Chương 3 Máy Xúc Gạt.pdf

Máy xây dựng  Trang 61  Chương 3 MÁY XÚC MÁY GẠT MÁY LÀM ĐẤT Máy xúc, máy gạt là những máy chủ yếu trong nhóm máy làm đất Công tác làm đất là một trong những thành phần của phần lớn các công trình x[.]

Chương 3 MÁY XÚC - MÁY GẠT - MÁY LÀM ĐẤT

Máy xúc, máy gạt là những máy chủ yếu trong nhóm máy làm đất Công tác làm đất là một trong những thành phần của phần lớn các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, công trình giao thông, thuỷ lợi Đó là một công việc nặng nhọc và chiếm khối lượng lớn: 1m3 công trình công nghiệp thường phải có 1,5  2m3 công làm đất, hay 1m3 công trình dân dụng có 0,5m3 công làm đất Trong các công trình đó đất là đối tượng thi công với những mục đích và phương pháp rất khác nhau, nhưng xét cho kỹ ta có thể thu gọn trong các khâu sau: đào, vận chuyển, đắp, san bằng và đầm lèn

Giá thành công làm đất chiếm tới 10  15% tổng giá thành công trình xây dựng Vì vậy công việc cơ giới hoá công tác làm đất ngày càng được đẩy mạnh ở nước ta, nhằm đảm bảo được: Chất lượng công trình; Rút ngắn thời gian thi công; Hạ giá thành công trình; Giảm nhẹ sức lao động của con người

Phần lớn bộ công tác của máy làm đất vừa làm nhiệm vụ đào phá đất vừa làm nhiệm vụ

di chuyển đất Việc san và đầm lèn để giảm thể tích và tăng khối lợng riêng (tỷ trọng) của đất thường sử dụng máy chuyên dùng và một phần có thể nhờ chính trọng lượng bản thân máy đào chuyển đất trong quá trình làm việc

Có nhiều cách để phân loại máy làm đất, nhưng chủ yếu người ta thường phân theo công dụng của chúng Trong xây dựng thường sử dụng những loại máy làm đất sau:

 Máy đào đất (hay máy xúc): có máy đào một gầu hay máy đào nhiều gầu; dùng để đào, xúc đất đổ vào phương tiện vận chuyển hoặc đổ thành đống

 Máy đào chuyển: là những máy đào đất rồi gom lại thành đống hay chuyển đi và san thành từng lớp

3.1 Máy xúc một gầu (máy đào một gầu)

3.1.1 Công dụng và phân loại

Công dụng: Máy xúc một gầu gồm nhiều loại và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác

nhau Trong khai thác mỏ hay xây dựng, máy xúc là thiết bị cơ bản làm nhiệm vụ đào xúc hay xúc bốc đất đá chất lên các phương tiện vận tải

Đa số các trường hợp, đất đá hay khoáng sản rắn cần được làm tơi bằng khoan nổ mìn trước khi xúc bốc Khi đất đá hay khoáng sản có độ kiên cố thấp (f  4), máy xúc có thể đào xúc trực tiếp, không cần nổ mìn làm tơi

Thông thường trên các mặt tầng khai thác, máy xúc đất đá đã nổ mìn hoặc đào xúc trực tiếp rồi đổ ngay lên thiết bị vận tải đi kèm như ô tô, tàu hoả, goòng, để vận tải ra bãi thải hoặc đến nơi tập kết, kho bãi

Trong một số trường hợp máy xúc được bố trí theo dây chuyền để xúc chuyền từ tầng dưới lên tầng trên Hoặc có thể xúc đổ trực tiếp ra bãi thải

Ngoài ra, máy xúc còn được dùng tại các bến cảng, kho, bãi để xúc vật liệu rời như than, cát, sỏi, lên và xuống các phương tiện vận tải

Phân loại: Máy xúc một gầu là loại phổ biến hiện nay, chúng rất đa dạng về kết cấu, hoạt

động và công dụng Có thể dựa theo những đặc trưng sau:

a) Theo đặc tính của bộ phận công tác: chia ra 4 loại: Máy xúc gầu thuận; máy xúc

gầu ngược; máy xúc gầu kéo và máy xúc gầu ngoạm

b) Theo dung tích gầu: có thể phân chia máy xúc ra ba loại:

- Loại nhỏ: có dung tích gầu xúc dưới 2 m3

- Loại trung bình: có dung tích gầu xúc từ 2  8 m3

- Loại lớn: có dung tích gầu xúc lớn hơn 8 m3

c) Theo khả năng thay thế thiết bị làm việc, máy xúc được chia ra:

- Máy xúc vạn năng: khi thay thế được bốn loại thiết bị làm việc trở lên

- Máy xúc bán vạn năng: khi thay thế được tới ba loại thiết bị làm việc

- Máy xúc chuyên dùng: chỉ có một loại thiết bị làm việc

d) Theo cách di chuyển, máy xúc được chia thành các loại sau:

- Loại di chuyển bằng xích bản,

- Loại di chuyển bằng bánh hơi,

- Loại di chuyển bằng cơ cấu bước

e) Theo công dụng, máy xúc được chia thành:

- Máy xúc xây dựng: thường là loại máy xúc nhỏ, vạn năng hay bán vạn năng, điều khiển bằng cáp hoặc thuỷ lực, xúc thuận hay ngược Để dễ cơ động nhóm máy xúc này thường có cơ cấu di chuyển bằng bánh hơi

- Máy xúc khai thác: dùng trên các mỏ lộ thiên, thường là loại trung bình và lớn,

di chuyển bằng xích Loại máy xúc trung bình có thể có cả hai dạng cáp và thuỷ lực Loại lớn thường là loại cáp vì tầm hoạt động xa

Một số máy xúc khai thác của Nga như: ЭКΓ 4,6; 5; 6; 8

- Máy xúc bóc: là loại lớn, thực hiện xúc thuận, hoạt động bằng cáp, di chuyển bằng xích, dùng đào - xúc trực tiếp đất đá trên các mỏ lộ thiên

3.1.2- Kết cấu và hoạt động của máy xúc một gầu

a Máy xúc gầu thuận

Máy xúc gầu thuận là loại máy xúc làm việc theo chu kỳ, máy tiến hành xúc phía trên nền đứng, xúc từ dưới lên và ra phía trước Máy xúc gầu thuận có hai dạng: dạng máy xúc cáp

và dạng máy xúc thuỷ lực

Hình 3-1 Máy xúc ЭКΓ 8И

*) Loại máy xúc cáp

Y3

Hình 3-2 Máy xúc cáp

1 Gầu xúc; 2 Tay gầu; 3 Cáp mở đáy gầu; 4 Ổ yên đỡ; cơ cauaus đẩy gầu; 6 Cần máy; 7 Cáp nâng

gầu; 8 Cáp cần; 9.Thân máy; 10 Bộ phận di chuyển

Sơ đồ kết cấu và hoạt động của máy xúc cáp một gầu thuận nêu trên hình 3-2 Gầu xúc

1 gắn cứng với tay gầu 2 Tay gầu nằm trong khớp trượt (ổ yên đỡ) 4 lắp trên cần máy 6 Nhờ khớp trượt, tay gầu vừa có thể trượt ra và vừa có thể quay Cần máy 3 liên kết bản lề với thân máy 9 và được giữ nghiêng hoặc nâng hạ để thay đổi góc nghiêng  nhờ hệ thống cáp cần 8 Gầu được giữ ở trạng thái treo hoặc nâng hạ bởi cáp 7 của tời nâng Thân máy 9 là khoang lắp đặt các thiết bị nguồn dẫn động, điều khiển, ca bin, Thân máy lắp trên bộ phận di chuyển

10 và có thể quay tương đối quanh trục thẳng đứng Bộ phận di chuyển 10 để di chuyển vị trí làm việc

Quá trình làm việc của máy xúc như sau: trước tiên dùng máy gạt san gạt mặt nền nơi máy đứng để xúc, gọt và tu sửa khoang đào Tiếp đó máy di chuyển đến nơi làm việc Vị trí máy đứng sao cho không quá gần gương xúc nhưng cũng không quá xa Khi hoạt động, bộ phận di chuyển đứng cố định, chỉ di chuyển đến vị trí tiếp theo khi máy đã xúc hết tầm với Máy xúc hoạt động theo chu kỳ Thời gian chu kỳ xúc lý thuyết là 22  30s, gồm các giai đoạn: Xúc (đào-xúc), quay đổ, đổ tải và quay về vị trí xúc

Gầu bắt đầu xúc từ vị trí I ngang nền đứng, là điểm gần máy nhất (hình 3-3) Máy đứng sao cho tại đây gầu xúc không va chạm vào máy Trong quá trình xúc, gầu thực hiện đồng thời hai chuyển động: đi lên do lực kéo của cáp nâng 4 và tiến sâu vào gương do lực đẩy của tay gầu 2 nhận được từ cơ cấu đẩy của máy Quỹ đạo xúc của gầu có dạng đường cong phụ thuộc vào sự phối hợp hai chuyển động trên

Gầu kết thúc xúc tại vị trí II, là điểm cao nhất của gương xúc Chiều dày lát xúc được xác định sao cho khi xúc từ I đến II gầu xúc được đầy gầu Gầu tiếp tục chuyển động vượt ra khỏi điểm II

Ra khỏi gương xúc, gầu được giữ ở trạng thái treo, thân máy được điều khiển quay quanh trục thẳng đứng đưa gầu đến vị trí đổ tải Thiết bị nhận tải 8 là ô tô hay tầu hoả và thường ở bên sườn máy Tuỳ thuộc vào chiều cao đổ tải mà trong quá trình quay, gầu còn được điều khiển nâng lên hay hạ xuống để tránh va chạm vào thiết bị vận tải hoặc tránh đổ tải

từ độ cao quá lớn

Việc đổ tải được thực hiện bằng cách mở đáy gầu để đất đá rơi tự do xuống phương tiện vận tải, do đó thời gian đổ tải của máy ngắn

Sau khi đổ tải, máy quay đưa gầu về vị trí xúc ban đầu, lúc này kết hợp với hạ thấp gầu dần sao cho có thể bắt đầu xúc từ vị trí I Khi bắt đầu xúc, đáy gầu đóng lại Chu kỳ xúc lặp lại Khi máy làm việc cần máy được giữ cố định

Tại mỗi vị trí đứng, máy xúc hay đào - xúc lần lượt từng lớp theo chiều từ A đến B Khi gương xúc tiến xa quá tầm với, máy được điều khiển tiến gần vào gương

Máy di chuyển theo chu kỳ còn khi làm việc máy đứng cố định hướng vào gương xúc Các thông số hoạt động của máy xúc gồm: Bán kính xúc Rx, chiều cao xúc Hx, bán kính

đổ tải Rđ, chiều cao đổ tải Hd Những giá trị lớn nhất của các thông số trên cho biết khả năng hoạt động của máy: Rxmax và Hxmax là tầm xa xúc và chiều cao xúc lớn nhất; Rdmax và Hdmax là tầm xa đổ tải giới hạn Những thông số này làm căn cứ để xác định chiều cao gương tầng xúc sao cho phải nhỏ hơn Hxmax và chiều rộng mặt tầng xúc (hay chiều rộng khoang đào) 1 phải nhỏ hơn hai lần Rxmax Trong trường hợp đổ tải lên trên thì chiều cao tầng xúc còn phụ thuộc vào chiều cao đổ lớn nhất Hdmax

Thông thường điểm đổ tải ở bên sườn máy để góc quay máy nhỏ, nằm trong khoảng trên dưới 900 Rất ít trường hợp đổ tải ra phía sau, khi đó góc quay đến 1800 Thông số Rdmax

và Rdmin xác định vị trí thiết bị vận tải hợp lý sao cho không quá xa và không va đập vào máy

*) Loại máy xúc thuỷ lực

Sơ đồ kết cấu phần công tác loại máy xúc thủy lực nêu trên hình 3-3a Gầu 1 gắn cứng với tay gầu 2, tay gầu nối bản lề với cần 3, cần 3 lắp với thân máy 7 cũng bằng bản lề Máy thực hiện xúc bằng cách quay tay gầu nhờ xy lanh thuỷ lực 6 và nâng, hạ độ cao của gầu và tay gầu nhờ xi lanh thuỷ lực 5 Đổ tải bằng cách mở đáy gầu nhờ xi lanh thủy lực 4 Trường hợp này có thể mở đáy gầu từ từ, đất đá rơi ra chậm, do đó điều khiển được quá trình đổ tải Ngoài dạng nêu trên, máy xúc thuỷ lực còn có loại mà gầu xúc 1 (hình 3-3b) nối với tay gầu 2 bằng bản lề Gầu được giữ cố định với tay gầu bởi xy lanh thuỷ lực 4 Khi đổ tải, xy lanh này điều khiển để gầu quay úp xuống, đất đá rơi qua miệng gầu Kết cấu gầu như vậy đơn giản, có thể đào - xúc bằng cách xoay riêng bản thân gầu quanh bản lề, nhưng độ vững

của gầu không cao Máy xúc thuỷ lực có kết cấu nhỏ gọn, truyền dẫn động đơn giản nhưng chiều dài cần và tay gầu chỉ trong giới hạn nhất định nên tầm xa và chiều cao xúc hạn chế

Hình 3-3 Máy xúc thủy lực

1- Gầu; 2- Tay gầu; 3- Cần; 4- Xi lanh đổ tải; 5- Xi lanh cần; 6- Xi lanh tay gầu; 7- Thân máy

Ngoài dạng nêu trên, máy xúc thuỷ lực còn có loại mà gầu xúc 1 (hình 3-3b) nối với tay gầu 2 bằng bản lề Gầu được giữ cố định với tay gầu bởi xy lanh thuỷ lực 4 Khi đổ tải, xy lanh này điều khiển để gầu quay úp xuống, đất đá rơi qua miệng gầu Kết cấu gầu như vậy đơn giản, có thể đào - xúc bằng cách xoay riêng bản thân gầu quanh bản lề, nhưng độ vững của gầu không cao Máy xúc thuỷ lực có kết cấu nhỏ gọn, truyền dẫn động đơn giản nhưng chiều dài cần và tay gầu chỉ trong giới hạn nhất định nên tầm xa và chiều cao xúc hạn chế

b Máy xúc gầu ngược

Máy xúc gầu ngược là loại máy xúc tiến hành xúc (đào-xúc) phía dưới nền đứng theo chiều từ xa vào gần máy Máy xúc ngược cũng chia ra hai dạng: dạng máy xúc cáp và dạng máy xúc thuỷ lực

*) Loại máy xúc cáp

Sơ đồ kết cấu và hoạt động của máy xúc gầu ngược nêu trên hình 3-4a

Gầu xúc 1 gắn cứng với tay gầu 2, tay gầu 2 liên kết bằng bản lề với cần 3, cần lại liên kết bằng bản lề với thân máy Thân máy và bộ phận di chuyển tương tự như máy xúc gầu thuận

Quá trình hoạt động cũng theo chu kỳ: Đào - xúc, Quay đổ, Đổ tải và quay về vị trí xúc ban đầu

Máy đào - xúc phía dưới nền đứng theo hướng ngược lại nên thường thích hợp với đào trực tiếp đất đá mềm

Khi chưa có hố sâu, gầu đào theo đường cong ABC bằng cách sử dụng phối hợp hai hệ thống cáp điều khiển: cáp kéo 4 kéo tay gầu chuyển động quay, cáp 5 để nâng hạ cần Khi đã hình thành hố sâu, máy chỉ đào theo cung BC và cũng điều khiển phối hợp sao cho từ B đến C gầu xúc đầy (vị trí I)

Ra khỏi gương xúc, gầu được nâng lên vị trí II và phần trên của máy đưa gầu đến vị trí

đổ tải Gầu đổ tải bằng cách úp để đất đá rơi qua miệng (III) Có thể đổ tải vào phương tiện vận tải hoặc đổ trực tiếp sang hai bên khi đào hào, rãnh

Sau khi đổ tải máy quay và hạ gầu (không chứa đất đá) xuống vị trí xúc

Tại mỗi vị trí xúc, bộ phận di chuyển đứng cố định Máy đào - xúc theo từng lớp từ phải sang trái hay ngược lại Khi mép tầng xúc C chuyển đến gần thân máy, máy di chuyển lùi một đoạn giới hạn theo tầm xa đào - xúc lớn nhất của máy

Để tăng độ ổn định của máy, chỉ nên đào - xúc theo chiều dọc trục bộ phận di chuyển với độ lệch sang hai bên không lớn lắm

*) Loại máy xúc thuỷ lực

Sơ đồ kết cấu và hoạt động nêu trên hình 3-4b

Gầu 1 gắn bằng bản lề với tay gầu 2, tay nối bằng bản lề với cần 3, cần lại nối bàng bản

lề với thân máy 7, quá trình hoạt động cũng hoàn toàn như loại điều khiển bằng cáp Chuyển

động xúc của gầu và thay đổi vị trí của nó nhờ sử dụng phối hợp các xi lanh điều khiển thủy lực 5 và 6

Khi đổ tải, xy lanh thủy lực 4 xoay gầu quanh chốt bản lề để úp gầu, do đó vị trí đổ tải của gầu không thay đổi, đổ tải được chính xác

Với những máy tương đối lớn được chế tạo sao cho phần trên có thể quay toàn vòng so với bệ cố định để đổ tải ra phía sau hay sang hai bên

Loại nhỏ được chế tạo chỉ thực hiện quay cần máy quanh bản lề đứng, do đó không quay được toàn vòng Do tầm hoạt động hạn chế nên loại nhỏ chỉ thích hợp với việc đào hào hẹp theo hướng dọc trục máy hay hố nhỏ và đổ tải sang hai phía

Ngày nay, máy xúc ngược chủ yếu là loại thuỷ lực vì kết cấu gọn, lực xúc lớn

Hình 3-4 Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy xúc gầu ngược

a - Loại máy xúc cáp 1- Gầu 2- Tay gầu 3- Cần 4- Cáp gầu 5- Cáp cần

b - Loại máy xúc thuỷ lực 1- Gầu; 2- Tay gầu; 3- Cần; 4- Xi lanh gầu; 5- Xi lanh tay gầu; 6- Xi lanh cần; 7- Thân máy

c Máy xúc gầu kéo

Máy xúc gầu kéo là loại máy xúc mà gầu hoạt động xúc như loại xúc ngược, nghĩa là máy tiến hành xúc phía dưới nền đứng theo chiều từ xa vào gần máy nhưng ở máy xúc gầu kéo quỹ đạo xúc còn phụ thuộc vào tính chất đất đá

Sơ đồ kết cấu và hoạt động của máy xúc gầu kéo nêu trên hình 3-5a

Nhìn chung, kết cấu máy cũng giống như loại máy xúc thuận, chỉ khác ở bộ phận xúc Gầu xúc 1 liên kết với máy bởi hai cáp: cáp nâng 3 và cáp kéo 2 Cần máy 4 được giữ bởi hệ thống cáp 5

Hoạt động của máy xúc gầu kéo giống máy xúc ngược Nhưng bán kính và chiều sâu đào - xúc lớn hơn Chu kỳ xúc cũng gồm: Đào - xúc, Quay đổ, Đổ tải và quay về vị trí xúc Gầu được thả xuống vị trí xúc thấp nhất (đáy hố) và được kéo lên nhờ cáp kéo 2 (I) Dưới tác dụng của lực kéo và trọng lượng gầu, đất đá được cắt thành lớp và được đẩy vào gầu

Chiều dày cắt và quỹ đạo chuyển động của gầu phụ thuộc vào lực kéo, trọng lượng gầu

và tính chất của đất đá xúc Vi vậy máy xúc gầu kéo chỉ thích hợp với việc xúc vật liệu rời có

độ cục không quá lớn hay đào - xúc trực tiếp nền xúc mềm

Trong quá trình quay đổ tải, gầu được giữ ở vị trí nằm ngang do cả hai cáp nâng và kéo Máy có thể quay toàn vòng nên góc quay đổ tải tuỳ thuộc vào vị trí cần đổ

Máy thực hiện việc đổ tải bằng cách trùng cáp kéo, gầu sẽ lật úp (II) Thay đổi bán kính

đổ tải phải bằng cách thay đổi độ nghiêng cần nhờ hệ thống cáp cần, vì khi đổ cáp nâng thẳng đứng Có thể đổ tải ra hai phía hoặc đổ lên ô tô đứng cùng nền hay đứng ở mặt tầng trên trong khai thác mỏ

Hình 3-5a Sơ đồ kết cấu và hoạt động của máy xúc gầu kéo 1- Gầu xúc 2- Cáp kéo 3- Cáp nâng 4- Cần máy 5- Cáp cần

Hình 3-5b Máy xúc gầu kéo

Khi quay về vị trí xúc, gầu được hạ dần xuống Bán kính xúc thực tế lớn nhất ứng với cáp nâng thẳng đứng Như vậy có thể thay đổi bán kính xúc lớn nhất bằng cách thay đổi góc nghiêng cần Cũng có thể tăng bán kính đào - xúc, nhất là khi muốn đào hố rộng, bằng cách thả nhanh cáp kéo, gầu sẽ văng ra xa

Với máy xúc gầu kéo làm việc trên nền mềm dễ lún, bộ phận di chuyển thường dùng cơ cấu bước để đảm bảo áp lực đơn vị lên nền nhỏ

c Máy xúc gầu ngoạm

Máy xúc gầu ngoạm là loại máy xúc khi xúc gầu mở miệng “ngoạm” vật liệu xúc rồi đóng kín Khi đổ tải gầu mở miệng ra

Máy xúc gầu ngoạm cũng có hai dạng: dạng điều khiển bằng cáp và dạng điều khiển bằng thuỷ lực Loại điều khiển bằng thuỷ lực khả năng xúc còn phụ thuộc vào lực đẩy của xy lanh thuỷ lực

Sơ đồ kết cấu máy xúc gầu ngoạm nên trên hình 3-6a Về cơ bản, máy xúc gầu ngoạm tương tự như máy xúc gầu kéo, chỉ khác ở bộ phận xúc

Gầu ngoạm 1 treo vào cáp 2 của tời nâng hạ và thường chỉ hoạt động theo phương cáp thẳng đứng

Gầu ngoạm có nhiều dạng kết cấu khác nhau, trong đó phổ biến hơn cả là gầu hai cáp, hai hàm (hình 3-6b)

Trong dạng kết cấu này hai hàm 1 nối bằng bản lề với các thanh treo 2 và với vật nặng

3 Trên hình 2-5a chỉ vẽ một cáp treo, nhưng thực ra gồm hai cáp: cáp 4 nối với thanh treo gầu, cáp 5 cột vào vật nặng 3 bằng một sợi hay qua hệ thống pa lăng (hình 3-6b)

Hoạt động xúc như sau: Gầu ngoạm được treo vào cáp 4 và được thả xuống lúc này cáp

5 nới lỏng, vật nặng 3 đi xuống và làm hai hàm 1 mở ra (vị trí I, hình 3-6b) Khi gặp vật liệu xúc, do trọng lượng và quán tính gầu, gầu ăn sâu vào vật liệu Để gầu dễ ăn sâu vào vật liệu hơn, cáp 4 được thả hơi trùng Tiếp đó cáp 5 được kéo lên Nhờ lực kéo hai hàm 1 chập lại và giữ đất đá trong gầu (vị trí II) Gầu được treo trên cáp 5, cáp 4 hơi trùng, máy quay đưa gầu tới vị trí đổ tải Trong quá trình này, cần điều chỉnh gầu bằng cáp nâng 5 cho phù hợp với chiều cao đổ tải

Nếu dùng xúc vật liệu nhỏ thì dùng gầu ngoạm có hai lợi thẳng Để xúc vật liệu cục to hay đào - xúc trực tiếp đất đá mềm thì trên lợi gầu cần lắp răng

Để đổ tải, cáp 5 được thả trùng, gầu được treo vào cáp 4 Do cáp 5 thả trùng, nhờ trọng lượng vật lặng 3, trọng lượng các hàm và đất đá trong gầu mà hai hàm mở ra, đất đá rơi xuống Sau khi đổ tải máy quay đưa gầu về vị trí xúc, chu kỳ xúc được tiếp tục lặp lại

Hình 3-6 Sơ đồ hoạt động của máy xúc gầu ngoạm điều khiển bằng cáp

a) 1- Gầu ngoạm 2- Cáp nâng hạ gầu

b) 1- Hàm ngoạm 2- Thanh treo 3- Vật nặng 4, 5- Cáp

Máy xúc gầu ngoạm điều khiển bằng cáp yêu cầu trọng lượng gầu phải lớn mới xúc được vật liệu

Ưu điểm của dạng điều khiển bằng cáp là có tầm với xa, chiều sâu xúc lớn và đồng thời

có thể xúc, đào cát hay đất nằm dưới nước sâu

Hình 3-7 Máy xúc gầu ngoạm điều

khiển bằng thuỷ lực

Trên các máy xúc gầu ngoạm điều khiển bằng thuỷ lực (hình 3-7)

Gầu được treo cứng vào đầu cần bằng thanh nối Gầu được đóng mở bằng thuỷ lực mà không phải bằng trọng lực, đồng thời gầu được đẩy bằng xy lanh thuỷ lực để hàm cắm sâu xuống nền xúc nên khả năng đào tốt hơn và không cần gầu nặng như loại treo bằng cáp Loại điều khiển bằng thuỷ lực có kết cấu gọn nhẹ, nhưng tầm hoạt động hạn chế hơn loại đièu khiển bằng cáp Ngoài loại có hai hàm như trên, gầu ngoạm điều khiển bằng thuỷ lực còn có loại có nhiều múi, thường dùng để bốc các loại vật liệu cục to

Máy xúc gầu ngoạm được dùng chủ yếu ở các bến bãi, xúc các vật liệu rời nhỏ hạt như than, cát, sỏi lên hoặc xuống các phương tiện vận tải

3.1.3 Các bộ phận và cơ cấu chính của máy xúc cáp một gầu thuận

Máy xúc một gầu có nhiều loại, mỗi loại có kết cấu, hoạt động và công dụng riêng Tuỳ thuộc vào quy mô của đơn vị sử dụng, tính chất đất đá v.v có thể dùng đồng thời một số loại hay chỉ một loại

Máy xúc cáp một gầu thuận được dùng phổ biến trong khai thác mỏ lộ thiên, trong xây dựng Do đó trong phần này đề cập tới các bộ phận và cơ cấu chính của máy xúc một gầu thuận điều khiển bằng cáp

a Bộ phận công tác

Bộ phận công tác máy xúc một gầu thuận là bộ phận trực tiếp thực hiện công việc xúc hay đào - xúc

Bộ phận này bao gồm: gầu, tay gầu và cơ cấu mở đáy gầu

Hình 3-8 Bộ phận công tác của máy xúc cáp một gầu thuận

1 Gầu xúc; 2 Quang treo gầu; 3 Cáp nâng gầu; 4 Ròng rọc đầu cần; 5 Cáp cần; 6 Ổ yên đỡ; 7 Tay gầu; 8 Cần máy; 9 Cơ cấu đẩy tay gầu; 10 Cáp mở đáy gầu; 11 Bộ phận mở đáy gầu; 12 Giằng cần; 13 Bản lề gót

cần

Hình 3-9 Gầu xúc

a) Thân gầu: 1 Thân gầu; 2 Răng gầu; 3 Bản lề nối tay gầu; 4 Bản lề nối đáy gầu; 5 Bản lề nối thanh giằng;

6 Thanh cong đáy gầu; 7 Tấm đáy gầy; 8 Bản lề nối quang treo gầu; 9 Quang treo gầu; 10 Ròng rọc quang

treo gầu; 11 Bu lông lắp răng gầu

b) Tấm đáy gầu: 1 Thanh cong chữ C; 2 Tấm đáy gầu; 3 Then; 4 Xích mở đáy gầu; 5 Đòn bẩy

Hình 3-10 Tay gầu máy xúc cáp một gầu thuận

Trên hình 3-8 giới thiệu các phần chính của bộ phận công tác máy xúc một gầu thuận Thân gầu 1 dạng hộp rỗng hở miệng dùng để thực hiện xúc (đào-xúc) vừa chứa đất đá khi xúc và quay đổ

Các gầu có dung tích nhỏ (dưới 1m3) bốn thành xung quanh của gầu được hàn với nhau bằng thép tấm Các gầu lớn, thân gầu thường được chia thành hai phần theo đường AB và gắn kết với nhau bằng hàn hay ghép bằng bu lông Phần có chứa thành trước của gầu khi xúc va chạm vào đất đá nên chóng mòn và được đúc bằng thép hợp kim cứng có khả năng chống mòn cao, phần thành sau của gầu được đúc bằng thép thường

Các gầu dùng để xúc hay đào-xúc đất đá mềm, cạnh xúc của thành trước gầu (lợi gầu)

có thể làm dạng đường liền Còn phần lớn cạnh xúc của thành trước gầu đều có răng xúc để gầu dễ cắt đất đá và giảm lực cản xúc

Răng gầu có dạng nêm, có góc sắc khoảng 30450

Với các gầu có dung tích nhỏ, răng được hàn liền với thành gầu, đỉnh các răng nằm trên một đường thẳng Khi mòn hoặc vỡ, gẫy có thể hàn sửa chữa

Với các gầu lớn để xúc đá cứng răng chóng mòn răng xúc được chế tạo rời và gắn với thành gầu bằng bu lông 11 Khi răng bị mòn, vỡ hoặc gẫy có thể thay răng riêng từng cái Thường số răng là lẻ và đỉnh các răng tạo nên cung cong, với mục đích điểm tiếp xúc đất đá đầu tiên nằm trên đường trục của gầu, tránh gầu bị đẩy lắc

Răng được đúc bằng thép hợp kim có độ cứng và khả năng chống mài mòn cao, ví dụ như thép có chứa 10%  13% Mn Sau khi đúc không cần gia công cắt gọt

Đáy gầu 7 làm rời (hình 3-9a), liên kết với thành sau của gầu bằng bản lề nhờ hai thanh nối 6 Khi xúc, đáy gầu được đóng kín nhờ chốt hãm 3 (hình 3-9b) cài vào ổ hãm trong thành trước của gầu Khi đổ tải, chốt hãm được kéo ra khỏi ổ, đáy gầu mở ra và được treo bằng hai thanh cong

Thành sau của gầu được nối với tay gầu qua chốt bản lề 5 và thanh nối Khi cần có thể thay thanh nối dài hay ngắn khác nhau để thay đổi góc đào Khi làm việc tay gầu trượt trong ổ

6 lắp trên cần máy 8 (hình 3-8) Ổ 6 có thể xoay quanh trục nằm ngang

Gầu được treo vào cáp nâng 3 nhờ quai treo 2 và ròng rọc quang treo gầu Tay gầu để truyền lực đẩy và đưa gầu ra xa hay kéo gầu lại gần

Tay gầu có hai loại: loại một dầm, loại hai dầm Để giảm khối lượng, tay gầu được làm rỗng với tiết diện ngang là chữ nhật rỗng, tròn rỗng, hoặc tròn rỗng có cạnh vát Tiết diện chữ nhật và tròn có cạnh vát có khả năng chống lắc xoắn quanh trục tay gầu Khi truyền dẫn động tay gầu bằng thanh răng - bánh răng thì phía dưới tay gầu còn được hàn gắn với thanh răng

Cơ cấu mở đáy gầu gồm chốt hãm 3 (hình 3-9b) chạy trong ổ trượt gắn với đáy gầu, đòn bẩy 5, xích mắt vòng 4, đòn bẩy 5 lắp bản lề với tay gầu, cáp kéo 10 và bộ phận kéo đặt trên cần máy Khi xúc, đáy gầu đóng và chốt 3 cài vào ổ hãm trên thành trước của gầu Khi cần đổ tải bộ phận kéo kéo dật cáp 10, qua thanh đòn bẩy, kéo xích rồi nhờ đòn bẩy 5 kéo chốt 3 khỏi

ổ hãm Do trọng lượng đáy gầu và đất đá phía trên, đáy gầu mở tung ra, đất đá rơi xuống Khi gầu được đưa xuống vị trí bắt đầu xúc chốt hãm tự cài vào ổ và giữ đáy gầu đóng kín Lò xo 16 của cơ cấu để giữ căng cáp 10 và trùng xích 4

Tay gầu

Bộ phận kéo chủ yếu gồm tang cuốn cáp kéo được dẫn động bởi động cơ riêng hoặc lắp trên trục tang tời nâng gầu hay đẩy tay gầu

b Cơ cấu nâng gầu

Cơ cấu nâng gầu là cơ cấu dùng để tạo lực xúc cho răng gầu cắt đất đá, bằng cách kéo gầu từ dưới lên, đồng thời nâng, hạ gầu trong quá trình quay đổ, quay gầu không về vị trí xúc Ngoài ra còn có thể giữ gầu ở trạng thái treo khi máy xúc tạm ngừng trong thời gian ngắn

Ở các máy xúc thuỷ lực để đào - xúc hay nâng hạ gầu chỉ cần phối hợp sử dụng các xi lanh thuỷ lực

Trên các máy xúc cáp, cơ cấu nâng có dạng như hình 3-11 Gầu xúc 1 treo vào cáp nâng

2, cáp vắt qua ròng rọc trên đỉnh cần rồi cuốn vào tang cáp 4 lắp đặt trên sàn máy Sơ đồ mắc cáp nâng thực tế như hình 3-11

Hình 3-11 Cơ cấu nâng gầu và đẩy tay gầu

a, b) 1- Gầu xúc 2- Cáp nâng 3- Ròng rọc 4- Tang cuốn cáp 5- Cáp cần

6- Tang cuốn cáp 7- Tay gầu 8- Thanh răng 9- Bánh răng chủ động 10- Ổ trượt

c) 8- Cáp lùi 9- Cáp đẩy 10- Ròng rọc 11- Tang cuốn cáp 12- Khớp trượt quay

d) 8- Chân đỡ 9- Thanh răng 10- Bánh răng

Theo sơ đồ I, một đầu cáp nâng được bắt chặt vào đỉnh cần, đầu kia sau khi qua ròng rọc 3 cuốn vào tang 4 Gầu treo vào cáp qua quai treo và ròng rọc cân bằng Với sơ đồ này, tốc độ nâng gầu bằng nửa tốc độ cáp cuốn vào tang Trên các máy xúc lớn cần lực nâng lớn,

có thể dùng hai sơ đồ I song song Theo sơ đồ II cả hai đầu cáp dùng cuốn vào tang, tốc độ nâng gầu bằng tốc độ cáp cuốn vào tang

Khi xúc hoặc nâng gầu, tang được dẫn động theo chiều cuốn cáp Hạ gầu nhờ trọng lượng của gầu Để giảm tốc độ rơi khi hạ gầu, cần dùng phanh hãm hoặc dùng động cơ ở chế

độ hãm

Dẫn động quay cho tang cuốn cáp được thực hiện theo hai cách:

Với các máy xúc nhỏ thường chỉ dùng một động cơ chung cho tất cả các cơ cấu Động

cơ luôn hoạt động nên trên xích truyền động đến mỗi cơ cấu phải có ly hợp (thường dùng ly hợp ma sát) để đóng ngắt chuyển động đến cơ cấu Đồng thời, phải có phanh an toàn và phanh công tác Các phanh này hay dùng là phanh khí nén, riêng bộ phận di chuyển dùng phanh điện

từ

Trên các máy xúc trung bình và lớn, thường dùng nhiều động cơ Mỗi cơ cấu có một hoặc thậm chí hai, ba động cơ Động cơ thường là loại động cơ điện một chiều có điều khiển tốc độ nên hộp giảm tốc đơn giản

Khi nâng gầu, động cơ hoạt động và tang cuốn cáp Khi hạ gầu, động cơ làm việc ở chế độ hãm để giảm tốc độ rơi của gầu

c Cơ cấu đẩy tay gầu

Cơ cấu đẩy tay gầu làm nhiệm vụ đẩy tay gầu để đẩy gầu vào gương xúc, đồng thời đưa gầu ra xa hay kéo lại gần khi quay đổ tải Trên các máy xúc hoạt động bằng cáp có ba dạng cơ cấu đẩy phổ biến

Các cơ cấu đẩy tay gầu được trình bày trên hình 3-11

 Cơ cấu đẩy dùng thanh răng - bánh răng (hình 3-11a)

Phía dưới dầm tay gầu 7 có gắn thanh răng 8 ăn khớp với bánh răng chủ động 9 Tay gầu cùng thanh răng có thể trượt trong ổ trượt 10 có trục trùng với trục bánh răng 9 Nhờ đó tay gầu vừa tịnh tiến vừa có thể quay không ảnh hưởng đến ăn khớp thanh răng - bánh răng Khi bánh răng 9 được dẫn động quay, thanh răng và tay gầu sẽ tịnh tiến Thay đổi chiều chuyển động của thanh răng bằng cách thay đổi chiều quay của bánh răng 9

Ở các máy xúc mà tay gầu là một dầm thì chỉ có một cặp thanh răng - bánh răng Trên các máy với tay gầu hai dầm dùng hai cặp thanh răng - bánh răng, mỗi cặp tương ứng với một dầm tay gầu Cơ cấu này đảm bảo làm việc chắn chắn, gầu không bị lắc nhưng răng mau mòn

và có thể bị gẫy

Để dẫn động quay cho bánh răng 9, trên các máy nhỏ chỉ có một động cơ thì phải dùng xích truyền động cơ khí phức tạp vì trục bánh răng lắp đặt trên cần, còn động cơ đặt trên sàn máy Trên các máy nhiều động cơ, cơ cấu đẩy có động cơ riêng đặt trên cần, bộ truyền động đơn giản hơn

 Cơ cấu đẩy dùng cáp (hình 3-11c)

Tay gầu 7 nối với cáp lùi 8 và cáp đẩy 9 Hai cáp này vắt qua các ròng rọc 10 và cuốn vào hai nửa tang 11 theo hai chiều ngược nhau Tang 11 được dẫn động nhờ động cơ Khi tang quay theo chiều cuốn cáp 9 thì cáp 8 tở ra và tay gầu được đẩy vào gương hay ra xa Khi tang quay ngược lại, cáp 8 cuốn vào và kéo tay gầu lùi, cáp 9 tở ra do đó không ngăn cản tay gầu lùi Trong quá trình tay gầu tịnh tiến nó trượt trong khớp trượt quay 12 nên vẫn có thể quay

Cơ cấu này chỉ đi với tay gầu một dầm, kết cấu đơn giản, bộ phận dẫn động đặt trên sàn máy gần trục quay nên trọng lượng cần máy giảm nhẹ và đồng thời giảm mô men quán tính khi quay Do đó nó thích hợp với các máy xúc lớn có cần và tay gầu dài

 Cơ cấu đẩy kiểu trục khuỷu (hình 3-11d)

Tay gầu 7 nối bản lề với chân đỡ 8 và thanh răng 9 Bánh răng 10 được dẫn động từ động cơ Nhờ thanh răng 9 chuyển động mà tay gầu 7 được đẩy hay kéo lại gần Cơ cấu này làm giảm khối lượng tay gầu, cần máy và mô men quán tính khi quay do đó dùng thích hợp cho các máy xúc lớn

 Đẩy bằng trọng lực

Một số loại máy có dung tích gầu nhỏ, để kết cấu máy gọn nhẹ, trên máy không có cơ cấu đẩy Tay gầu được lắp bản lề với cần máy và không thay đổi độ dài khi hoạt động Tay gầu được đưa ra xa hay kéo vào gần bằng cách thay đổi độ nghiêng của cần máy và nhờ trọng lượng của cần và tay gầu để đẩy tay gầu

Nhìn chung hoạt động của gầu xúc gắn liền với hai cơ cấu dẫn động nâng và đẩy tay gầu Đa số các máy xúc nhất là các máy có nhiều động cơ, việc nâng, hạ gầu và đẩy tay gầu được thực hiện độc lập Nghĩa là các cơ cấu nâng gầu và đẩy tay gầu có kết cấu và hoạt động không phụ thuộc nhau, một trong hai cơ cấu có thể đứng yên khi cơ cấu kia làm việc Cách hoạt động độc lập làm người thợ máy dễ điều khiển và cho năng suất cao

Hình 3-12 Sơ đồ mắc cáp nâng cần máy xúc 1- Cáp 2- Ròng rọc đỉnh cần 3- Ròng rọc đỉnh chân đỡ 4- Tang cuốn cáp

d Cơ cấu nâng cần

Cần máy xúc lắp nối với thân máy bằng bản lề ở gót cần và được giữ ở vị trí nghiêng bằng hệ thống cáp Cáp cần có hai dạng sử dụng: chỉ giữ cần thuần tuý hoặc giữ và đảm nhiệm cả nâng, hạ cần

Trên một số máy xúc, cần máy luôn giữ ở độ nghiêng cố định nhờ hệ thống cáp nối giữa đỉnh cần và thân máy Hai đầu cáp được cột cố định Khi muốn nâng, hạ cần phải dùng cần cẩu

Trên một số máy xúc gầu kéo có tầm hoạt động xa, cần máy được giữ cố định bởi hệ thống thanh giằng

Phổ biến trên các loại máy xúc là cáp cần vừa giữ nghiêng cần và vừa để nâng, hạ cần Trên hình 2-10 cho thấy, cáp cần 5 liên kết giữa hai ròng rọc trên đỉnh cần và chân đỡ hình chữ A và cuốn một đầu vào tang 6

Do khối lượng cần (kể cả gầu và tay gầu) lớn, tốc độ nâng, hạ cần yêu cầu nhỏ, nên hệ thống cáp cần thường có bội suất pa lăng lớn

Thí dụ sơ đồ mắc cáp nâng cần máy, hình 3-12

Một đầu cáp 1 cột chặt trên đỉnh chân đỡ chữ A của thân máy, đầu kia sau nhiều lần vòng qua các ròng rọc 2 trên đỉnh cần và các ròng rọc 3 trên đỉnh chân đỡ chữ A, được cuốn vào tang 4 Nhờ kết cấu như vậy, tải trọng kéo lên nhánh cáp giảm, cáp nhỏ, tang và ròng rọc

đỡ cồng kềnh, đảm bảo tốc độ nâng nhỏ

Dẫn động quay cho tang cuốn cáp được thực hiện từ động cơ chung của máy hay có động cơ riêng Thông thường, ở máy xúc một gầu thuận, khi máy hoạt động xúc, góc nghiên cần được giữ không thay đổi trong khoảng 45  500 Lúc đó, tang được phanh giữ để cố định

cáp Hộp giảm tốc của tời nâng cần có hai loại: loại dùng các bộ truyền bánh răng thẳng và loại có bộ truyền trục vít - bánh vít

Phổ biến hơn cả là dùng hộp giảm tốc có bộ truyền trục vít - bánh vít, là loại có tính tự hãm Muốn hạ và nâng cần đều phải dùng động cơ quay tang theo chiều nhả hay cuốn cáp Việc nâng, hạ cần của máy xúc thuận lộ thiên chỉ thực hiện khi di chuyển, khi lên xuống dốc để đảm bảo máy ổn định hoặc hạ cần xuống vị trí nằm ngang khi cần trung đại tu máy

Ở các máy xúc gầu ngược, gầu kéo, gầu ngoạm, cần máy phải thay đổi độ nghiêng khi làm việc, do đó tời nâng, hạ cần phải hoạt động thường xuyên

e Cơ cấu quay bàn máy (quay thân máy)

Trong chu kỳ hoạt động, máy xúc phải thực hiện quay gầu đến vị trí đổ tải và quay gầu không về vị trí xúc Để đáp ứng được nguyên lý làm việc này kết cấu máy xúc được chia thành hai phần:

Phần dưới là bệ gắn với cơ cấu di chuyển, phần này đứng yên khi máy tiến hành xúc Phần trên gồm thùng khoang máy mang theo cả cần máy, phần này có thể quay tương đối so với bệ dưới quanh trục thẳng

Phần lớn các máy xúc, liên kết giữa phần quay phía trên và bệ cố định phía dưới được thực hiện qua hệ con lăn tỳ đỡ (hình 3-13) Sàn máy quay 1 mang tất cả các thiết bị phía trên đặt tỳ lên ray vòng 6 qua hệ thống trục 4 và các con lăn 5 (hình 3-13a) Số lượng con lăn có thể trong khoảng 20  30 tùy theo khối lượng sàn máy và được bố trí cách đều nhau Kiểu liên kết này, lực truyền qua trục con lăn nên chỉ có thể dùng cho máy xúc nhỏ, có khối lượng sàn máy nhỏ

Để giảm khả năng trượt ngang của sàn máy phía trên có thể dùng các con lăn đỡ hình nón và các ray vòng mặt nghiêng như hình 3-13b

Trên các máy xúc lớn, sàn máy quay tỳ đặt trực tiếp lên mặt các con lăn (hình 3-13c) Trục con lăn không chịu lực mà chỉ lắp với vành tròn để giữ khoảng cách đều giữa chúng Nhờ liên kết con lăn nên mô men cản lăn khi quay nhỏ

Hình 3-13 Cơ cấu quay bàn máy xúc 1- Sàn máy 2- Bạc đồng 3- Trục trung tâm 4- Hệ thống trục

5- Con lăn 6- Ray vòng 7- Con lăn chống lật 8- Động cơ

9- Hộp giảm tốc 10- Phanh 11- Bánh răng hành tinh 12- Vành răng

Để định tâm và chống sàn máy trượt ngang khi đứng trên sàn không phẳng hoặc máy lên xuống dốc cần có trục trung tâm cố định 3 Giữa sàn máy 1 và trục trung tâm 3 có bạc đồng 2 Khi bạc mòn có thể thay thế

Do cần máy có trọng lượng lớn lại bố trí lệch một phía, đồng thời do cộng tác dụng phản lực của đất đá xúc lên gầu và cần, sàn quay có xu hướng lật theo hướng trục sàn máy đi qua gót cần (hướng dọc sàn) Để chống khả năng lật, phía đối diện gót cần phải lắp đặt con lăn chống lật 7 như hình 3-13a Số lượng con lăn chống lật 7 thường chỉ là 2 Khi có hiện tượng lật, mặt con lăn tỳ vào mặt dưới ray vòng để chống lại hiện tượng này

Hệ thống dẫn động quay sàn máy nêu trên hình 3-13a Chuyển động quay từ động cơ 8

có trục thẳng đứng, qua hộp giảm tốc 9 truyền tới bánh răng hành tinh 11 Bánh răng này ăn khớp với vành răng cố định 12 lắp chặt trên bệ máy Khi bánh răng 11 quay nó đồng thời lăn trên vành răng cố định 12, do đó làm sàn máy quay theo Để phanh giữ cố định sàn máy dùng phanh 10 lắp trên trục động cơ

Đảo chiều quay của bàn máy bằng cách đảo chiều quay của động cơ hoặc dùng cơ cấu đảo chiều khi máy chỉ có một động cơ

Trên hình 3-13a biểu diễn bánh răng 11 và 12 ăn khớp ngoài Kết cấu này dễ kiểm tra

và bảo dưỡng bánh răng, nhưng cũng dễ bị ảnh hưởng của bụi Trên các máy nhỏ có thể dùng bánh răng ăn khớp trong

e Bộ phận di chuyển máy xúc

Bộ phận này để di chuyển máy khi thay đổi vị trí làm việc, hoặc tiến dần theo gương xúc Do tải trọng tĩnh, tải trọng động khi làm việc và di chuyển lớn nên yêu cầu thiết bị di chuyển phải đảm bảo đủ bền và áp lực đơn vị lên nền nhỏ để ít bị lún

*) Di chuyển bằng xích bản

Đa số máy xúc trong khai thác mỏ di chuyển bằng xích bản

Ưu điểm của loại này là lực bám dính với nền lớn, dễ vượt dốc, dễ vượt qua hố rãnh không rộng, không cần đòi hỏi mặt nền di chuyển nhẵn Diện tích tiếp xúc với mặt đất lớn nên

áp lực đơn vị lên nền nhỏ (dưới 10N/cm2), ổn định khi làm việc, khả năng chịu tải lớn nên khi làm việc không cần giá đỡ phụ, khi bị lún đến 40% chiều cao xích vẫn di chuyển được Nhược điểm của di chuyển bằng xích là kết cấu phức tạp, nặng nề, chóng mòn, hiệu suất thấp do tổn thất vì ma sát lớn, dẫn đến tiêu hao công suất lớn

Tuy nhiên, các ưu điểm trên đáp ứng yêu cầu sử dụng nên di chuyển bằng xích được dùng phổ biến cho các máy xúc trung bình và lớn

Kết cấu bộ phận di chuyển bằng xích bản nêu trên hình 3-14

Hình 3-14 Bộ phận di chuyển xích của máy xúc

a, b) 1- Bản xích 2- Bánh xích dẫn 3- Bánh căng 4- Bánh lăn tỳ 5- Con lăn đỡ

d) 1- Mắt xích 2- Chốt bản lề 3- Vấu tỳ 4- Bánh xích dẫn động

Bản xích 1 (hình 3-14a) tạo bởi các mắt xích liên kết bằng bản lề với nhau, nhờ vậy có thể uốn vòng vô tận quanh bánh xích dẫn 2 và bánh căng 3 Toàn bộ trọng lượng máy và lực xúc qua bệ máy và đặt lên trục các bánh lăn tỳ đỡ 4, rồi qua hệ các bánh lăn này tác dụng lên hai bản xích có bề mặt tiếp xúc với nền: b x l x 2 Do chiều rộng bản xích b có thể lớn (>1m) nên diện tích truyền áp lực lớn và áp lực đơn vị lên nền nhỏ Hệ bánh lăn tỳ đỡ có hai loại: loại nhiều bánh lăn (I) và loại ít bánh lăn (II)

Trong quá trình chuyển động, bản xích như một đường sắt trải dần trên nền để các bánh lăn lăn trên đó Nhánh xích không tải phía trên trùng và võng xuống và được đỡ bởi các con lăn 5

Với các máy xúc làm việc và di chuyển trên nền yếu, có thể bố trí bánh xích dẫn và bánh căng cao hơn mặt nền, tức là các bánh này không có tác dụng truyền áp lực lên nền (hình 3-14b) Mục đích bố trí như vậy để giảm lực cản di chuyển, nhưng diện tích tiếp đất của bản xích giảm

Bánh lăn tỳ đỡ kết cấu như hình 3-14a, b làm cho xích “cứng”, khi di chuyển hay đứng trên nền nhấp nhô, áp lực lên nền sẽ không đều Để khắc phục có thể kết cấu trục bánh lăn tỳ

đỡ như hình 3-14c Kết cấu này tạo điều kiện cho trục bánh lăn có tính tự lựa, làm cho xích

“mềm”, do đó áp lực lên nền đều hơn

Về kết cấu, bản xích di chuyển gồm các mắt xích 1 liên kết với nhau bằng các chốt bản

lề 2 (hình 3-14d) Mặt tiếp xúc với nền của mắt xích là mặt phẳng đối diện với mặt có các vấu

tỳ 3 Khi bánh xích dẫn 4 được dẫn động quay, các vấu trên vành bánh xích đẩy các vấu của mắt xích làm bản xích chuyển động

Bản xích được đúc bằng thép có khả năng chịu mài mòn, chịu va đập Do có nhiều bề mặt ma sát và phần lớn không được bôi trơn nên tổn thất do ma sát trong di chuyển xích lớn nên hiệu suất của cơ cấu di chuyển xích thấp

Các máy xúc lớn hiện nay thực hiện dẫn động riêng cho từng bản xích Chuyển động quay từ động cơ qua hộp giảm tốc truyền trực tiếp cho bánh xích dẫn Khi cả hai bánh xích dẫn được dẫn động quay cùng chiều, máy sẽ di chuyển thẳng Muốn rẽ vòng về phía nào thì bản xích đó được dẫn động di chuyển lùi còn bản kia tiến, nhờ vậy máy di chuyển nhẹ nhàng hơn, ít trượt Nhưng trường hợp này phải dùng hai bộ dẫn động và hai động cơ

2.1.4 Tính toán máy xúc

a Ổn định máy xúc

Ổn định máy xúc phải được đảm bảo ở hai trạng thái: trạng thái làm việc và trạng thái

di chuyển, tức là ở cả hai trạng thái này máy xúc không bị lật Trong mục này chỉ xét đến việc kiểm tra ổn định máy xúc một gầu thuận có bộ phận di chuyển bằng xích

* Ổn định khi làm việc

Cần xét hai trường hợp: máy xúc làm việc bình thường và bật chướng ngại vật gặp trong gương xúc

Khi máy xúc làm việc bình thường

Xét ổn định cho điều kiện máy xúc làm việc bất lợi nhất, tức là: Máy làm việc ngang xích, tay gầu nằm ngang và vươn dài nhất, gầu đầy đất đá, góc nghiêng cần bình thường

Vị trí này ứng với lúc kết thúc hành trình xúc

Lực cản đào-xúc P01 lấy trá trị trung bình Lực P02 hướng vào gương xúc ( hình 3-15) Máy xúc có khả năng bị lật quanh trục là đường đi qua mép ngoài của bánh lăn đỡ trên xích, tức là đi qua điểm C

Hình 3-15 Sơ đồ tính ổn định máy xúc khi làm việc bình thường Các lực gây mô men lật gồm:

- Trọng lượng cần máy Gc

- Trọng lượng tay gầu Gt

- Trọng lượng gầu và đất đá Gg+d

- Lực P01 và P02Các lực mô men chống lật là các trọng lực của các bộ phận ở bên trái điểm C Các thành phần trọng lực đó có thể phân theo cụm: hệ thống thiết bị nguồn GN , đối trọng Gdt , cơ cấu nâng gầu Gn, bệ và bàn quay Gb Tuỳ theo sự bố trí các cụm bộ phận trên bàn quay mà không phân chia để đảm bảo tính chính xác Trong trường hợp này lực đẩy tay gầu chỉ lấy bằng nửa giá trị làm việc bình thường của nó, tức là:

P’d = Pd

2 = P02

Lực P’d theo hướng co tay gầu vì lúc này P02 làm tăng độ mất ổn định máy xúc

Còn lực P01 xác định từ phương trình cân bằng mô men các lực tác dụng lên gầu và tay gầu đối với trục của ổ yên đỡ, tức là đối với đỉêm O Lúc này, lực nâng Sn lấy bằng giá trị làm việc bình thường của máy xúc Giá trị làm việc bình thường Sn và Pd có thể tính theo công suất định mức của động cơ dẫn động cơ cấu nâng gầu và cơ cấu đẩy tay gầu với tốc độ nâng

và đẩy tay gầu trung bình, tức là từ:

n

n n ndm

.1000

V.SN



d

d d ddm

.1000

V.SN





Ở đây, Nddm và Nddm là công suất định mức động cơ cơ cấu nâng và cơ cấu đẩy đã có hay đã chọn Trên cơ sở các lực Sn và Pd , xác định được P01 và P02 để tính các mô men lật

Đối với các máy xúc lớn cần ổn định cao, kiểm tra ổn định với các điều kiện như trên

có khác là lực P02 lấy bằng giá trị lực đẩy, tức là:

P02 = Pdmax và: Sn = Snmax

Các lực Pdmax và Snmax được xác định căn cứ vào mô men men hãm của động cơ cơ cấu đẩy và cơ cấu nâng

Điều kiện ổn định là đảm bảo hệ số chống lật K0 :

1,105,1M

MK

l

cl

Trong đó: Ml - tổng mô men các lực gây lật

Mcl - tổng mô men của các lực gây chống lật

Khi bật chướng ngại

Trong quá trình xúc hay đào- xúc, trong gương xúc có thể gặp tảng đá lớn do nổ mìn không vỡ nhỏ như bình thường gọi là đá quá cỡ, hoặc tảng đá cứng trong gương xúc mềm Trường hợp này thường dùng gầu xúc “ nạy” để tảng đá rơi xuống và gọi là bật chướng ngại (hình 3-16) Lực cản bật chướng ngại lớn có thể gây lật máy, nên phải kiểm tra ổn định máy

Điều kiện tính toán kiểm tra như sau: máy xúc đứng ngang xích và trên mặt bằng, cáp nâng thẳng đứng, gầu không chứa đất đá Sở dĩ như vậy vì muốn bật chướng ngại, thợ máy phải di chuyển máy vào gần gương xúc để đảm bảo an toàn

Lúc này, lực P01 có thể lấy giá trị cực đại P01max dựa vào phương trình cân bằng mô men đối với điểm O (trên trục ổ yên đỡ tay gầu) của các trọng lượng và Snmax Đối với máy xúc có một động cơ thì Snmax tính theo công suất toàn phần của động cơ chung, với máy có nhiều động cơ thì Snmax tính theo mô men hãm động cơ của cơ cấu nâng gầu

Hình 3-16 Sơ đồ tính ổn định máy xúc khi bật chướng ngại vật Đối với máy xúc nhỏ và trung bình kiểm tra ổn định trong trường hợp này không kể đến lực đẩy tay gầu vì tác dụng đồng thời lực nâng và lực đẩy tay gầu là hãn hữu Trong khi

đó, máy cũng không thể lật vào gương xúc được Tắt động cơ của cơ cấu nâng là ổn định lại được khôi phục Mô men lật do các lực sau gây ra; P01nmax , Gg, Gc, Gt Mô men chống lật cũng như đã nêu ở trên Điều kiện ổn định máy xúc cũng là Mcl> Ml

Kiểm tra ổn định trong trường hợp này không tính với tay gầu vươn dài nhất vì muốn bật chướng ngại thì phải đưa máy tới gần gương xúc Cũng không kiểm tra khi máy xúc đang đứng trên nền nghiêng vì trường hợp này ít gặp Nếu có thể thì giảm mô men lật bằng cách tăng góc nghiêng cần máy Cũng không kể đến lực động, vì khi bật chướng ngại thời gian ngắn, lực quán tính đủ giữ máy cân bằng

* Ổn định khi di chuyển

Kiểm tra ổn định máy xúc khi di chuyển cho hai trường hợp: máy xúc di chuyển lên dốc

và máy xúc di chuyển xuống dốc

- Khi lên dốc: tính ổn định với các điều kiện góc dốc nền đường lớn nhất max , gầu đi trước và hạ xuống, tay gầu vươn dài nhất, góc nghiêng cần nhỏ nhất  = 300 (Hình 3-17a)

Hình 3-17 Ổn định máy xúc khi di chuyển a- Khi di chuyển lên dốc b- Khi di chuyển xuống dốc

- Khi xuống dốc: góc nghiêng cần lớn nhất, gầu đi trước và hạ thấp, tay gầu thẳng