Ta có: lực cản tiếp tuyến tác dụng lên một cánh cắt: P01 = k2 . B. h (N)
Hình 3.1. Lực tác dụng lên cánh cắt lúc mũi khoan đi xuống
Trong đó: k2 là hệ số lực cản cắt thuần túy; (N/cm2)
B: Chiều rộng phoi đất của cắt của 1 cánh (cm) h: Chiều dày phiu đất cắt (cm)
- Máy khoan dùng để tạo cọc xi măng đất dùng để gia cố nền đất yếu dưới sâu, nhưng khi gia cố nền đất mà nền phía trên của chúng là các công trình cũ, do lớp đất phía trên thường cứng. Ta chọn loại đất khoan là loại đất cấp IV.
Theo bảng 1.III, tài liệu [1], ta có: k2 = 15 (N/cm2) Đường kính cọc đất cần tạo thành là: D = 60 (cm) Đường kính thân mũi khoan là: d = 10 (cm)
→ Chiều rộng của phoi đất cắt của mũi khoan là:
2B = D – d = 60 – 10 = 50 (cm) → B = 25 (cm)
- Ta có, vận tốc đi xuống của mũi khoan: Vmax = 1 m/phút
- Vận tốc quay của mũi khoan lúc xuống: Vx max = 26 v/phút
Vậy P01 = 15 . 25 . 4 = 1500 (N)
* Lực cản pháp tuyến tác dụng lên một cánh cắt: P02
= ψ . P01
Trong đó: ψ: hệ số phụ thuộc giữa lực cản của pháp tuyến và lực tiếp tuyến.
Ta có: ψ = 0,2 ÷ 0,5. Ta chọn : ψ = 0,3 Vậy P02 = 0,3 . 1500 = 450 (N)
* Do lưỡi cắt đặt nghiêng 1 góc α = 150 so với mặt vuông góc với trục mũi khoan
nên các thành phần lực có sự thay đổi như sau: - Lực cản tiếp tuyến: Px 0 = Px 01 - Px 02 = P01 . cos150- P012. sin150 = 1500. cos150– 450 . sin150 = 1332,42 (N) - Lực cản của pháp tuyến: Py 0 = Py 01 – Py 02 = P01 . cos150- P012. sin150 = 1500. sin150+ 450 . cos150 = 822,9 (N)
Để dẫn động được mũi khoan vừa cắt đất và vừa đi xuống thì công suất làm
quay mũi khoan phải thẳng được kực cản Py
0. Do hai thành phần quay, ép xuống
hoạt động đồng thời và chỉ do một động cơ dẫn động nên ta tính toán như sau: * Lực cản của đất tác dụng lên một cánh tay cắt lúc xuống là:
Ta có: dP1 = (*)
dF1: Vi phân diện tích cánh tay cắt.
vdF1: Vận tốc của vi phân diện tích cánh tay cắt β: Hệ số tương ứng với vận tốc quay
γ: Trọng lượng thể tích của đất, (N/m3) g: Gia tốc trọng trường dF1 = b . dx Trong đó: dx: Bề rộng phần tử cánh tay cắt b: Bề rộng của cánh tay cắt Theo thực tế ta chọn: b = 80 (mm) = 0,08(m) vdF1 = ω.x
Trong đó: ω: vận tốc góc của mũi khoan, (rad/s)
Thay vào (*) ta có: dP1 = . P0 . b . dx . ω2 . x2
P1 = . P0 . b . ω2 .
P1 = . P0 . b . ω2 . (1)
Lực P1 có điểm đặt trên cánh tay ở vị trí cách tâm trục quay một đoạn x1 (m), tại đó có vận tốc v1 = ω . x1 (m/s). Ta cần xác định giá trị x1 từđiều kiện mômen
hợp lực bằng tổng các mômen do các vi phân lực tác dụng lên các phần tử dF1 của (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
P1 . x1 = (2) Trong đó:
= . P0 . b . ω2 . = . P0 . b . ω2 . (3)
Thay (3) vào (2) ta được: P1 . x1 = . P0 . b . ω2 . (4)
Thay (1) vào (4) ta có:
. P0 . b . ω2 . . x1 = . P0 . b . ω2 .
i x1 = . (∗∗)
Khi đó vận tốc tại điểm đặt lực P1 là:
v1 = ω . x1 = . ω. (m/s) (∗∗∗)
● Do hệ di chuyển của máy là hệ di chuyển bước, ta dựa vào các máy di chuyển bước do Trung quốc sản xuất và chọn các thông số sau đây.
Tốc độ quay của đầu mũi khoan khi mũi khoan đi xuống:
nxuống = 8; 14 ; 26 v/phút Ta chọn nxuống max = 26 v/phút
Tốc độ quay của đầu mũi khoan khi mũi khoan đi lên:
MỤC LỜL
L
Ờ
I
ựảỹnvCíqợ
d1iệáa- áM,áâắioá ệễáựỡtá ệBiệákệăioán1ágTh–áựỡtáàKgáa4ịáSMio
íTệTốTíữ g0ỹnCsẳỹêCéTùCỹnếkpỹCdổSếC C m•tậCỉ•áCtị3oxtC\ậLC2 j3 ỉrCậotịvỉ2ệệủf ]ậpáậCậotịvCịhạắắCỉạđc ắktC2ăŸtịvCwỉo3Cưk Cáậ•tậC y áậmtịC2ạ– vCpạ ổ ắựự ựxtCư¡ựCựăŠ\ậL2 j3 C mưự 6á m’ỉ ệợ ệq ệ[ ợữ ợộ ợợ p rqmhổnqôhq ềnP p t rqmhổPơŠọ ềnP p đ rqmhổn.2ọ ềnP p s rqmhổxế.ổnqS ềnP p } ệYnổnìơ Pọg p q ịộtổâ.ơ ềnP t { QọTổg.ềọổnqứhưổươmhtkg pttt p tởqổNtkgOổnWgổtkề v QọTổg.ềọổnqứhưổươmhtkg p}tt p uởđổNtkgOổnWgổkềổâ.ơổnTh ~ oqSổt.ựổâkơổnqôhq tkg [ềơnổts puvổNtkgOt.ựíổlơccíổxôhqổLyổâkơnqôhq ổ pu oqSổt.ựổâkơổnqôhq tkg qurt tuuổNtkgOổt.ựổâWgổPhổâkơổnqôhq pp oqSổt.ựổâkơổ9Ygổgqvhíổg.ựởtkg qurđ tsổNtkgOổt.ựổâkơổ9Ygổgqvhổg.ự pt oqSổâWgổPhổâkơổ9Ygở tkg qurt ts}ổNtkgOổâWgổPhổâkơổ9Ygổgqvhíổg.ự
m.tCư•Cự•tậvCỉ™ự
rXổù
izôCộợ qữ’ệ qữ’ộ
ỉco đ š3 g› ỉco ưœựCắ•
ưk Cáậ•tậ fữ íố ệ ộữữ
ưk C2žựCựậytS C
ựco ộợ ộợố
tậrtwCéầổCd8ổy í
Do mũi khoan có hai cánh cắt nên lực cản cắt tổng hợp theo phương x của mũi khoan là: Px
c = 2. Px
1c = 2. 6902,86 = 13805,72 N (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Lực cản của đất tác dụng lên một cánh tay cắy theo phương y khi mũi khoan đi xuống là :
Từ (1) ta có: = . . by . (N)
Trong đó: Py
0 = 822,9 (N)
by = b . cos 150 = 0,08 . cos 150 = 0,0773 m Thay số vào ta được:
Py
1c = (2 . 18500 / 9,81) . 822,9 . 0,0773 . 2,722 .(0,33 - 0,053 ) / 3 = 15910,45 N Do mũi khoan có hai cánh cắt nên lực cản cắt tổng hợp theo phương y của mũi khoan là: Py
c = 2. Py
1c = 2. 15910,45= 31820,9 N b. Xét cánh tay trộn của mũi khoan:
Ta tính toán lực cản của đất tác dụng lên cánh tay trộn của mũi khoan tương tự như cánh tay cắt, chỉ khác là do cánh tay trộn ở trên so với cánh tay cắt lên khi mũi khoan đi xuống nói chỉ trộn đất đã tơi xốp. Ta chọn loại đất này là đất loại I.
Theo bảng 1.3, Tài liệu [1] ta chọn k2 = 2 N/cm3
- Lực cản tiếp tuyến tác dụng lên cánh tay trộn là: P01 = k2. B . h Trong đó: B = 25 cm; h = 4 cm
→ P01 = 2. 25 . 4 = 200 N
- Lực cản pháp tuyến tác dụng lên cánh tay trộn là: P02 =ψ . P01
Trong đó: ψ = 0,3 cm → P02 = 0,3 . 200 = 60 N
Hình 3.2. Lực tác dụng lên cánh trộn lúc mũi khoan đi xuống
* Do cánh tay trộn cũng nghiêng một góc α = 150 như cánh tay cắt nên ta có:
- Lực cản tiếp tuyến là; Px 0 = Px 01 - Px 02 = P01. cos 150 - P02. sin 150 = 200. cos 150 – 60. sin 150 = 177,66 (N) - Lực cản pháp tuyến là: Py 0 = Py 01 – Py 02 = P01. sin 150 + P02. cos 150 = 200. sin 150 + 60. cos 150 = 109,72 (N)
∗ Lực cản của đất tác dụng lên một cánh tay trộn theo phương x khi mũi khoan đi xuống là : Từ (1) ta có : Px 1t = . . bx . (N) Trong đó : Px 0 = 177,66 (N) bx = b . sin 150 = 0,08 . sin 150 = 0,0207 m ; ta chọn b = 0,08 m γ = 16900 (N/m3), do đất tơi xốp nên ta chọn γ nhỏ đi.
Thay số vào ta được: Px
1t = (2 . 16900 / 9,81) . 177,66 . 0,0207 . 2,723 .(0,33 - 0,053 ) / 3= 840,8 N Để cọc xi măng – đất đảm bảo theo yêu cầu thiết kế ngoài việc phun đúng hàm lượng xi măng trên 1m dài ta còn phải chú ý mỗi 1m dài của cọc mũi khoan
Do vận tốc quay của mũi khoan lúc rút lên là
nlên = 60 vòng/phút, vận tốc rút mũi khoan: vrút = 0,7 m/phút
Ta có: = 300 ÷ 350
Trong đó: a – là số cánh trộn
→ a +2 = 3,5 ÷ 4,08 → a = 1,5 ÷ 2,08 → Chọn a = 2
- Do mũi khoan có hai cánh trộn lên lực cản theo phương x của canh trộn là: Px
t = 2 . Px
1t = 2 . 840,8 = 1681,6 (N)
* Lực cản của đất tác dụng lên một cánh tay trộn theo phương y khi mũi khoan đi xuống là: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Từ (1) ta có : = . . by . (N)
Trong đó : Py
0 = 109,72 (N)
by = b . cos 150 = 0,08 . cos 150 = 0,0773 m ; ta chọn b = 0,08 m γ = 16900 (N/m3),
Thay số vào ta được: Py
1t = (2 . 16900 / 9,81) . 109,72 . 0,0773 . 2,723 .(0,33 - 0,053 ) / 3 = 1937,92 (N) Vì ta sử dụng hai cánh tay trộn nên ta có:
Py
t = 2.Py
1t = 2. 1937,92 = 3875,84 N
- Tổng các lực tác dụng lên mũi khoan khi đi xuống + Theo phương x:
Px = Px c + Px
+ Theo phương y: Py = Py
c + Py
t = 31820,9 + 3875,84 = 35696,74 N
+ Lực ma sát giữa đất và vật liệu làm mũi khoan: Fms = fc . Py (N) Chọn vật liệu làm mũi khoan bằng thép:
Tra bảng 3.1- Tài liệu [1] ta chọn fc = 0,1 → Fms = 0,1 . 35696,74 = 3569,674 (N)
* Công suất làm việc của mũi khoan khi đi xuống là:
- Công suất dẫn động làm quay mũi khoan: Nq
lv = Mq
c . ωxuống (w)
Trong đó : Mc = mômen cản quay
Mq
c = (Px + Fms) . x (N.m)
x – Tạo độ điểm đặt lực Px và Fms
Do cánh tay trộn và cánh tay cắt có kích thước như nhau và lực ma sát phụ
thuộc vào Py nên theo (**) ta có: x1 = . = . = 0,226 (m)
→ Mq
c = (15487,32+ 3569,674) . 0,226 = 4306,88 (N.m)
→ Nq
lv = 4306,88. 2,72 = 11714,71 (w) = 11,715 kW Theo công thức 2.11 Tài liệu [2] ta có: Ny (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
lv = P.v/1000 kW
Trong đó: P = Py = 35696,74 N
v – vận tốc ép xuống của cần khoan, v = 1 m/ phút → Ny
lv = 35696,74 . 1 / 1000 = 35,697 kW Công suất làm việc tổng cộng: Nlv = Ny
lv + Nq