Bài giảng Máy xây dựng: Chương 1 - Lê Hồng Quân

Bài giảng Máy xây dựng chương 1 Khái niệm chung máy xây dựng, cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm và phân loại máy xây dựng; cấu tạo chung của máy xây dựng; các loại động cơ dùng trong máy xây dựng; truyền động trong máy xây dựng;...Mời các bạn cùng tham khảo!

COURSE TITLE: HEAVY EQUIPMENTS IN CIVIL ENGINEERING

OR CONSTRUCTION MACHINE ( 30 CLASSES ) Course Instructor : Hong - Quan LE – Department of Construction

Mechanical Engineering- National University of Civil Engineering

E-mail: lehquandhxd-at-gmail-dot-com; Cellphone: 0912376419

Course Hours: Mon 123 and Fri 456

Course Place: Room no 31, H2 Building

References: (in vietnamese)

[1] Máy Xây dựng – Lưu bá Thuận

NXB XD

[2] MXD Phần bài tập- Phạm Quang Dũng – NXB KHKT-1998

1 Instructor: Lê Hồng Quân- University

of Civil Engineering

+ Midterm Exam (45 minutes) 60 %

- Final grade including:

+ Final Exam (60 minutes) 60 %

Note: Students will have to complete an assignment as a prerequisite

before taking the final exam

2 Instructor: Lê Hồng Quân- University

of Civil Engineering

MÁY XÂY DỰNG ( 30 tiết )

Cán bộ giảng dạy : Lê Hồng Quân – Khoa Cơ khí Xây Trường Đại học Xây dựng E-mail: lehquandhxd@gmail com Mobile: 0912376419

dựng-Tài liệu tham khảo :

[1] Máy Xây dựng – Lưu Bá Thuận và các tác giả -

NXB XD-Hà nội

[2] MXD Phần bài tập- Phạm Quang Dũng –

NXB KHKT-1998

3 Instructor: Lê Hồng Quân- University

of Civil Engineering

ĐIỂM THI MÔN HỌC

Điểm thi của sinh viên sẽ được đánh giá theo các trọng số như sau:

- ĐIỂM QUÁ TRÌNH MÔN HỌC :

1/ Tham dự môn học trên lớp (điểm danh) : A

lehquandhxd@gmail.com

NO PAIN, NO GAIN !

5 Instructor: Lê Hồng Quân- University

of Civil Engineering

CHƯƠNG I KHÁI NIỆM CHUNG MÁY XÂY DỰNG

§1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI MÁY XÂY DỰNG

1.1.Khái niệm : MXD là danh từ chung để chỉ tất cả các máy và thiết bị

dùng trong lĩnh vực xây dựng cơ bản : dân dụng và công nghiệp , giao

thông , thủy lợi ,

1.2 Phân loại : MXD đa dạng, nhiều chủng loại, trong xd chủ yếu phân

loại theo công dụng là chính

+ Theo công dụng : 1/.Máy phát lực :

Cung cấp năng lượng cho cho các máy khác làm việc

2/.Máy vận chuyển :

Vận chuyển người , hàng hoá , vật liệu ,thiết bị ,máy móc trong và ngoài công trường

6 Instructor: Lê Hồng Quân- University

of Civil Engineering

a/ Máy vận chuyển ngang : Phương vận chuyển song song với mặt

đất

Vận chuyển bằng đường bộ : Ôtô , máy kéo , và các phương tiện

chuyên dùng khác

Vận chuyển bằng đường sắt : Tầu hoả , xe goòng

Vận chuyển bằng đường thuỷ : Tầu thuỷ , sà lan , thuyền ,

Vận chuyển bằng đường không : Máy bay , kinh khí cầu ,

b/.Máy vận chuyển lên cao : Phương vận chuyển theo phương thẳng

đứng hoặc gần thẳng đứng

Các thiết bị nâng đơn giản : Ròng rọc ( pu li -poulié) và hệ

thống ròng rọc (palăng cáp) , Các loại kích , palăng , tời

Máy nâng trong xây dựng : Vận thăng , thang máy công trường

Cần trục : Các loại cần trục nhỏ , cần trục tháp , cần trục tự hành

vạn năng , cổng trục , cầu trục , cần trục dây cáp , cần trục cổ ngỗng ,

7 Instructor: Lê Hồng Quân- University

of Civil Engineering

c/.Máy vận chuyển liên tục : Phương vận chuyển có thể ngang ,

nghiêng , thẳng đứng Đặc điểm của loại vận chuyển này là : Người

và vật liệu được vận chuyển liên tục

Bao gồm : Băng tải , gầu tải , vít tải ,

d/.Máy xếp dỡ :

Thường vận chuyển ở cự li ngắn , phục vụ công tác xếp dỡ ở ga tầu , bến cảng

Máy xúc lật , máy xếp dỡ công tơ nơ , xe nâng hàng ,

3/.Máy làm đất : Tất cả các máy phục vụ thi công đất

a/.Máy chuẩn bị mặt bằng : Máy cắt xén bụi rậm , máy nhổ gốc cây ,

máy xới ,

b/.Máy đào đất : Máy đào một gầu ( gầu thuận , gầu nghịch , ) , máy

đào nhiều gầu

c/.Máy đào chuyển đất : Máy ủi , máy cạp

8 Instructor: Lê Hồng Quân- University

of Civil Engineering

b/.Thiết bị tạo lỗ thi công cọc nhồi : Máy khoan xoắn ruột gà ,

máy khoan xoay , máy khoan gầu ngoạm ,

6/.Máy làm bê tông : Các loại máy phục vụ công tác bê tông cốt thép

Máy trộn bê tông : Máy trộn tự do , máy trộn cưỡng bức

Máy đầm bê tông : Máy đầm bàn , máy đầm dùi ,

Máy bơm bê tông : Loại 2 pit tông thuỷ lực có van hình chữ S ,

loại rô to ruột mềm

Máy vận chuyển bê tông

10 Instructor: Lê Hồng Quân- University

of Civil Engineering

7/.Các loại máy chuyên dùng khác :

Máy hoàn thiện : Máy xoa , máy trát , máy tạo vân hoa ,

Máy thi công dưới nước : Máy hút bùn , tàu cuốc ,

Máy rải bê tông và bê tông nhựa

+Phân loại theo động cơ trang bị trên máy

+ Phân loại theo cơ cấu di chuyển ,

§2.CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY XÂY DỰNG

a/ Động cơ (nguồn động lực)

of Civil Engineering

§3 CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ DÙNG TRONG MÁY XÂY DỰNG

Chủ yếu có hai loại : Động cơ đốt trong và động cơ điện

3.1 ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (Internal Combustion Engine)

Có hai loại : Động cơ xăng và động cơ dầu ( diesel )

Được dùng nhiều trong các máy xây dựng làm việc cơ động , luôn thay đổi quỹ đạo chuyển động

a/ Ƣu điểm :

+ Độc lập với nguồn năng lượng

- Hiệu suất thấp hơn so với động cơ điện

- Không tự thay đổi chiều quay của trục động cơ

- Khả năng vượt tải kém

- Ô nhiểm môi trường : tiếng ồn , khí thải

- Khởi động chậm Instructor: Lê Hồng Quân- University 12

of Civil Engineering

3.2 ĐỘNG CƠ ĐIỆN (Electric Motors)

Các loại động cơ điện :

Động cơ điện một chiều : kích thích nối tiếp, song song và hỗn hợp

Ký hiệu D-C (Direct Current)

Động cơ điện xoay chiều 3 pha : A-C (Alternating Current)

+ Không đồng bộ (n # n1): (three-phase asynchronous motor)

- Lồng sóc (squirrel -cage induction motor)

- Dây cuốn (winding motor)

+ Đồng bộ (n=n1) (three-phase synchronous motor)

a/.Ƣu điểm :

+ Hiệu suất cao ( 80% )

+ Kích thước nhỏ gọn + Khả năng vượt tải lớn + Khởi động nhanh

+ Dễ tự động hoá + Không gây ô nhiểm môi trường + Dễ dàng thay đổi chiều quay của trục động cơ

13 Instructor: Lê Hồng Quân- University

of Civil Engineering

b/ Nhƣợc điểm :

- Phụ thuộc vào nguồn điện lưới Do đó chỉ sử dụng cho các loại máy xây dựng làm việc tĩnh tại hoặc di chuyển theo một tuyến nhất định : Máy nghiền đá , máy trộn bê tông , cần trục tháp , cầu trục ,

cổng trục ,

- Khó thay đổi tốc độ quay của trục động cơ

- mô men khởi động nhỏ

- Đòi hỏi an toàn nghiêm ngặt

3.3 CÁCH BỐ TRÍ ĐỘNG CƠ TRÊN MÁY XÂY DỰNG

a/ Bố trí một động cơ (dẫn động chung)

Thường dùng động cơ diesel cho các loại máy cở nhỏ và trung bình ,

cơ động trên công trường Sơ đồ bố trí :

- Hiệu suất truyền động thấp

- Động cơ hỏng thì máy phải ngừng hoạt động

- Kết cấu cồng kềnh; - không phụ thuộc vào nguồn điện

b/ Bố trí nhiều động cơ (dẫn động riêng)

Thường bố trí động cơ điện hoặc động cơ thủy lực cho các máy làm

việc tĩnh tại hoặc di chuyển theo một tuyến nhất định : Cần trục tháp , cầu trục , máy trộn bê tông

Sơ đồ bố trí : TĐCK Cơ cấu 1

M2 TĐCK Cơ cấu 2 M3 TĐCK Cơ cấu 3 M1

15

Đặc điểm:

- Hệ số sử dụng công suất thiết bị không cao

3.4 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

16

1 Chọn động cơ phải đảm bảo các yêu cầu:

- Phải đảm bảo mô men quay lớn nhất đủ để khởi động cơ cấu với gia tốc cho trước

- Động cơ không bị nóng quá giới hạn cho phép ở điều kiện làm việc xấu nhất

- Công suất động cơ không được chọn quá lớn sẽ gây ra gia tốc mở máy lớn và

không kinh tế

2 Cách chọn:

Chọn động cơ điện thường căn cứ vào công suất cản tĩnh N t và chế độ làm việc của

cơ cấu, cụ thể là cường độ sử dụng thực tế CĐ%

- Công suất động cơ được chọn Nđc ≥ Nt trong đó Nt = Mt.nđc/9550 (KW)

- Riêng đối với cơ cấu nâng, do tải thay đổi ít khi đạt định mức nên có thể chọn xấp

§4 TRUYỀN ĐỘNG TRONG MÁY XÂY DỰNG

+ Phân loại :Theo phương pháp truyền năng lượng :

-Truyền động cơ khí

-Truyền động thuỷ lực

-Truyền động khí nén

-Truyền động điện

-Truyền động hỗn hợp (cơ -thủy lực, cơ -khí nén, cơ –điện)

+ Công dụng :Truyền động từ động cơ tới các cơ cấu và bộ phận công tác của máy Cho phép biến đổi : Tốc độ , lực và mô men , dạng

truyền động, quy luật truyền động

Lý do cần trang bị bộ truyền nối giữa động cơ và cơ cấu công tác :

-Tốc độ của các cơ cấu công tác đòi hỏi khác nhau, nhưng tốc độ động

cơ cố định theo tiêu chuẩn

-Cần truyển động từ 1 động cơ tới nhiều cơ cấu công tác với tốc độ khác nhau Cần thay đổi quy luật hoặc dạng chuyển động

-Điều kiện an toàn, khuôn khổ kích thước của máy 17

4.1 TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

Truyền cơ năng từ trục ra của động cơ tới các bộ phận công tác

+ Phân loại : Theo nguyên lý làm việc có 3 loại

-Truyền động ma sát : Trực tiếp(bánh ma sát với nhau), gián tiếp (thông qua đai truyền)

-Truyền động ăn khớp :Trực tiếp (bánh răng, bánh vít), gián tiếp (xích…)

4.1.1 TRUYỀN ĐỘNG ĐAI (BELT DRIVE)

Là truyền động ma sát gián tiếp Nhờ ma sát sinh ra giữa đai và bánh đai để truyền chuyển động từ phần chủ động sang phần bị động

a/.Phân loại :

Theo vị trí tương đối giữa hai trục :

+Truyền động đai thường ( thẳng ) : Giữa 2 trục song song và cùng

chiều

+Truyền động đai chéo : Giữa hai trục song song và ngược chiều

19 Instructor: Lê Hồng Quân- University

of Civil Engineering

+Truyền động đai nửa chéo : Giữa hai trục chéo nhau trong không gian

+Truyền động đai vuông góc : Giữa 2 trục vuông góc trong không gian

20 Instructor: Lê Hồng Quân- University

of Civil Engineering

b/ Cấu tạo chung bộ truyền đai và các thông số cơ bản

+ Khoảng cách giữa 2 trục : A +D1;D2- Đường kính bánh đai ;

Đai dẹt:

Đai thang : Đai tròn : Đai răng cưa

22

α1, α2 - góc ôm của dây đai trên các bánh đai chủ động và bị động (rad)

- Để tạo được lực ma sát trong bộ truyền đai thì phải căng đai Lực căng ban đầu

trong bộ truyền đai S0 =(S1+S2)/2

- Điều kiện để truyền lực bằng ma sát:Lực vòng(tiếp tuyến với bánh đai) P ≤S2(e fα -1)

c/.Ƣu nhƣợc điểm bộ truyền đai

- Ƣu điểm : +Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ

+ Đóng vai trò như cơ cấu an toàn cho hệ truyền lực và động cơ khi bị quá tải (do đai có thể trượt trơn được)

+Truyền động êm do vật liệu làm dây đai có tính đàn hồi tốt

+Khoảng cách truyền giữa 2 trục lớn (đến 8m)

Sơ đồ bộ truyền đai

23

4.1.2 TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG (GEAR DRIVE):

Dùng để truyền chuyển động hoặc thay đổi dạng chuyển động nhờ

sự ăn khớp của các răng trên bánh răng hoặc trên thanh răng

Phân loại :

- Theo vị trí tương đối giữa các trục :

+ Truyền chuyển động giữa hai trục song song :

- Dùng truyền động bánh răng trụ ăn khớp ngoài

- Dùng truyền động bánh răng trụ ăn khớp trong

+ Truyền chuyển động giữa hai trục cắt nhau :

Dùng truyền động bánh răng nón ( răng thẳng hoặc răng cong )

+ Truyền động giữa hai trục chéo nhau :

Dùng truyền động bánh răng trụ chéo

+ Truyền động bánh răng – thanh răng

- Theo vị trí của răng so với đường sinh :

+Ưu điểm :

-Kích thước nhỏ gọn

-Khả năng chịu tải lớn

-Hiệu suất cao η=0,97~0,99

-Tuổi thọ cao , tin cậy

25

- Một số hình ảnh về các dạng truyền động bánh răng :

26

Bánh răng trụ răng thẳng(external spur-gears) Bánh răng trụ răng thẳng ăn khớp trong

(internal spur gears drive)

Bánh răng trụ răng cong (helical gears drive) Bánh răng trụ răng chữ V (double crossed

helical gears drive)

- Một số hình ảnh về các dạng truyền động bánh răng (tiếp theo):

27 Bánh răng côn răng thẳng (bevel-gear) Bánh răng côn răng cong (spiral bevel-gear)

Bánh răng- thanh răng (rack-pinion drive)

Sơ đồ ăn khớp dạng răng thân khai và các thông số cơ bản :

4.1.3 TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT-BÁNH VÍT(worm- gear & shaft drive)

Truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau ( 900 )

Môđun : m = t / ; t- bước ren của

trục vít=bước ngang của răng vít

+Tỷ số truyền lớn (i =200)

- Nhƣợc điểm

:

+Hiệu suất thấp η=0.75 +Sử dụng vật liệu đắt tiền làm bánh vít

Số răng trên trục vít = số mối ren =z1=1->3

Số răng trên bánh vít: z2=(50->200)

A

Khi trục vít quay đc 1 vòng thì b vít quay được số răng= số mối ren của trục vít 29

4.1.4 TRUYỀN ĐỘNG XÍCH ( CHAIN DRIVE)

+Các thông số cơ bản

Cấu tạo xích ống con lăn

-i ổn định , không trượt -Hiệu suất cao η=0.98 -Lực tác dụng lên ổ nhỏ hơn bộ truyền đai -Có thể truyền cho nhiều cơ cấu cùng một lúc

- Xích và đĩa xích đã được tiêu chuẩn hóa

Nhƣợc điểm :

-Chế tạo , lắp ráp , chăm sóc phức tạp -Chóng mòn

- Làm việc ồn -Gía thành cao

4.1.5 TRUYỀN ĐỘNG CÁP (CABLE DRIVE)

+Công dụng :Biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của

cáp, thường được sử dụng trong :-Tời nâng ;-Thang máy

-Di chuyển xe con của cần trục tháp có tay cần nằm ngang

mang vật

Dây cáp

+ Các bộ phận chủ yếu trong truyền động cáp :

*Tính chọn

-CÁP THÉP (CABLE, WIRE ROPE)

*Phân loại : Cáp bện xuôi(chiều bện của các sợi trùng với chiều bện

của các dánh quanh lõi) , cáp bện chéo , cáp bện hỗn hợp

*Công dụng : Dùng để kéo , nâng vật , buộc và neo giữ

2

3

1.Sợi thép con có d=0,5 3mm 2.Dánh cáp ( bó cáp )

3.Lõi cáp ( sợi đay hoặc animang

để cho cáp dễ uốn và lưu giữ chất bôi trơn )

R  Smax n

n = 5 12 đối với tời máy và thang máy

n = 3,5 4,5 đối với tời quay tay

R- Lực kéo đứt cho phép- do nhà chế tạo qui định

Smax- Lực căng cáp lớn nhất không kể tải trọng động

n- Hệ số an toàn bền của cáp

Cáp bị phá hỏng do bán kính uốn cong và số lần uốn cong => phải thỏa mãn đk D≥e.dc hoặc

Dtg ≥(e-1)dc với e=(14 – 40) là hệ số phụ thuộc vào dạng dẫn động, chế độ làm việc và loại máy; dc là đường kính cáp(mm); D là đường kính tang và puly tính đến tâm lớp cáp thứ nhất

(mm); Dtg là đường kính tang và puly tiếp xúc với cáp (mm)

*Ký hiệu S 19 x 6 + 1

32

* ) MỘT SỐ QUI ĐỊNH AN TOÀN KHI SỬ DỤNG CÁP THÉP

- Không được nối cáp để tăng chiều dài khi muốn tăng chiều cao nâng vật

33

- Các chi tiết để cố định đầu cáp trên các trục, trên tang phải đủ bền và có độ tin cậy cao

- Phải kiểm tra bảo dưỡng, bôi trơn định kỳ cho cáp theo qui định trong tiêu chuẩn

- Phải thường xuyên kiểm tra số sợi thép bị đứt trên một bước chiều dài của cáp (bước bện), nếu số sợi đứt vượt quá so với qui định thì phải thay cáp

Ví dụ: với cáp 6 dánh (6x19=144), khi hệ số an toàn n<6 thì số sợi đứt cho phép trên

một bước bện với cáp bện xuôi là 6 và cáp bện chéo là 12

Các qui định khác có thể tham khảo thêm trong TCVN 4244-86

Instructor: Lê Hồng Quân- University

of Civil Engineering

CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH ĐẦU CÁP VỚI TRỤC, CHỐT

- Phương pháp dùng ống côn và đổ chì; - Phương pháp dùng bu lông chữ u (số

lượng bu lông ≥3 và tùy thuộc vào d c );

- Phương pháp tết cáp ( dùng sợi thép

cuốn ngoài 1 đoạn = (20-25) d c ); - Phương pháp dùng khóa chêm

http://210.245.85.186/~hpuong/index.php?option=com_virtuemart&Itemid=92

Dùng cóc kẹp cáp (cable clamb) và vòng lót để đỡ cáp (khoảng cách giữa các bu lông và chiều dài đầu cáp tự do ≥6d c )

- PULY (PULLEY):

*Phân loại : Theo công dụng có: puly cố định (để thay đổi hướng đi của cáp), puly

di động (để giảm lực căng cáp), puly cân bằng (điều chỉnh tốc độ rút cáp khi có sự xô

Khi làm việc thì puly sẽ

quay cùng với vòng ngoài

của ổ còn trục puly và vòng

trong của ổ sẽ được cố định

*Các thông số cơ bản:

- Đường kính puly tiếp xúc với cáp: Dp ≥ (e-1)dc; với puly cân bằng Dpl = (0,6-0,8)Dp

- Chiều sâu của rãnh đặt cáp : hp ≥ (1,5-2,5)dc; trường hợp đặc biệt hp = 5dc (puly đặt

ở đầu cần của các cần trục hoặc máy đào gầu ngoạm, gầu dây)

- Góc nghiêng giữa hai thành bên của rãnh puly: φp = 40 0 - 60 0 ;

- Đáy rãnh puly là một cung tròn có bán kính : rp = (0,5- 0,6)dc ; Chiều rộng phía trên của rãnh puly b =(2- 2,5)dc

Trong các biểu thức trên: e=(14 – 40) là hệ số phụ thuộc vào dạng dẫn động, chế độ làm việc và loại máy (tra bảng trong tiêu chuẩn); dc là đường kính cáp (mm);

HÌNH ẢNH PULY ĐƢỢC SỬ DỤNG TRÊN MÁY XÂY DỰNG:

37

 =60 

KẾT CẤU CỦA PULY

- TANG (DRUM):

*Công dụng : cuốn cáp, biến chuyển động quay của tang thành chuyển

động tịnh tiến của cáp, đồng thời truyền lực tới cáp và các bộ phận khác

*Phân loại : Theo cấu tạo bề mặt tang có 2 loại : Tang trơn (cuốn nhiều lớp cáp) và tang có rãnh (cuốn một lớp cáp) Ngoài ra còn có: Tang

đơn (có 1 đầu cáp cuốn lên tang) và tang kép (2 đầu cáp cuốn lên tang).

*Cấu tạo tang

- Bước cáp : + Đối với tang có rãnh t = dc+ ( 0,003 0,004 ) , m

+ Đối với tang trơn t = dc , m

*Các thông số cơ bản của tang (tiếp theo):

- Dung lượng của cáp cuốn vào tang: L = π(Dt +mdc)mZ

- Chiều dài làm việc của cáp cuốn lên tang: Lc=H.a +(1,5-2)π (Dt+dc)< L

Dt là đường kính tang tiếp xúc với cáp; dc là đường kính cáp (m); m là số lớp cáp cuốn lên tang; H là chiều cao nâng lớn nhất (m); a là bội suất

palăng; (1,5-2) là số vòng cáp giảm tải cho đầu kẹp cáp

40

Chú ý: Khi chọn tời chọn theo Dt ; L0

*Chọn Dt: Chọn theo đường kính của cáp : Dt = ( 14 40 )dc

*Chọn chiều dài làm việc của tang L0 : Xuất phát từ chiều dài làm

việc của cáp Lc => Z =>L0

Instructor: Lê Hồng Quân- University

of Civil Engineering