dịch chuyển ngang giá búa:

Cơ cấu dịch chuyển ngang giá búa có vai trị đưa giá búa ra xa hơn so với tâm máy trong q trình đóng cọc. Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu được thể hiện trên hình 1.26.

Hình 1.26. Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu dịch chuyển ngang giá búa

1- Giá búa; 2- XLTL giữ giá búa; 3- Khung

trượt; 4- Chốt; 5- Con lăn; 6- Giá đỡ;

7- XLTL dịch chuyển giá búa; 8- Tai liên kết; 9- Giá di động; 10- XLTL điều chỉnh

góc nghiêng; 11- Tai đỡkhung trượt; 12- Tai đỡ trên giá búa

- Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực:

Hình 1.27. Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực của máy ZGY60

1- ĐCTL dẫn động di chuyển bên trái; 2- Đầu nối quay trung tâm; 3- ĐCTL dẫn động di chuyển bên phải; 4- Van một chiều; 5- XLTL nâng hạ lưỡi ủi; 6- XLTL điều khiển

góc nghiêng giá búa; 7- XLTL dịch chuyển ngang; 8- XLTL giữ giá búa; 9- Xi lanh

trượt; 10- Cụm đầu BTL; 11- ĐCTL dẫn động mâm quay; 12- Cụm van phân phối;

13- Bộ lọc; 14- Bơm thủy lực chính; 15- Động cơ lai bơm; 16- Bộ lọc khí; 17- Van

thông phụ; 18- Lõi lọc hút dầu; 19- Bộ lọc dầu hồi; 20- Bộ làm mát dầu; 21- Van một chiều; 22- Cụm tay gạt bên phải; 23- Cụm gom dầu; 24- Van thổi; 25- Cụm tay gạt

bên trái; 26- Cụm tay gạt điều khiển lưỡi ủi; 27- Cụm tay gạt điều khiển dịch chuyển

ngang; 28- Bàn đạp; 29- Van điện từ; 30- Ắc quy thủy lực - Nhận xét:

Như trong phần tóm tắt đã giới thiệu ở trên, cơng trình này chỉ công bố kết quả nghiên cứu thiết kế một máy ĐCHL lắp trên một máy ủi bánh xích, cho nên nội dung của cơng trình chỉ giới hạn trong việc giới thiệu cấu tạo và hoạt động của máy cũng như một số bộ phận. Cịn việc tính tốn động đối với máy thì khơng được giới thiệu. * Theo [6], tác giả Nguyễn Bính và các cộng sự đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy ĐCHL mã hiệu MHP-01 và đưa vào thi công ở một số cơng trình. Đáp ứng cho việc thiết kế máy, các phép tính tốn đối với máy ĐCHL được cơng bố trong tài liệu [6] bao gồm những nội dung chính sau:

1. Tính tốn xác định các lực tác dụng lên máy đóng cọc hộ lan khi máy di chuyển trên đường;

3. Xác định tình trạng chịu lực của kết cấu thép thuộc bộ cơng tác máy đóng cọc hộ lan khi máy làm việc (nâng búa, đóng cọc, nhổ cọc);

4. Tính tốn hệ thống truyền động thủy lực của máy đóng cọc hộ lan;

Tuy nhiên, cơng trình cơng bố của tác giả chỉ đang dừng lại ở chỗ là nghiên cứu tính tốn thiết kế cơng nghệ, phục vụ cho việc chế tạo máy mà chưa đi sâu vào tính tốn ĐLH của máy.

1.5.4. Phân tích và nhận xét về các cơng trình nghiên cứu đã cơng bốliên quan đến luận án luận án

Qua đánh giá tổng quan về các cơng trình nghiên cứu liên quan đến luận án ở trong và ngoài nước mà NCS đã tìm hiểu (mục 1.5.1, 1.5.2, 1.5.3), NCS có những nhận xét sau đây:

1.5.4.1. Đối với các nghiên cứu của nước ngoài

Thông qua các tài liệu mà NCS thu thập được, NCS thấy rằng các cơng trình đã được các tác giả công bố chủ yếu mới đại diện cho các vấn đề sau:

1. Phương pháp tính tốn ĐLH cho hệ thống truyền động thủy lực trên máy cơng tác nói chung [64]

2. Phương pháp tính tốn ĐLH cơ cấu di chuyển của máy bốc xúc bánh lốp [54]; 3. Phương pháp tính tốn ĐLH của búa máy đóng cọc [48];

4. Một số tác giả đã công bố kết quả nghiên cứu về ĐLH hệ thống truyền động thủy lực của máy xây dựng [49], [53], [55], [60].

5. Một số tác giả đã công bố kết quả nghiên cứu về ĐLH của búa thủy lực [56], [57], [59].

Nội dung của các cơng trình trên đây chủ yếu là giới thiệu các phương pháp tính tốn ĐLH hoặc là cho các máy cơng tác nói chung, hoặc là cho các máy xây dựng thông thường (máy bốc xúc, máy ủi, máy đào một gầu thủy lực…), cịn đối với máy ĐCHL thì chưa được đề cập tới trong các cơng trình đó.

6. Một số tác giả đã công bố tài liệu về các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật trong thiết kế, chế tạo máy thi công đường ô tô [62], [63], [65], [66], [67].

6. Một số tác giảđã công bố tài liệu giới thiệu vềmáy ĐCHL, nhưng không đề cập tới tính tốn ĐLH của máy mà những cơng trình này chỉ giới thiệu tính năng kỹ thuật và kết quả tính tốn thiết kế máy ĐCHL phục vụ cho công nghệ chế tạo máy [51], [58]. Như vậy, NCS chưa thấy có một cơng trình khoa học nào được các tác giả nước ngồi cơng bố thuộc lĩnh vực nghiên cứu về ĐLH của máy ĐCHL.

1.5.4.2. Đối với các nghiên cứu ở trong nước

NCS có ý kiến tổng hợp như sau:

1. Một số tác giả đã nghiên cứu về ĐLH và ổn định của hệ động lực [24], [32], [34], [35], [37];

2. Một số tác giả đã nghiên cứu về ĐLH của máy di chuyển bánh lốp như ô tô hoặc xe quân sự [17], [19], [25];

3. Một số tác giả đã nghiên cứu về lý thuyết va chạm vào bài tốn đóng cọc [1]

4. Một số tác giả đã công bố kết quả nghiên cứu tính tốn ĐLH của máy xây dựng hoặc của bộ công tác chuyên dùng, cụ thểnhư sau:

- Nghiên cứu ĐLH cổng trục lao lắp dầm [10]; - Nghiên cứu ĐLH búa thủy lực [11], [31]; - Nghiên cứu ĐLH của van Servo [20];

- Nghiên cứu ĐLH bơm thủy lực linh hoạt theo tải [21];

- Nghiên cứu ĐLH của thiết bị cắt bê tông lắp trên máy đào thủy lực [22], [23]; - Nghiên cứu ĐLH của máy khoan đá kiểu tuần hoàn ngược [38], [39], [40]; - Nghiên cứu ĐLH của máy ép cọc di chuyển bước [36];

5. Một số tác giả đã nghiên cứu về các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật trong thiết kế, chế tạo máy xây dựng nói chung và máy thi cơng đường ơ tơ nói riêng [3], [4], [7], [8], [12]; 6. Nghiên cứu tính tốn kết cấu máy ĐCHL [6];

Tuy nhiên, các phép tính trong tài liệu [6] cũng đang dừng lại ở chỗtính tốn tĩnh học để xác định tổ hợp lực tác dụng lên các phần tử kết cấu cơng tác của máy, từ đó thực hiện phép tính bền để chọn ra mặt cắt hợp lý cho các phần tử kết cấu. Cịn tính tốn ĐLH đối với những phần tử này thì chưa được đề cập tới.

Tóm lại, các cơng trình đã cơng bố của các tác giả trong nước mà NCS đã nêu ở trên cũng tương tự như các tác giả nước ngoài, tức là phần tính tốn ĐLH chủ yếu mới dành cho một số loại máy xây dựng (hoặc cho một số bộ phận công tác chuyên dùng của máy) mà chưa đề cập tới máy ĐCHL. Hoặc, có cơng trình đã đi sâu tính tốn đối với máy ĐCHL [6], nhưng chỉ là phần tính tốn thiết kế phục vụ cho cơng nghệ chế tạo máy, cịn tính tốn ĐLH của máy này thì cũng chưa được đề cập tới.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Từ kết quả nghiên cứu của chương 1, NCS đã rút ra một số kết luận sau:

1. Việc nghiên cứu tổng quan về hệ thống hộ lan đường ô tô và nhu cầu của hệ thống hộ lan đường ô tô ở Việt Nam cho thấy nhu cầu thi công cọc hộ lan trên mạng lưới giao thông đường ô tô của cả nước là rất lớn (đạt tới 16.430 km), do đó nhu cầu trang bị và sử dụng máy đóng cọc hộ lan ngày càng tăng.

2. Nghiên cứu tổng quan các cơng trình đã cơng bố của các tác giả trong và ngoài nước liên quan đến máy ĐCHL, NCS thấy rằng:

- Máy ĐCHL là loại máy chuyên dùng và mang tính đặc thù, cho nên các cơng trình nghiên cứu hiện nay chủ yếu chỉ mới đề cập tới việc tính tốn, thiết kế, chế tạo máy, mà chưa nghiên cứu về lĩnh vực ĐLH cũng như ổn định máy.

- Một số cơng trình đã giới thiệu đầy đủ nội dung tính tốn, thiết kế máy, tuy nhiên, các thông số kỹ thuật được đưa ra chỉ dựa trên kinh nghiệm thực tế, chưa có cơ sở khoa học nào đểxác định tính hợp lý của các thơng sốđó trong q trình vận hành, khai thác máy. Các cơng thức tính tốn cũng chỉ là tính tốn tĩnh, nhưng thực tế cho thấy, trong quá trình làm việc, do ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau về địa hình thi cơng, về địa chất của nền đường, về đặc điểm của cọc… nên tình trạng chịu lực (nhất là lực động) của các thành phần kết cấu máy cũng như các cơ cấu TĐTL cho các bộ phận máy sẽ thay đổi rất khác nhau và độ ổn định của máy cũng bị ảnh hưởng nhiều.

Để nghiên cứu, tính tốn các tải trọng động tác dụng lên máy trong quá trình làm việc thì cần phải tiến hành nghiên cứu ĐLH để xác định các hệ số động và xét theo quan điểm ĐLH, lấy hệ số động nhỏ nhất để đề xuất các thông số kỹ thuật hợp lý của máy.

- Về vấn đề ĐLH, các cơng trình đã cơng bố mà NCS đã nêu ở trên mới chỉ áp dụng cho một số loại máy chuyên dùng (hoặc một số bộ phận công tác của máy), cịn việc phân tích ĐLH đối với máy đóng cọc sử dụng BTL di chuyển trên cột dẫn hướng và được liên kết bằng khớp cầu với máy cơ sở như máy MHP-01 thì chưa có cơng trình nghiên cứu nào được công bố.

3. Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan chung về máy ĐCHL, luận án xác định được mục tiêu, nội dung nghiên cứu, đó là: luận án sẽ đi sâu nghiên cứu ĐLH của máy ĐCHL trong q trình làm việc (đóng cọc và nhổ cọc), từ đó xác định quy luật chịu tải của các thành phần kết cấu máy cũng như hệ thống TĐTL, làm cơ sở cho việc xác định các thông số kỹ thuật hợp lý của máy, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng máy ĐCHL chế tạo tại Việt Nam.

CHƯƠNG 2

NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MÁY ĐĨNG CỌC HỘ LAN

ĐƯỜNG Ơ TƠ DO VIỆT NAM CHẾ TẠO

Nghiên cứu ĐLH máy ĐCHL đường ô tô do Việt Nam chế tạo bao gồm hai nội dung chính, đó là: nghiên cứu ĐLH hệ thống TĐTL của máy và nghiên cứu ĐLH hệ khung sàn máy trong quá trình làm việc.

2.1. Nghiên cứu động lực học hệ khung sàn máy trong quá trình làm việc

2.1.1. Nghiên cứu động lực học hệkhung sàn máy khi đóng cọc

Trong phần nội dung này, “hệ khung sàn máy” được hiểu bao gồm các chi tiết và cụm chi tiết: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 25, 26 theo thứ tự như trong hình 1.8.

2.1.1.1. Xây dựng mơ hình động lực học

a. Các giả thiết

Để xây dựng mơ hình ĐLH cho hệ khung sàn máy trong q trình đóng cọc, NCS đề xuất các giả thiết như sau:

1. Xét trường hợp tổng quát, máy đứng trên nền đường có độ dốc ;

2. Chỉ xét đến dao động của máy trong mặt phẳng đứng ZOX khi nâng búa, không xét đến dao động trong mặt phẳng ngang YOX;

3. Khối lượng của các bộ phận khác lắp đặt trên sàn máy (trừ cần treo búa và búa) và của bản thân sàn máy là m 1 được quy dẫn về trọng tâm của sàn máy và có mơ men quán tính là y1;

4. Coi các chi tiết của máy (cần, cột dẫn hướng, khung máy, giá đỡ cột dẫn hướng) là cứng tuyệt đối;

5. Biến dạng của lốp bánh xe được kể đến với độ cứng của hai cụm bánh xe hai bên là

1 2

S ,S và hệ số giảm chấn là K , K ; 1 2

6. Búa dịch chuyển theo cột dẫn hướng thẳng đứng, cần treo búa quay quanh khớp E; 7. Khối lượng của cần treo búa và búa được quy dẫn về trọng tâm cần (điểm G) là m ; 2 8. Khối lượng va đập của búa thủy lực được quy kết về một khối lượng m ; 3

9. Độ cứng của XLTL nâng hạ cần treo búa được quy kết về lò xo S ; 3

10. Độ cứng của buồng ắc quy thủy lực được quy kết về lò xo S ; 4

11. Khi đóng cọc, chỉ có XLTL nâng hạ cần treo búa làm việc, nên giả thiết các XLTL khác trong hệ được khóa cứng;

12. Coi nền đất là đồng nhất và cọc là cứng tuyệt đối, đủ bền cả đầu trên và đầu dưới để không phá hủy dưới tác động của xung lực do búa và XLTL tác động vào.

13. Động cơ diezel luôn làm việc trên đường đặc tính ngồi (cơng suất động cơ đạt giá trị danh nghĩa ở số vịng quay danh nghĩa).

b. Mơ hình vật lý

Từ kết cấu thực của máy, với các giả thiết như trên, NCS xây dựng mơ hình ĐLH

hệ khung sàn của máy đóng cọc hộ lan tương ứng với thao tác đóng cọc bằng búa thủy lực như sau:

2

Hình 2.1. Mơ hình động lực học hệ khung sàn của máy khi đóng cọc

D1, F1, C1, E1- Vị trí cân bằng tĩnh của hệ (máy); D3, F2, C3, E3, G2 - Vị trí đang xét của hệ; ZOX- Hệ tọa độ tuyệt đối; Z1O1X1- Hệ tọa độ tương đối đi qua trọng tâm của khung sàn máy; - Góc nghiêng của nền máy đứng so với phương ngang, rad;

1

m - Khối lượng quy dẫn của sàn máy và các cụm chi tiết khác lắp trên sàn máy (trừ cần treo búa và búa) về trọng tâm của sàn máy, kg; y1- Mơ men qn tính quy dẫn của sàn máy và các chi tiết khác khi sàn máy quay quanh trục O1Y1, 2

kg.m ; m - Khối 2 lượng của cần treo búa và búa quy dẫn về trọng tâm của cần, kg ; 2E- Mô men quán tính quy dẫn của cần treo búa khi cần quay quanh khớp E, 2

kg.m ; m - Khối lượng dao 3 động của búa, kg ; - Chuyển vị tĩnh của khung sàn máy do trọng lượng bản thân máy, m ; R - Khoảng cách từ chốt liên kết giữa cần treo búa và XLTL nâng hạ cần đến khớp nối của cần treo búa với thanh chống xiên, R=HE m3, ; R2- Khoảng cách từ trọng tâm của sàn máy đến khớp nối của cần treo búa với thanh chống xiên,

2 2 3

R =F E , m ; l - Khoảng cách từ trọng tâm của khối lượng m 2 đến khớp nối của cần treo búa với thanh chống xiên, l=G E3 3, m ; b - Kho0 ảng cách từ hình chiếu trọng tâm của khung sàn máy đến hai điểm tiếp xúc của lốp bánh xe bên trái và bên phải xuống nền đường, m ; 2- Góc nghiêng của R 2 so với mặt sàn máy, rad; S ,S - 1 2 Tương ứng là độ cứng của hai cụm bánh xe bên trái và bên phải (độ cứng của lốp), N / m ;