Tính toán độ ổn định trong các trường hợp:

- Di chuyển dễ dàng, không cần sử dụng thép lót cho máy khoan.

4.2. Tính toán độ ổn định trong các trường hợp:

- Máy khoan thi công trên mặt phẳng ngang, với trường hợp bất lợi nhất là khi khoan sâu nhất và rút mũi khoan lên.

- Máy khoan thi công trên mặt phẳng ngang và khoan xuyên dương 18,5o

- Máy khoan thi công trên mặt phẳng ngang và khoan xuyên âm 5o

- Máy khoan di chuyển lên dốc nghiêng α và khi khoan đến độ sâu lớn nhất và khoan mũi xuống.

- Máy khoan di chuyển xuống dốc nghiêng α và khi khoan đến độ sâu lớn nhất và rút mũi khoan lên.

Trường hợp 1 : Máy khoan thi công trên mặt phẳng ngang, với trường hợp bất lợi nhất là khi khoan sâu nhất và rút mũi khoan lên

Khi máy đứng trên mặt phẳng ngang:

Những thành phần gây lật tại điểm A :

-Trọng lượng xà đỉnh.

-Trọng lượng cột dẫn hướng. -Trọng lượng động cơ.

-Trọng lượng cột dẫn động mũi khoan. -Trọng lượng xà ngang.

-Lực căng dây T.

-Trọng lượng mũi khoan.

Hình 4.2Sơ đồ bộ công tác và máy cơ sở khi đứng trên mặt phẳng ngang

Vậy momen gây lật : Ml A

= M1 + M2 + M3 + M4 + M5 + M6

Với :

*M₁ là momen lật do trọng lượng xà đỉnh, M₁ = G_xđ.X₁

X1 khoảng cách từ tâm xà đỉnh đến điểm lật A, X₁ = 3,2 (m) Vậy : M1 = 3000.3,2 = 9600 (N.m)

*M2 là momen lật do trọng lượng cột dẫn hướng, M2 = Gdh.X2

X₂ khoảng cách từ tâm cột dẫn hướng đến điểm lật A, X₂ = 3,2 (m) Vậy M2 = 28000.3,2 = 89600 (N.m)

*M3 là momen lật do trọng lượng 2 động cơ, M3 = 2.Gđc.X3

X3 khoảng cách từ tâm động cơ đến điểm lật A, X3 = 3,6 (m)

Vậy M = 2.8620.3,6 = 62064 (N.m) 20 3,2

Gmcs

Gdt

Gcdh

Gbct

Gxd

Gmk

T

*M4 là momen lật do trọng lượng 2 cột dẫn động mũi khoan, M4 = 2.Gdđ.X4

X₄ khoảng cách từ tâm cột dẫn động mũi khoan đến điểm lật A, X₄ = 3,6(m) Vậy : M₄ = 2.8000.3,6 = 57600 (N.m)

*M5 là momen lật do trọng lượng xà ngang, M5 = Gxn.X5

X5 khoảng cách từ tâm xà ngang đến điểm lật A, X5 = 3,6 (m) Vậy M5 = 11000.3,6 = 39600 (N.m)

*M6 là momen lật do lực căng dây T gây ra, M6 = T.X6

X6 khoảng cách từ tâm buly đến điểm lật A, X6 = 3,2 (m)

Vậy M6 = 3,2.(8620.2 + 8000.2 + 3000.2 + 11000) = 160768 (N.m) *M7 là momen lật do trọng lượng 2 mũi khoan gây ra, M7 = 2.Gm.X7

X₇ khoảng cách từ tâm mũi khoan đến điểm lật A, X₇ = 3,6 (m) Vậy M7 = 2.3000.3,6 = 21600 (N.m) Suy ra : Ml A = M1 + M2 + M3 + M4 + M5 + M6 + M7 Ml A = 9600 + 89600 + 62064 + 57600 + 39600 + 160768 + 21600 M_l^A= 440832(N.m) Những thành phần lực chống lật tại điểm A:

- Trọng lượng máy cơ sở. - Trọng lượng đối trọng.

Vậy momen chống lật là : M^A_cl = M₁’ + M₂’

Với : M₁^’ : Momen chống lật do trọng lượng máy, M₁’ = G_c. X₁’ X1’: Khoảng cách từ trọng tâm máy đến điểm lật A, X₁’= 2,535 (m). Vậy momen chống lật do trọng lượng máy gây ra là:

M’1 = 36600.2,535 = 927810 (N.m)

M₂’: Momen chống lật do đối trọng, M₂’ = G_đt.X₂’

X2’: Khoảng cách từ tâm đối trọng đến điểm lật A, X₂’= 5,07 (m) Vậy momen chống lật do đối trọng gây ra là:

Vậy ta có momen chống lật tại điểm A: MA

CL = M’1 + M’2= 927810 + 152100= 1079910 (N.m) Theo điều kiện ổn định thì:

K = 1,15C C CL M M => K = = 2,45 (thoả mãn).

Trƣờng hợp khoan sâu nhất và rút mũi khoan lên

Hình 4.3Sơ đồ bộ công tác khi khoan sâu nhất

Những thành phần gây lật tại điểm A :

- Trọng lượng xà đỉnh. - Trọng lượng cột dẫn hướng. T 20 A 5,07 3,2 Gdt Gmcs Gbct Gmk Gcdh Gxd

- Trọng lượng động cơ.

- Trọng lượng cột dẫn động mũi khoan.

- Trọng lượng xà ngang.

- Lực căng dây T.

- Lực khi khoan.

- Trọng lượng mũi khoan.

Vậy momen gây lật :

Ml

A

= M1 + M2 + M3 + M4 + M5 + M6 + M7 + M8

Với :

*M1 là momen lật do trọng lượng xà đỉnh. M1 = G_xđ.X1

X₁ khoảng cách từ tâm xà đỉnh đến điểm lật A ,X₁ = 3,2 (m) Vậy : M₁ = 3000.3,2 = 9600 (N.m)

*M2 là momen lật do trọng lượng cột dẫn hướng M2 = Gdh.X2

X2 khoảng cách từ tâm cột dẫn hướng đến điểm lật A, X2 = 3,2 (m) Vậy M₂ = 28000.3,2 = 89600 (N.m)

*M3 là momen lật do trọng lượng 2 động cơ ,M3 = 2.Gđc.X3

X3 khoảng cách từ tâm động cơ đến điểm lật A X3 = 3,6 (m) Vậy M3 = 2.8620.3,6 = 62064 (N.m)

*M₄ là momen lật do trọng lượng 2 cột dẫn động mũi khoan, M₄ = 2.G_dđ.X₄ X₄ khoảng cách từ tâm cột dẫn động mũi khoan đến điểm lật A, X₄ = 3,6(m)

Vậy M₄ = 2.8000.3,6 = 57600 (N.m)

*M5 là momen lật do trọng lượng xà ngang, M5 = Gxn.X5

X5 khoảng cách từ tâm xà ngang đến điểm lật A, X5 = 3,6 (m) Vậy M₅ = 11000.3,6 = 39600 (N.m)

*M6 là momen lật do lực căng dây T gây ra M6 = T.X6

X6 khoảng cách từ tâm buly đến điểm lật A X6 = 3,2 (m)

M6 = 379216 (N.m)

*M₇ là momen lật do lực mũi khoan gây ra. M₇ = F.X₇

X7 là khoảng cách từ tâm mũi khoan đến điểm lật A = 3,6 (m) M7 = 60680.3,6 = 218448 (N.m)

*M8 là momen lật do trọng lượng 2 mũi khoan gây ra. M8 = 2.Gm.X8

X8 là khoảng cách từ tâm mũi khoan đến điểm lật A, X₈ = 3,6 (m) M8 = 2.3000.3,6 = 21600 (N.m)  Ml A = M1 + M2 + M3 + M4 + M5 + M6 + M7 + M8 Ml^A = 9600 + 89600 + 62064 + 57600 + 39600 + 379216 + 218448 + 21600 M_l^A= 877728 (N.m) Những thành phần lực chống lật tại điểm A:

- Trọng lượng máy cơ sở.

- Trọng lượng đối trọng.

Vậy momen chống lật là : M^Acl = M1' + M2'

Với: M1' : Momen chống lật do trọng lượng máy, M1' = Gc. X1'

X1': Khoảng cách từ trọng tâm máy đến điểm lật A, X1'= 2,535 (m). Vậy momen chống lật do trọng lượng máy gây ra là:

M'₁ = 36600.2,535 = 927810 (N.m)

M2': Momen chống lật do đối trọng, M2' = Gđt.X2'

X2': Khoảng cách từ tâm đối trọng đến điểm lật A, X2'= 5,07 (m) Vậy momen chống lật do đối trọng gây ra là:

M'₂ = 30000.5,07= 152100 (N.m) Vậy ta có momen chống lật tại điểm A:

MA

CL = M'1 + M'2= 927810 + 152100 = 1079910 (Nm) Theo điều kiện ổn định thì:

K = l A cl A M M

=

Kết luận: Vậy với các thông số bộ công tác đã nêu và trong trường hợp máy khoan thi công trên mặt phẳng ngang, với trường hợp bất lợi nhất là khi khoan sâu nhất và rút mũi khoan lên thì máy làm việc ổn định.

Trƣờng hợp 2 : Khoan xuyên dƣơng góc 18,5 o

Hình 4.4Sơ đồ bộ công tác khi khoan xuyên dương 18,5^o

Những thành phần gây lực tại điểm A:

- Trọng lượng bộ công tác.

- Xà ngang.

- Cột dẫn hướng.

- Lực cản khi rút mũi khoan lên

- Xà đỉnh

*Vậy momen gây lật :

A 5,07 5,07 20 Gdt Gmcs Gcdh Gbct Gmk Gxd 18.5 T

Ml A

= M1 + M2 + M3 + M4 + M5

Với :

*M1 là momen lật do trọng lượng bộ công tác, M1 = Gbct.X1

X1 khoảng cách từ bộ công tác đến điểm lật A, X₁ = 4,7 (m) Vậy : M1 = (2.Gm + 2.Gdđ +2.Gđc).X1

= (2.3000 + 2.8000 + 2.8620).4,7 = 184428 (N.m)

*M2 là momen lật do trọng lượng xà ngang, M2 = Gxn.X2

X2 khoảng cách từ tâm xà ngang đến điểm lật A,X2 = 4,7 (m) Vậy M2 = 11000.4,7 = 51700 (N.m)

*M3 là momen lật do trọng lượng cột dẫn hướng, M3 = Gdh.X3

X₃ khoảng cách từ tâm động cơ đến điểm lật A ,X₃ = 4,7 (m) Vậy M₃ = 28000.4,7 = 131600 (N.m)

*M4 là momen lật do trọng lượng xà đỉnh M4 = Gxđ.X4

X4 khoảng cách từ tâm xà đỉnh đến điểm lật A ,X4 =1,5 (m) Vậy M₄ = 3000.1,5 = 4500 (N.m)

*M5 là momen lật do lực căng cáp T

M5 = .X5

X₅ khoảng cách từ tâm xà ngang đến điểm lật A, X₅ = 0,6(m) Vậy M5 =(Gbct + Gxn). .X5 = 31786,6(N.m)

*M₆ là momen lật do lực cản khi rút mũi khoan lên M₆ = F.cos18,5°.X₆ X6 khoảng cách từ tâm buly đến điểm lật A, X6 = 4,7 (m)

Vậy M₆ = 2.30340.cos18,5°.4,7 = 270458,11 (N.m) Ml^A = M1 + M2 + M3 + M4 + M5 = 674472,71 (N.m)

Những thành phần lực chống lật tại điểm A:

- Trọng lượng máy cơ sở. - Trọng lượng đối trọng.

Vậy momen chống lật là : M^Acl = M1' + M2'

Với: M₁' : Momen chống lật do trọng lượng máy, M₁' = G_c. X₁'

X1': Khoảng cách từ trọng tâm máy đến điểm lật A, X1'= 2,535 (m). Vậy momen chống lật do trọng lượng máy gây ra là:

M'1 = 36600.2,535 = 927810 (N.m) M2': Momen chống lật do đối trọng M2' = G_đt.X2'

X2': Khoảng cách từ tâm đối trọng đến điểm lật A, X2'= 5,07 (m) Vậy momen chống lật do đối trọng gây ra là:

M'2 = 30000.5,07= 152100 (N.m) Vậy ta có momen chống lật tại điểm A:

MA

CL = M'₁ + M'₂ = 927810 + 152100 = 1079910 (Nm) Theo điều kiện ổn định thì:

K

M

M

=

Kết luận : với các thông số đã nêu và trong trường hợp khoan xuyên dương 18,5^o thi máy và bộ công tác làm việc ỏn định

Trƣờng hợp 3 : khoan xuyên âm góc 5o

Hình 4.5Sơ đồ bộ công tác khi khoan xuyên âm 5^o

Những thành phần gây lực tại điểm A:

- Trọng lượng bộ công tác.

- Xà ngang.

- Cột dẫn hướng.

- Lực cản khi rút mũi khoan lên

- Xà đỉnh

- Lực căng cáp

*Vậy momen gây lật : M_lA

= M1 + M2 + M3 + M4 + M5

*M1 là momen lật do trọng lượng bộ công tác, M1 = Gbct.X1

T 5

5

Gmcs

Gdt

Gmk

Gbct

Gcdh

Gxd

X1 khoảng cách từ bộ công tác đến điểm lật A,X1 = 1,5 (m) Vậy : M₁ = (2.G_m + 2.G_dđ +2.G_đc).X₁

= (2.3000 + 2.8000 + 2.8620).1,5 = 58860 (N.m) *M2 là momen lật do trọng lượng xà ngang, M2 = Gxn.X2

X2 khoảng cách từ tâm xà ngang đến điểm lật A, X2 = 1,5 (m) Vậy M2 = 11000.1,5 = 16500 (N.m)

*M3 là momen lật do trọng lượng cột dẫn hướng, M3 = Gdh.X3

X3 khoảng cách từ tâm động cơ đến điểm lật A, X3 = 1,5 (m) Vậy M3 = 28000.1,5 = 42000 (N.m)

*M4 là momen lật do trọng lượng xà đỉnh, M4 = G_xđ.X4

X₄ khoảng cách từ tâm xà đỉnh đến điểm lật A, X₄ = 1,74 (m) Vậy M₄ = 3000.1,74 = 5220 (N.m)

*M5 là momen lật do lực căng cáp T, M5 = T.cos5°.X5

X5 khoảng cách từ tâm xà ngang đến điểm lật A, X5 = 1,6 (m) Vậy M₅ =(G_bct + G_xn + F).cos5°.X₅ = 176796,6 (N.m)

*M6 là momen lật do lực cản khi rút mũi khoan lên,M6 = F.cos5°.X6

X6 khoảng cách từ tâm buly đến điểm lật A, X6 = 1,5 (m) Vậy M6 = 2.30340.cos5°.1,5 = 90673,64 (N.m) M_l^A = M₁ + M₂ + M₃ + M₄ + M₅ = 390050,3 (N.m)

Những thành phần lực chống lật tại điểm A:

- Trọng lượng máy cơ sở. - Trọng lượng đối trọng.

Vậy momen chống lật là : M^Acl = M1' + M2'

Với: M₁' : Momen chống lật do trọng lượng máy, M₁' = G_c. X₁' X1': Khoảng cách từ trọng tâm máy đến điểm lật A,X1'= 2,535 (m).

Vậy momen chống lật do trọng lượng máy gây ra là:

M2': Momen chống lật do đối trọng,M2' = Gđt.X2'

X₂': Khoảng cách từ tâm đối trọng đến điểm lật A,X₂'= 5,07 (m) M'2 = 30000.5,07= 152100 (N.m)

Vậy ta có momen chống lật tại điểm A: MA

CL = M'1 + M'2 = 927810 + 152100 = 1079910 (Nm) Theo điều kiện ổn định thì:

K = l A cl A M M =

=

Trƣờng hợp 4 : Tính toán độ ổn định khi di chuyển lên dốc và khi khoan: Khi di chuyển lên dốc :

Hình 4.6Sơ đồ máy cơ sở và bộ công tác khi đi trên mặt phẳng nghiêng

Những thành phần lực gây lật tại điểm A :

- Do đối trọng - Do bộ công tác gây ra

T

Gmk

Gmcs ^Gdt

Gcdh

Gbct

Gxd

- Lực căng dây

M_L(A) = M_đt + M_bct+ M_t

Với : M_đt= Gđt.cos α.Y + G_đt.sin α.X

Y : khoảng cánh từ tâm đối trọng đến điểm lật A , Y = 0,5 m X : khoảng cánh từ tâm đối trọng đến điểm lật A , X = 1,2 m

M_đt = 30000.cos 18,5.0,5 + 30000.sin 18,5.1,2

= 25674,82 N.m

Mbct = Gxđ.sin α.X₁ + Gdh.sin α.X₂ + Gtbk.sin α.X₃ + Gxn.sin α.X₄ Mxđ = Gxđ.sin 18,5.X1 = 28557,4 N.m

X1 : khoảng cách từ tâm xà đỉnh đến điểm lật A ,X1 = 20 m M_dh = G_dh.sin 18,5.X₂ = 124383,4 N.m

X2 : khoảng cách từ cột dẫn hướng đến điểm lật A, X2 = 14 m Mtbk = Gtbk.sin 18,5.X3 = 236569,6 N.m

X3 : khoảng cách từ bộ công tác tới điểm lật A, X3 = 19 m G_tbk = 2.G_mũi + 2.G_{động cơ} + 2. G_cần

= 2.3000 + 2.8000 + 2.8260 = 38520 N Mxn = Gxn.sin 18,5 .X4 = 61081,14 N.m

X4 : khoảng cách từ xà ngang tới điểm lật A , X4 = 17,5 m M_t= ( Gxn + Gbct ).3 = 150720 N.m

M_L(A) = 626986,36 N.m

Những thành phần lực chống lật tại điểm A :

Trọng lượng máy cơ sở Trọng lượng bộ công tác M_CL(A) = M_mcs + M_bct

Mm = Gmcs.cos 18,5.Y

Y : khoảng cách từ máy cơ sở tới điểm lật A Y = 2,535 m Mm = 366000.cos 18,5.2,535 = 879864,17 N

Mbct = cos 18,5.( Gxđ.Y1 + Gdh.Y2 + Gtbk.Y3 + Gxn.Y4)

Y₁ : khoảng cách từ tâm xà đỉnh đến điểm lật A , Y1 = 8,2 m Y2 : khoảng cách từ cột dẫn hướng đến điểm lật A , Y2 = 8,2 m Y3 : khoảng cách từ thiết bị khoan tới điểm lật A Y3 = 8,4 m Y4 : khoảng cách từ xà ngang tới điểm lật A Y4 = 8,4 m Mbct= 641271,62 N.m MCL(A) = 1521135,79 N.m Để xét sự ổn định của máy ta xét tỉ số : l cl M M = 2,4 1,15 36 , 626986 1521135,79

Vậy với các thông số đã nêu và trong trương hợp máy đưng trên mặt phẳng ngangthì máy làm việc ổn định

Khi khoan

Hình 4.7Sơ đồ bộ công tác khi khoan sâu nhất trên mặt phẳng nghiêng

Gmk Gbct Gxd Gcdh Gdt 18. ^Gmcs 5 T A 5,07 3,2 20

Những thành phần lực gây lật tại điểm A :

- Do đối trọng

- Do bộ công tác gây ra - Lực căng dây

- Do lực cản của đất tác dụng lên mũi khoan khi khoan xuống ML(A) = M_đt + Mbct + Mt + Mc

Với : M_đt= Gđt.cos α.Y + Gđt.sin α.X

Y : khoảng cánh từ tâm đối trọng đến điểm lật A , Y = 0,5 m X : khoảng cánh từ tâm đối trọng đến điểm lật A , X = 1,2 m

M_đt = 30000.cos 18,5.0,5 + 30000.sin 18,5.1,2 = 25674,82 N.m

Mbct = Gxđ.sin α.X₁ + Gdh.sin α.X₂ + Gtbk.sin α.X₃ + Gxn.sin α.X₄ Mxđ = Gxđ.sin 18,5.X1 = 28557,4 N.m

X1 : khoảng cách từ tâm xà đỉnh đến điểm lật A ,X1 = 20 m M_dh = G_dh.sin 18,5.X₂ = 124383,4 N.m

X2 : khoảng cách từ cột dẫn hướng đến điểm lật A, X2 = 14 m Mtbk = Gtbk.sin 18,5.X3 = 236569,6 N.m

X3 : khoảng cách từ bộ công tác tới điểm lật A, X3 = 19 m G_tbk = 2.G_mũi + 2.G_{động cơ} + 2. G_cần

= 2.3000 + 2.8000 + 2.8260 = 38520 N Mxn = Gxn.sin 18,5 .X4 = 61081,14 N.m

X4 : khoảng cách từ xà ngang tới điểm lật A , X4 = 17,5 m Mt = ( Gxn + Gbct ).3 = 150720 N.m

M_c = P_c.a

a : khoảng cách từ mũi khoan tới điểm lật A, a = 8,4 m Mc = 248860,87 N.m

Những thành phần lực chống lật tại điểm A :

Trọng lượng máy cơ sở Trọng lượng bộ công tác MCL(A) = Mmcs + Mbct

Mm = Gmcs.cos 18,5.Y

Y : khoảng cách từ máy cơ sở tới điểm lật A Y = 2,535 m Mm = 366000.cos 18,5.2,535 = 879864,17 N.m

Mbct = cos 18,5.( Gxđ.Y1 + Gdh.Y2 + Gtbk.Y3 + Gxn.Y4 )

Y1 : khoảng cách từ tâm xà đỉnh đến điểm lật A , Y1 = 8,2 m Y2 : khoảng cách từ cột dẫn hướng đến điểm lật A , Y2 = 8,2 m Y₃ : khoảng cách từ thiết bị khoan tới điểm lật A Y3 = 8,4 m Y4 : khoảng cách từ xà ngang tới điểm lật A Y4 = 8,4 m Mbct = 641271,62 N.m Mcl(A) = 1521135,79 N.m Để xét sự ổn định của máy ta xét tỉ số : l cl M M = 1,66 1,15 914367,23 1521135,79

Vậy với các thông số đã nêu và trong trường hợp máy khoan trên mặt dốc như trên thì máy làm việc ổn định

Trƣờng hợp 5:

Máy khoan di chuyển xuống dốc nghiêng α và khi khoan đến độ sâu lớn nhất và rút mũi khoan lên.

Hình 4.8Sơ đồ bộ công tác và máy cơ sở khi xuống dốc

Những thành phần gây lật:

- Do bộ công tác ( 2 động cơ, 2 mũi khoan, 2 cột dẫn động khoan ) - Do xà đỉnh

- Do xà ngang