Nghiên cưu thiết kế và xác định chế độ làm việc hợp lý của thiết bị đỗ bê tông trên mái kênh thi công trong khu vực đồng bằng nam bộ,đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên

Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế và xác định chế độ làm việc hợp lý của thiết bị đổ bê tông trên mái kênh thi công trong khu v ực đồng bằng Nam bộ.. K ết quả nghiên cứ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC

GIAO THÔNG V ẬN TẢI - CƠ SỞ II

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế và xác định chế độ làm việc hợp lý của thiết bị đổ bê tông trên mái kênh thi công trong khu v ực đồng bằng Nam bộ

- Sinh viên th ực hiện: Đinh Thế Nhị

Trần Hồng Long

Cao Văn Chương

- L ớp: Cơ Giới Hóa Xây Dựng Khoa: 50 Năm thứ: 4 Số năm đào tạo: 4

- Người hướng dẫn: ThS.Nguyễn Văn Dũng

2 M ục tiêu đề tài:

- Tính toán thiết kế các cơ cấu làm việc của máy

- Xây d ựng mô hình toán xác định chế độ làm việc hợp lý của máy, vận tốc làm việc, lực đầm bê tông, chi ều dày bê tông ứng với độ dốc của các mái kênh khác nhau

trong khu v ực đồng băng nam bộ

- Tổ chức khai thác máy một cách có hiệu quả về mặt kinh tế kỹ thuật

3 Tính mới và sáng tạo:

- Lựa chọn các thiết bị dẫn động làm việc hiệu quả

- Thi ết kế được tổ hợp thiết bị có cấu trúc tương đương với thiết bị thi công của hãng GOMACO nhưng có thể giảm chi phí chế tạo chỉ băng 30% so với nước ngoài Đảm bảo được chất lượng thi công

4 K ết quả nghiên cứu:

Trong quá trình nghiên cứu trong thời qua, kết quả bước đầu là tìm hiểu được tổ hợp thiết bị, phân tích được kết cấu để phục vụ việc tính toán.Đồng thời đã đưa ra các thông số làm viêc hiệu quả thi ết bi nhằm ứng dụng thực tế mang lại hiệu tốt nhất,giảm được chi phi thi công.Xây dựng được đường lối tính toán thiết bị là tài liệu tham khảo trong việc chế tạo và vận hành

- Đưa ra bảng thông số làm việc hợp lý của thiết bị ứng với điều kiện thi công khác nhau

- Xây d ựng sơ đồ tổ chức thi công để phát huy năng suất cao nhất

5 Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và khả năng áp

d ụng của đề tài:

- Gi ảm được chi phí chế tạo và chi phi khi vận hành

- Khai thác máy có hiệu quả đem lại năng suất cao

- Được áp dụng rộng rãi vào công tác thi công các công trình phúc lợi xã hội

- Đáp ứng được yêu cầu và chủ trương phát triển nền nông nghiệp của nhà nước

6 Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu có)

hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có):

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực hiện đề tài (phần

này do người hướng dẫn ghi):

TRƯỜNG ĐẠI HỌC

GIAO THÔNG V ẬN TẢI - CƠ SỞ II

I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN:

H ọ và tên: Đinh Thế Nhị

Sinh ngày: 12 tháng 08 năm 1991

Nơi sinh: Nhơn Thọ - An Nhơn – Bình Định

L ớp: Cơ Giới Hóa Xây Dựng Khóa: 50

Khoa: Cơ Khí

Địa chỉ liên hệ: 211/17C, Phường Bình Thuận, Q7, Tp HCM

Điện thoại: 01676867642 Email: thenhi1208@gmail.com

II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích của sinh viên từ năm thứ 1 đến năm đang học):

* Năm thứ 1:

Ngành h ọc: Cơ Giới Hóa Xây Dựng Khoa: Cơ khí

K ết quả xếp loại học tập: Trung bình khá

Sơ lược thành tích: Tham gia đầy đủ các phong trào của đoàn và hội sinh viên trường

* Năm thứ 2:

Ngành h ọc: Cơ Giới Hóa Xây Dựng Khoa: Cơ khí

K ết quả xếp loại học tập: Trung bình khá

Sơ lược thành tích: Tham gia đầy đủ các phong trào của đoàn và hội sinh viên trường

* Năm thứ 3:

Ngành h ọc: Cơ Giới Hóa Xây Dựng Khoa: Cơ khí

K ết quả xếp loại học tập: Trung bình khá

Sơ lược thành tích: Tham gia nghiên cứa khoa học sinh viên

* Năm thứ 4:

Ngành h ọc: Cơ Giới Hóa Xây Dựng Khoa: Cơ khí

Ảnh 4x6

Kết quả xếp loại học tập: Loại giỏi

Sơ lược thành tích: Tham gia đầy đủ các phong trào của đoàn và hội sinh viên trường

PH ẦN MỞ ĐẦU

I Tính c ấp thiết của đề tài :

Trong thời đại công nghiệp hóa hiện nay, việc tự động hóa trong quá trình xây dựng cơ sở vật chất, các công trình phục vụ sản xuất, đời sông người dân ngày càng phát triển mạnh.Trong đó, các công trình thủy điện, kênh mương, đập lớn và

nhỏ,.v.v ngày được đầu tư nhiều với phạm vi rộng

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ các công trình xây dựng thì nhiều tổ hợp thiết bị chuyên dùng ra đời phần nào đáp ứng nhu cầu và mang lại hiệu quả cao cho nhà đầu tư như tổ hợp thiết bị thi công bê tông mái kênh, mý gia cố cọc xi măng đất,my tái sinh mặt đường,

Với đặc điểm nước ta la một nươc nông nghiệp từ xa xưa,địa hình nhiều sông rạch,hồ, kênh, thuận lợi cho việc phục vụ công tác canh tác cây trồng.Tuy nhiên

do điều kiện khác nghiệt thời tiếc cùng các công trình tạm thời nên nông nghiệp phts triển chậm.Hiện nay nhà nước đang chú trọng đầu tư các công trình phúc lợi như xây

dựng đập thủy điện,xây dựng kênh mương,đê,.v.v để phuc vụ canh tác.Do đó việc đầu tư thiết bị thi công để thay thế cho việc thi công bằng hình thức thủ công không mang lại hiệu quả trước đây Trên thế giới,với công nghệ GOMACO đã chế tạo thành công tổ hợp thiết bị thi công bê tông mái kênh đã mng lại nhiều hiệu quả như tăng năng suất, giảm kinh phí thi công, giảm thời gian thi công và kết cấu công trình đạt độ tin cậy cao,

Tuy nhiên việc nhập khẩu tổ hợp thiết bị này vào nước ta với giá thành cao sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế,nên tổ hợp này ít phát triển ở nước ta.Do đó, việc nghiên cứu,chế tạo tổ hợp thiết bị này dựa theo mô hình của tổ hợp thiết bị công nghệ GOMACO trên cơ sở các thiết bị có sẵn trong nước,từ đó đưa ra thông số làm viêc

hiệu quả nhất cho tổ hợp này là nhiệm vụ quan trọng và cấp thiết nhất hiện nay

II M ục tiêu nghiên cứu của đề tài :

Nghiên cứu đường lối tính toán kết cấu tổ hợp thiết bị sao cho hợp lý và đưa ra các thông số làm việc hiệu quả nhất dựa trên cơ sở tổ hợp thiết bị thi công bê tông mái kênh do Trung tâm nghiên cứu thiết bị công nghệ cơ khí,trường ĐH Bách Khoa Tp HCM đã chế tào thành công

- Tính toán thiết kế các cơ cấu làm việc của máy

- Xây dựng mô hình toán xác định chế độ làm việc hợp lý của máy, vận tốc làm việc,

lực đầm bê tông, chiều dày bê tông ứng với độ dốc của các mái kênh khác nhau

trong khu vực đồng băng nam bộ

- Tổ chức khai thác máy một cách có hiệu quả về mặt kinh tế kỹ thuật

III Các nhi ệm vụ yêu cầu của đề tài:

Nghiên cứu tổ hợp thiết bị thi công bê tông mái kênh, đưa ra đường lối tính toán

kết cấu của tổ hợp thiết bị và tính toán đưa ra các thông số làm việc hiệu quả nhất Thông qua việc tính toán ta tính được vật liệu chế tạo,giá thành chế tạo, giá thành

sản phẩm khi hoàn thành là thấp hơn so với việc nhập khẩu thiết bị từ nước ngoài.Đồng thời đưa ra được các thông số làm việc hiệu quả nhất của tổ hợp thiết bị này

IV Lý do ch ọn đề tài :

Đây là thiết bị mới, đã được sử dụng thi công nhiều trên thế giới và đem lại

hiệu quả cao trong thi công Ở Việt Nam, thiết bị ít phổ biến,do đó xét thấy điều kiện

nền nông nghiệp đang phát triển ở nước ta theo chủ trương nhà nước, xây dựng nhiều các công trình phúc lợi đặc biệt là ở đồng bằng Nam Bộ nên tôi chọn đề tài này để nghiên cứu và áp dụng vào thực tiễn nhăm đem lại hiệu quả cao

V Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu tổ hợp thiết bị thi công đổ bê tông mái kênh dựa trên cơ sở

việc chế tạo thành công tổ hợp thiết bị của khoa công nghệ trường ĐH Bách khoa tp HCM

MỤC LỤC

Chương 1 : Tổng quan về tổ hợp thiết bị thi công bê tông mái kênh

1.1 Công tác đổ bê tông ở Việt Nam 9

1.2 Khái quát về tổ hợp thiết bị 15

1.3 Ứng dụng của tổ hợp thiêt bị trên thế giới 15

1.4 Ứng dụng của tổ hợp thiết bị trong nước 16

Chương 2 : Tính toán kết cấu tổ hợp thiết bị thi công bê tông mái kênh 2.1 Tính toán kết cấu thiết bị cấp và rải bê tông 24 2.2 Tính toán thiết bị san và đầm bê tông 31

2.3 Tính toán kết cấu thép của thiết bị thi công 83

Chương 3 : Năng suất và tính hiệu quả của thiết bị

3.1 Tính lực cản của thiết bị khi thi công

3.2 Tinh các thông số làm việc của thiết bị

3.3 Biểu đồ làm việc của thiết bị

CHƯƠNG 1

T ỔNG QUAN VỀ TỔ HỢP THIẾT BỊ THI CÔNG MÁI KÊNH

1.1 Công tác đổ bê tông ở Việt Nam:

Nước ta là một nước nông nghiệp truyền thống lâu đời, với địa hình nhiều sông rạch, kênh, hồ,…, thuận lợi cho việc phục vụ công tác canh nông Kênh mương giữ vai trò đặc biệt quan trọng đối với công trình thủy lợi Do đó, trong những năm gần đây, nhất là trong công cuộc xây dựng nông thôn mới, Chính phủ và các cơ quan ban ngành đã tập trung các nguồn lực thực hiện các chương trình kiên cố hóa kênh mương, đầu tư xây dựng các công trình thủy lợi tưới tiêu lớn giải quyết tình trạng khô hạn và thiếu nước sinh hoạt cho người dân Tuy nhiên, nhìn lại công việc xây dựng này, nước ta vẫn chỉ sử dụng công nghệ thi công thủ công dẫn đến chất lượng công trình vừa đưa vào sử dụng một thời gian đã xuống cấp

Công nghệ lạc hậu vẫn đưa vào sử dụng

Hiện nay, những công trình kênh mương kiên cố hóa dần hiện lên, thể hiện với vai trò rõ nét trong đời sống nông nghiệp, nông thôn cũng như tham gia hỗ trợ người dân phát triển kinh tế Có dịp đi qua và chứng kiến nhiều công trình xây dựng kênh mương, tôi thấy rằng các đơn vị hiện nay vẫn thi công mái dốc bằng phương pháp đá hộc hoặc xây bằng các tấm đan đúc sẵn Việc thi công như vậy, cần khá nhiều lao động và tốn thời gian chuẩn bị mặt bằng, đúc sẵn tấm đan đến việc lắp đặt và hoàn

thiện Tuy mất nhiều công sức thi công, nhưng nhìn lại, phương pháp này vẫn không mang lại chất lượng tốt cho công trình Các kênh mương được lát mái bằng tấm bê tông thường bị sụt mái, lõm vào, phình ra làm hỏng hệ thống kênh mương, gây thất thoát nước và công trình xuống cấp nhanh chóng Loại hư hỏng này chúng ta thường thấy rất nhiều trên các kênh sử dụng tầng lọc là vải địa kỹ thuật và lát các tấm bê tông bên ngoài như kênh Liễn Sơn – Vĩnh Phúc; kênh chính Đồng Cam – Phú Yên… Tại những đoạn kênh này, các tấm đan có khe hở lớn làm cho nước dễ dàng thấm qua gây mềm hóa lớp nền phía dưới, lâu dần dẫn đến sụt lún theo từng mảng

Một biện pháp nữa, hiện nay cũng đang được các đơn vị thi công kiên cố hóa

kênh mương, đó là đổ trực tiếp bê tông lên mái kênh bằng thủ công hay kết hợp các thiết bị thi công tự chế cho năng suất lao động không cao, sử dụng nhiều lao động, tốn kém chi phí… Sử dụng phương pháp này, cũng khiến công trình xuống cấp bởi bê tông sẽ không trộn đúng tỷ lệ, không đạt yêu cầu kỹ thuật… Trước hiện trạng kiên cố hóa kênh mương như hiện nay, tại một hội thảo khoa học về Những vấn đề đối mặt với công trình thủy lợi, thủy điện được tổ chức cuối năm 2012, ông Vũ Bá Dũng, GĐ Cty TNHH đầu tư phát triển công nghệ và thiết bị XD Việt Thịnh Phát và ông Nguyễn Hồng Ngân – ĐH Bách khoa TP HCM có nhận định rằng: Chúng ta hiện đang thi công các công trình thủy lợi từ nhỏ đến lớn bằng công nghệ lạc hậu Mặc dù chi phí ban đầu thấp hơn so với việc áp dụng công nghệ mới, nhưng những tổn thất không thể thống kê được khi thất thoát nước, chi phí sửa chữa hàng năm

1.2 Khái quát v ề tổ hợp thiết bị thi công:

Tổ hợp thiết bị gồm :

+ Thiết bị cấp và rải bê tông

+ Thiết bị san và đầm bê tông

• Thiết bị cấp và rải bê tông

Bao gồm các bộ phận chính sau :

+ Tính năng kỹ thuật :

- Năng suất : 15m3

/h

- Chiều rộng băng tải : 0,5m

- Chiều cao nâng băng: 4,25÷ 5m

- Khoảng cách tâm ray: 11m

- Góc nghiêng băng gạt: 600

- Vận tốc di chuyển cầu: 0,2 m/s

- Công suất: 3,7 kW

- Vận tốc băng tải: 2 m/s

- Vận tốc rải bê tông: 0 ÷ 0,2 m/s

- Biến tần cho vận tốc rải bê tông: 5,5 kW

- Điều khiển thiết bị bằng nút thông qua bảng điều khiển

+ Nguyên lý làm việc:

Tổ hợp thiết bị di chuyển đến vị trí thi công Xe vận chuyển bê tông sẽ tiến hành

đổ bê tông vào trong phễu chứa Hỗn hợp bê tông trong phễu chứa được băng tải vận chuyển liên tục trên băng và được xe con rải di chuyển gạt về một phía của băng Tùy theo độ dày của lớp bê tông mà điều chỉnh vận tốc của xe con rải cho phù hợp

Sau một vệt rải,tổ hợp di chuyển đến vị trí tiếp theo và quy trình thi công cứ lặp

đi lặp lại cho đến hoành thành khối lượng yêu cầu

• Thiết bị san và đầm bê tông :

+ Kết cấu:

Bao gồm các bộ phận chính theo sơ đồ sau:

+ Tính năng kỹ thuật:

- Năng suất : 150 m3

/h

- Chiều dài trống lăn : 1200 mm

- Chiều dài vít san : 300 mm

Sau khi bê tông được vít san đẩy đều sẽ được bê tông đầm chặt bằng trống lăn

Quả trống lăn vừa quay ngược và di chuyển trượt lên, xuống đồng thời trống lu rung sẽ

làm cho khối bê tông đặc chắc và được tạo mặt phẳng do dàn máy luôn di chuyển trên ray với cao trình đã được định chuẩn theo chiều dày thiết kế

• Quy trình thi công của máy :

Bước 1 : Chuẩn bị mặt bằng

Bước 2 : Thi công tầng lọc, lắp đặt nyon, thép

Bước 3 : Vận chuyển bê tông từ trạm trộn

Bước 4 : Đổ bê tông vào phễu thiết bị thi công

Bước 5 Thi công rải bê tông

Bước 6 : Thi công san đầm bê tông

Bước 7 : Hoàn thiện mặt bằng đầm thước và thủ công

1.3 Ứn dụng của tổ hợp thiết bị trên thế giới

Nhìn ra thế giới, các nước đã nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ thi công

bê tông kênh mương từ lâu Chẳng hạn như hãng Gomaco đã từ lâu nổi tiếng về thiết bị rải bê tông Công nghệ thi công được cơ giới hóa và tự động hóa từ khâu

chuẩn bị đến khâu rải và hoàn thiện mặt bê tông Với công nghệ này, cho phép thi công được hầu hết các kết cấu công trình kênh mương trong mọi điều kiện thi công, còn chất lượng thì đảm bảo từ khâu chuẩn bị nền móng, rải bê tông đến thi công hoàn thiện Dùng thi công các đập lớn trên thế giới, các đường ô tô, sân bay,.v.v

1.4 Ứng dụng tổ hợp thiết bị ở Việt Nam

Tuy nhiên, với điều kiện nước ta thì công nghệ này được nhận định là đắt và chưa hoàn toàn phù hợp với khả năng vì phụ thuộc nước ngoài từ công nghệ đến việc bảo hành, thay thế phụ tùng

Nhưng năm 2009, tại Việt Nam, trường ĐH Bách khoa TP HCM cũng đã nghiên cứu chế tạo thành công tổ hợp thiết bị rải thảm bê tông xi măng mái kênh phục vụ

dự án kênh đào Phước Hòa – Bình Dương Theo ông Nguyễn Hồng Ngân – chủ bộ môn máy xây dựng – khoa cơ khí - ĐH Bách khoa TP HCM, thì thiết bị này có các thông số kỹ thuật gần tương đương với thiết bị của Mỹ nhưng chi phí đầu tư chỉ chưa bằng một nửa Còn chất lượng thiết bị và công trình đã được các nhà thầu và chủ đầu tư dự án Phước Hòa kiểm chứng với việc công trình hoàn thành đúng tiến

độ, đảm bảo chất lượng, công trình được khánh thành giai đoạn 1 vào ngày

12-2011 Sau khi thành công dự án này, trường ĐH BK TPHCM và Cty TNHH đầu

tư phát triển công nghệ và thiết bị XD Việt Thịnh Phát đã bắt tay vào nghiên cứu hoàn thiện công nghệ rải bê tông theo hướng hiện đại và tự động hóa; không những thực hiện các dự án rải mái kênh, đập, các công trình bê tông mái dốc mà còn có thể thi công bê tông mặt ngang như đường bê tông xi măng, sân bay, bến cảng…

Có thể thấy, Việt Nam đã bước đầu làm chủ được công nghệ thi công bê tông tiên tiến có mặt trên thế giới Công nghệ này có thể ứng dụng rộng rãi từ các dự án kênh mương trung bình đến lớn, vai đập thủy lợi, thủy điện… Và, với công nghệ thi công như hiện nay, các địa phương khi áp dụng sẽ đạt lợi ích lớn, đó là vừa tiết kiệm chi phí lại rút ngắn thời gian thi công, đảm bảo chất lượng công trình

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN K ẾT CẤU TỔ HỢP THI CÔNG MÁI KÊNH

2.1 Tính toán t ổng thể kết cấu thiết bị cấp và rải bê tông

2.1.1 Động cơ dẫn động thiết bị băng tải

Động cơ dẫn động thiết bị băng tải là động cơ điện, nguồn động lực được cấp từ máy phát điện sử dụng dầu diesel.Dựa vào thông số kỹ thuật và yêu cầu lắp ráp ta chọn động cơ điện như sau : Với yêu cầu công suất làm việc là 3,7 kW thì chọn động cơ điện kí hiệu MT – 21 – 6

+ Công suất : 5 kW

+ Số vòng quay trong một phút : 940 kW

+ Bội số mômen cực đại : 2,9

+ Mômen vô lăng : 0,41

+ Trọng lượng : 145 kg

+ Chế độ làm việc trung bình ЛB 25%

2.1.2 Động cơ dẫn động xe con gạt vật liệu

Do yêu cầu dẫn động xe con công suất không lớn, trọng lượng xe con nhỏ nên ta chọn động cơ có công suất 2,2 kW kí hiệu MT – 11 – 6

+ Công suất : 2,2 kW

+ Số vòng quay trong một phút : 885kW

+ Bội số mômen cực đại : 2,3

+ Mômen vô lăng : 0,17

+ Trọng lượng : 90 kg

+ Chế độ làm việc trung bình ЛB 25%

2.1.3 Biến tần cho vận tốc rải bê tông

Với tính ưu việt và ngày càng sử dụng rộng rãi trong việc điều chỉnh tốc độ ta chọn

biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ với các thông số như sau:

- Phương pháp điều khiển: Tuyến tính V/f; bình phương pháp V/f; đa

điểm V/f; điều khiển dòng từ thông FCC, điều khiển vecter

- Bảo vệ: Quá nhiệt động cơ, thấp áp, quá tải,

chạm đất, ngắn mạch…

2.1.4 Tính ch ọn cáp

Các thông số cơ bản:

- Tải trọng thiết bị xe xon : Q = Qx = 50kg = 500 N

- Trọng lượng cơ cấu tang : Gm = 100 kG = 1000 N

Hình 2.5: Sơ đồ động cơ cấu tang cuốn cáp

1- Động cơ điện; 2- Khớp nối phanh; 3- Hộp giảm tốc; 4- Khớp nối; 5- Tang tời giá khoan

2.1.4.1 Chọn loại cáp

Thông thường thì ở các giá để kéo cơ cấu xe con người ta dùng cáp cho cơ cấu nâng hạ, do đó ở đây ta chọn cáp cho cơ cấu Trong các loại cáp thì kiểu cáp có kết cấu ΠKO - 6×19 = 114 theo ΓOCT 3077 - 55 là dạng dây có tiếp xúc đường giữa các sợi thép ở các lớp kề nhau, có tuổi thọ cao và được sử dụng rộng rãi, vật liệu chế tạo các

Trong đó:

Q0 = Gx + Gt

Q0: Tải trọng tổng hợp

Gtbk: Trọng lượng thiết bị khoan, Gx = 500 N

Gm: Trọng lượng của tang, Gt = 1000 N

→ Q0 = 500 + 1000 = 1500 N λ: Hiệu suất từng ròng rọc,tra bảng 2.5 [ 1 ] lấy λ = 0,98

a: Bội suất pa lăng, a= 1

t: Số ròng rọc đổi hướng, không tham gia bội suất cáp Như sơ đồ cáp ta đã

chọn thì số ròng rọc đổi hướng là t=2

m: Số nhánh cáp cuốn lên tang, m = 1

Vậy :

S = 1500.(1−0,98) 1.(1−0,98 1 ).0,98 2 =1562 N

Hiệu suất pa lăng được xác định theo công thức 2.18 [ 1 ]

S = Q0a.ηp

→ ηp = Q0

a.S =

1500 1.1562 = 0,96

2.1.6 Tính chọn kích thước dây cáp

Theo công thức 2.10 [ 1 ] có:

Sđ = n.S Trong đó :

Sđ : Lực kéo đứt dây cáp

n : Hệ số an toàn bền của dây cáp,tra bảng 22 [ 1 ] chọn n = 5,5 với chế độ làm

Dt: Đường kính tính đến đáy rãnh khoét

e: Hệ số tính đường kính tang với chế độ làm việc trung bình, tra bảng 2.4 [ 1 ] có e = 25

DR: Đường kính tính đến đáy rãnh khoét

e: Hệ số tính đường kính tang với chế độ làm việc nhẹ, chọn e = 20

→ DR≥ 14 ( 20 - 1) = 266mm

Chọn DR = 270 mm

- Ròng rọc đổi hướng cáp: Ròng rọc đổi hướng cáp là ròng rọc không làm việc

chỉ có nhiệm vụ đổi hướng cáp nên được tính như sau:

m: Số lớp cáp cuốn lên tang, m = 2

L: Chiều dài lớp cáp, L = a H

a: Bội suất pa lăng, a = 1

H: Chiều dài kéo, H = 10 m

→ L = 2 10 = 20 m (1,5 ÷ 2 ) dc : Đoạn dự trữ an toàn, số vòng cáp cuốn lên tang này không được

mở ra trong quá trình làm việc

lt = 20.0,014

3,14.2.( 2.0,014 + 0,35 ) + 2.0,014 =0,146 m

Chọn lt = 200 mm

Số vòng quay của tang : nt = 𝑣𝑛.𝑎

Л.𝐷0 =

0,2.1 3,14.( 0,014+0,35 ) = 12 vg/ph

2.1.5 Thuyết kế bộ truyền đai

Chiều dài đai : chọn l = 300mm

Tiết diện đai được chọn theo tỉ số : 𝐷𝛿

1 ≤ 401 => δ = 210/40 = 5,25 mm Do đó ta chọn đai vải cao su loại A co δ = 5,5 mm

2.1.6 Băng tải cao su

Băng đai cao su là loại máy vận chuyển liên tục với bộ phận kéo bằng tang có

gắn dây băng cao su tạo thành máng mang tải , trong đó vật liệu vận chuyển không có chuyển động tương đối, đối với băng nên khi vận chuyển không bị nghiền nát Băng đai cao su được dùng nhiều trong các ngành công nghiệp như :khai

Người ta dùng băng đai cao su để vận chuyển hàng rời , hàng kết dính hoặc hàng đơn chiếc ( có khối lượng không lớn )

+ Các thông số cơ bản của băng :

- Năng suất : 15 m3

/h

- Chiều cao vận chuyển : 5 m

- Chiều dài băng : 21 m

- Góc nghiêng băng : 600

- Vận tốc băng : 2 m/s

Vậy dựa vào bảng tra,ta chọn dây băng công dụng chung loại 2, có bề rộng b = 0,5 m,

có 4 lớp màng cốt bằng vải bạt Б – 820 có bọc cao su bà mặt làm việc dày 3 mm, mặt không làm việc 1 mm

+ Chế độ lắp ghép giữa các chi tiết

Vòng trong ổ lăn được lắp cố định với trục và quay cùng với trục trong quá trình thiết bị làm việc như vậy vòng trong ổ lăn chịu tải trọng chu kỳ còn vòng ngoài ổ lăn chịu tải trọng cục bộ Để duy trì tình trạng chịu lực đồng đều của vòng trong ổ lăn, chế

độ lắp giữa trục và ổ lăn là lắp chặt, ổ lăn đóng vai trò là chi tiết lỗ Chọn miền dung sai chi tiết trục K6

+ Chế độ lắp ghép giữa ổ lăn và may ơ

Vòng ngoài ổ lăn cố định trong quá trình hoạt động do vòng ngoài ổ lăn chịu tải trọng cục bộ Vì vậy taa chọn chế độ lắp ghép giữa vòng ngoài ổ lăn với may ơ là chế

độ lắp trung gian

2.1.7 Chọn đông cơ di chuyển thiết bị

Dựa vào yêu cầu của thông số kĩ thuật và công suất danh định của máy 3,7 kW

Ta chon động cơ điện 4A theo tiêu chuẩn GOST Mã hiệu 100L4, công suất 4kW, số vòng quay 1420vg/ph,Tmax/Tdn = 2,2

2.2 Tính toán t ổng thể kết cấu thiết bị san và đầm bê tông

2.2.1 Chọn đông cơ di chuyển thiết bị

Ta chọn đông cơ cùng loại với động cơ di chuyển của thiết bị cấp và rải bê tông

2.2.2 Thiết kế vít tải

Vít tải là thiết bị dùng để vận chuyển vật liệu theo phương ngang,ngoài ra có

thể vận chuyển theo phương nghiêng một góc 900

Tuy nhiên góc nghiêng càng lớn thì

hiệu suất càng lớn

Theo yêu cầu kĩ thuật thì có các thông số cơ bản để chế tạo vít san:

+ Chiều dài vít san : 300 mm

Trống lăn trong thiết bị san và đầm bê tông được dẫn động bởi động cơ thông qua hộp truyền bánh răng nón ,bộ truyền đai dẫn động làm quay và gây rung cho trong lăn

Các thông số cơ bản củ trống lăn :

+ Chiều dài trống lăn : 1200mm

+ Đương kính trống lăn : 250 mm

- Chọn biến tần cho trống lăn :

Với tính ưu việt và ngày càng sử dụng rộng rãi trong việc điều chỉnh tốc độ ta chọn biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ với các thông số như sau:

- Phương pháp điều khiển: Tuyến tính V/f; bình phương pháp V/f; đa điểm V/f; điều khiển dòng từ thông FCC, điều khiển vecter

+ Mômen vô lăng : 0,57 kgm2

+ Trọng lượng : 163 kg

2.2.4 Chọn động cơ di chuyển bộ công tác

Lực cản di chuyển khối bê tông bằng vít tải :

Vậy dựa vào công suất tính toán ta chọn loại đông cơ MT – 22 – 6

thép ở các lớp kề nhau, có tuổi thọ cao và được sử dụng rộng rãi, vật liệu chế tạo các

Trong đó:

Q0 = Gm

Q0: Tải trọng tổng hợp

→ Q0 = Gm = 9230 N λ: Hiệu suất từng ròng rọc,tra bảng 2.5 [ 1 ] lấy λ = 0,98

a: Bội suất pa lăng, a= 1

t: Số ròng rọc đổi hướng, không tham gia bội suất cáp Như sơ đồ cáp ta đã

chọn thì số ròng rọc đổi hướng là t=2

m: Số nhánh cáp cuốn lên tang, m = 1

Vậy :

S = 9230.(1−0,98) 1.(1−0,98 1 ).0,98 2 = 9610,6 N

Hiệu suất pa lăng được xác định theo công thức 2.18 [ 1 ]

S = Q0a.ηp

→ ηp = Q0

a.S =

9230 1.9610,6 = 0,96

2.2.5.2 Tính chọn kích thước dây cáp

Theo công thức 2.10 [ 1 ] có:

Sđ = n.S Trong đó :

Dt: Đường kính tính đến đáy rãnh khoét

e: Hệ số tính đường kính tang với chế độ làm việc trung bình, tra bảng 2.4 [ 1 ] có e = 25

→ Dt ≥ 29.5.( 25 – 1 ) = 708 mm

DR: Đường kính tính đến đáy rãnh khoét

e: Hệ số tính đường kính tang với chế độ làm việc nhẹ, chọn e = 20

→ DR≥ 29,5 ( 20 - 1) = 560,1mm

Chọn DR = 570 mm

- Ròng rọc đổi hướng cáp: Ròng rọc đổi hướng cáp là ròng rọc không làm việc

chỉ có nhiệm vụ đổi hướng cáp nên được tính như sau:

m: Số lớp cáp cuốn lên tang, m = 2

L: Chiều dài lớp cáp, L = a H

a: Bội suất pa lăng, a = 1

H: Chiều dài kéo, H = 10 m

→ L = 2 10 = 20 m (1,5 ÷ 2 ) dc : Đoạn dự trữ an toàn, số vòng cáp cuốn lên tang này không được

mở ra trong quá trình làm việc

2.2.7 Thuyết kế bộ truyền đai

Chiều dài đai : chọn l = 300mm

Tiết diện đai được chọn theo tỉ số : 𝐷𝛿

1 ≤ 401 => δ = 240/40 = 6 mm Do đó ta chọn đai vải cao su loại A co δ = 6 mm

2.3 Thi ết kế kết cấu thép cho tổ hợp thiết bị

2.3.1 Số liệu đầu vào:

- Chiều dài nhịp tính toán: ltt = 10 m

B ảng 1:

2 Vật liệu dùng cho kết cấu:

-Thép kết cấu M270 cấp 250 có FY = 250Mpa

- Bê tông bản mặt cầu có f’c = 30Mpa

- Liên kết sử dụng bu lông cường độ cao

10

1 7

Tuy nhiên ta hoàn toàn không có sự tự do để lựa chọn chiều cao giàn, nó còn phụ thuộc vào kích thước xe chạy trên cầu;

Chọn sơ bộ chiều cao của giàn chủ h =1,4 m

Trong các giàn hình tam giác có thanh đứng thì chiều dài mỗi khoang d=2,0m Khi đó góc xiên α hợp bởi thanh xiên và phương nằm ngang là α = 530

7’48’’

Hình 2: Liên k ết dọc trên và dọc dưới của giàn chủ

4.5 Chọn sơ bộ tiết diện các thanh giàn chủ:

- Chọn tiết diện các thanh kiểu chữ H ở biên giàn

- Chọn các thanh xiên và thanh đứng có cùng bề rộng với thanh biên để dễ liên kết

giữa các thanh với nhau, chọn các thanh biên có chiều cao h không đổi để dễ liên kết

- Chiều cao và chiều rộng được xác định theo công thức kinh nghiệm 332/Tr.345

sách N.I.POLIVANOV

400

1010400

2 2

4.6 Tính trọng lượng kết cấu nhịp:

- Trọng lượng thép trên 1m dài dầm chủ có thể được xác định theo công thức:

l a F

DC k

y

)1.(

25,1

.25,1.75,

- a: đặc trưng trọng lượng ứng với dầm giản đơn, a = 5

- k0: Tải trọng tương đương của tất cả các loại hoạt tải tác dụng lên dầm kể cả hệ

số phân bố ngang, hệ số làn xe và hệ số xung kích (kN/m)

10,359,017,10.45,125,11.45,1

95 , 10 110 25 , 11 110

DC(dc) =

10.5)

1,01(25,15,78

10.5,2

79,5.5,15,17.25,10468,3.75,1

Dầm dọc đặt dọc theo hướng xe chạy, làm việc như một dầm liên tục nhiều nhịp,

có nhịp tính toán là khoảng cách giữa các dầm ngang, dầm dọc có tác dụng làm giảm

độ lớn của mặt cầu

1 Tải trọng tác dụng lên dầm dọc:

Sự phân bố tải trọng theo phương ngang cầu lên các dầm dọc được xác định theo

phương pháp đòn bẩy Hình 6 dưới đây thể hiện sự phân bố tải trọng lên các dầm dọc

Hình 6 : S ự phân bố tải trọng lên dầm dọc

Tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc bao gồm Trong lượng động cơ, các bộ công tác , bản thân dầm dọc

Tính tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc:

-Tải trọng bản thân dầm dọc, có thể lấy gần đúng trong khoảng từ (0,01÷0,012 T/m) (Cơ sở thiết kế và ví dụ tính toán cầu thép trang 88)

ydv: tung độ đường ảnh hưởng ứng với trọng tâm xe

B ảng 3: Kết quả tính toán tải trọng tĩnh tác dụng lên các dầm dọc

Hình 7 : Đường ảnh hưởng của tải trọng tĩnh tác dụng lên dầm

Từ công thức (2.6) ta có các bảng tính sau :

B ảng 4 : Mô men do tĩnh tải tính toán

Dầm 1 0,3 4,646 0,15 2,323

I.1.2 Nội lực do hoạt tải

Hiệu ứng lớn nhất do hoạt tải gây ra được lấy theo giá trị lớn hơn của các trường

hợp sau :

- Xe hai trục thiết kế +tải trọng ray + tải trọng bộ công tác làm việc (hệ số xung kích IM=25%)

- Xe con thiết kế +tải trọng ray + tải trọng bộ công tác (hệ số xung kích IM=25%)

* Tại tiết diện gối :

+Xe con Mgối = 0

Vgối = 1,45(1+0,283)=1,86 kN + Bộ công tác Mgối =0

Vgối=1,10(1+0,800)=1,98kN + Tải trọng đường ray

V1/4 = 1,10 ( 0,75+0,550) =1,43 kN