TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ CÔNG TÁC KHOAN CỌC NHỒI LẮP TRÊN CẦN TRỤC BÁNH XÍCH HITACHI KH 250HD

MỤC LỤC NỘI DUNG Trang TRANG LÓT BÌA NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương 1 GIỚI THIỆU CÁC THÔNG SỐ CẦN TRỤC BÁNH XÍCH HITACHI KH250 HD 01 1.1. Các thông số kỹ thuật cần cần trục bánh xích Hitachi KH250 HD. 02 1.2. Máy khoan cọc nhồi Hitachi KH 250 HD. 05 1.2.1. Một số cụm chi tiết của bộ công tác máy khoan KH250 HD. 07 1.2.2. Khã năng khoan tạo lỗ. 07 1.2.3. Thông số kỹ thuật máy khoan KH250 HD. 07 1.2.4. Đặc điểm máy khoanKH250 HD. 08 1.2.5. Cấu tạo chung, nguyên lý hoạt động máy khoan KH250 HD. 09 1.2.6. Nguyên lý hoạt động máy khoan KH250 HD. 10 1.2.7. Ưu nhược điểm máy khoan cọc nhồi KH250 HD. 11 Chương 2 12 THIẾT KẾ GẦU XOAY CHỐT LIÊN KẾT GẦU VỚI THANH KELLY 2.1. Chế độ làm việc của gầu khoan. 12 2.2. Thiết kế gầu xoay. 14 2.2.1. Các lực tác dụng lên gầu khoan. 14 2.2.2. Trường hợp 1. 16 2.2.2.1. Ngoại lực tác dụng lên gầu. 16 2.2.2.2. Tính lực cản của nền tác dụng lên gầu xoay. 19 2.2.3. Trường hợp 2. 29 2.2.3.1. Ngoại lực tác dụng lên gầu. 29 2.2.3.2. Tính lực cản của nền tác dụng lên gầu xoay. 29 2.2.4. Lực ma sát. 32 2.2.5. Kiểm tra bền thành gầu. 33 2.2.5.1. Khái niệm lý thuyết vỏ. 33 2.2.5.2. Chọn vật liệu làm vỏ gầu và tính bền. 33 2.2.6. Thiết kế mốt số cụm chi tiết của gầu xoay. 38 2.2.6.1. Kiểm tra cụm cổ gầu. 38 2.2.6.2. Kiểm tra cụm bản lề đáy gầu. 41 2.3. Tính chốt liên kết giữa gầu và thanh kelly. 44 Chương 3 48 THIẾT KẾ BỘ KHỚP NỐI TREO XOAY 3.1. Cấu tạo, Nguyên lý làm việc khớp xoay. 48 3.1.1. Cấu tạo khớp xoay. 48 3.1.2. Nguyên lý làm việc. 49 3.2. Thiết kế khớp xoay. 49 3.2.1. Vật liệu làm trục. 49 3.2.2. Tính sơ bộ đường kính trục. 50 3.2.3. Định kích thước kết cấu trục. 51 3.2.4. Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn. 52 3.3. Tính toán lựa chọn ổ. 53 3.3.1. Chọn loại ổ lăn. 53 3.3.2. Chọn sơ bộ kích thước ổ. 53 3.3.3. Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ. 53 3.3.4. Kiểm tra khả năng tải tĩnh. 55 3.4. Định vị ổ lăn. 55 3.5. Bôi trơn và che kín ổ lăn. 55 Chương 4 56 THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP GIÁ KHOAN 4.1. Giới thiệu chung về giá khoan. 56 4.2. Chọn sơ đồ tính toán cho giá khoan. 56 4.3. Phân tích các trường hợp làm việc bất lợi nhất của giá khoan. 57 4.3.1. Các loại tải trọng và ngoại lực tác dụng lên giá khoan khi làm việc. 57 4.3.2. Các tổ hợp tải trọng tác dụng lên kết cấu của giá khoan: 58 4.3.2.1. Trạng thái làm việc khi máy đào hố ở độ sâu lớn nhất, gầu tích đầy đất thì nó bị kẹt chặt, xét tại thời điểm bắt đầu dùng xi lanh thuỷ lực để nâng gầu lên, xylanh điều chỉnh giá khoan xuất hiện lực kéo lớn nhất. Khi này các thành phần tải trọng tác dụng lên kết cấu giá khoan gồm có. 58 4.3.2.2. Trạng thái khi máy khoan hố đến chiều sâu là lớn nhất, gầu cắt và chứa đầy đất, cả hệ thống thanh kelly ở trạng thái lơ lửng. Khi này các thành phần tải trọng tác dụng lên thanh gồm có. 59 4.4. Tính bền kết cấu giá khoan. 67 4.4.1. Kiểm tra bền giá trượt. 68 4.4.2. Kiểm tra bền giá đỡ. 69 4.4.3. Kiểm tra bền thanh chống. 73 4.4.4. Kiểm tra bền thanh giằng. 73 4.4.5. Kiểm tra bền chốt liên kết giữa giá đỡ với khung máy. 74 Chương 5 77 QUY TRÌNH CHẾ TẠO GIÁ KHOAN 5.1. Quy trình công nghệ chế tạo hệ kết cấu thép giá khoan. 77 5.1.1. Quy trình công nghệ chung 77 5.1.2. Quy trình công nghệ chế tạo giá khoan. 80 5.2 . Qui trình chế tạo giá khoan bao gồm: 87 5.2.1 Chế tạo giá đỡ. 87 5.2.1.1. Chế tạo các chi tiết 2,3,5,7,10,12. 87 5.2.1.2. Chế tạo chi tiết 4. 91 5.2.1.3. Chế tạo chi tiết 8. 92 5.2.1.4. Chế tạo chi tiết 9. 93 5.2.1.5. Chế tạo các chi tiết 1,11,13,14,15,16,17,18. 95 5.2.1.6. Chế tạo các chi tiết 6. 97 5.2.1.7. Tiến hành hàn các chi tiết lại với nhau tạo nên kết câu giá đỡ. 99 5.2.2 Chế tạo giá đỡ. 104 5.2.2.1. Chế tạo các chi tiết 2,3,5,7,10,12. 105 5.2.2.2. Chế tạo các chi tiết 2,3,5,7,10,12. 107 5.2.2.3. Chế tạo các chi tiết 19,23,26. 108 5.2.2.4. Chế tạo các chi tiết 25. 110 5.2.2.5. Tiến hành hàn các chi tiết lại với nhau tạo nên kết câu giá trượt. 112 Chương 6 120 QUY TRÌNH LẮP DỰNG, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA VÀ VẬN HÀNH MÁY KHOAN CỌC NHỒI KH250 HD 6.1. Quy trình lắp dựng máy. 120 6.1.1. Công tác chuẩn bị về máy và các thiết bị phụ trợ, mặt bằng và công nhân. 120 6.1.2. Tiến hành lắp dựng máy và điều kiện an toàn khi lắp dựng máy. 122 6.1.3. Kiểm tra máy và tiến hành chạy thử máy. 126 6.2. Công tác bảo dưỡng, sửa chữa và các quy định về vận hành máy khoan cọc nhồi KH250 HD. 126 6.2.1. Công tác bảo dưỡng và sửa chữa máy. 126 6.2.2. Công tác bảo dưỡng kỹ thuật máy. 126 6.2.3. Công tác sửa chữa máy. 128 6.2.4. Sửa chữa nhỏ hay còn gọi là sửa chữa thường xuyên. 128 6.2.5. Các sự cố xảy ra với máy và các biện pháp khắc phục, sửa chữa. 129 6.2.5.1. Hiện tượng sụt áp suất của động cơ lai. 130 6.2.5.2. Hiện tượng sụt áp trên các mô tơ thuỷ lực. 130 6.2.5.3. Hiện tượng vỡ hộp giảm tốc trên bàn xoay. 131 6.2.5.4. Các trường hợp hỏng của thanh kelly. 131 6.3. Vận hành máy và nội quy an toàn khi sử dụng máy. 133 6.3.1. Các quy định về vận hành máy. 133 6.3.2. Các quy định về an toàn khi vận hành máy. 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS II

ThS.Đoàn Văn Tú

TP.HỒ CHÍ MINH-2012

Chương 1

GIỚI THIỆU CÁC THÔNG SỐ CẦN TRỤC BÁNH XÍCH

HITACHI KH250 HD

Hình 1.1 : Cần trục bánh xích Hitachi - KH 250 HD.

1.1 Các thông số kỹ thuật cần cần trục bánh xích Hitachi KH250 HD

Working ranges.

Hydraulic system.

Table No.

Engine.

Pressure setting.

1.2 Máy khoan cọc nhồi Hitachi - KH 250 HD.

Hình 1.2: Tổng thể máy khoan nhồi KH250 HD.

Hình 1.3 Máy khoan đang ở công trường thi công.

1.1 Một số cụm chi tiết của bộ công tác máy khoan KH250 HD.

Hình 1.4 Một số cụm chi tiết chính của bộ công tác máy khoan KH250 HD 1.2 Khã năng khoan tạo lỗ.

Hãng Hitachi của Nhật Bản chế tạo nhiều máy khoan cọc nhồi Trong đó

có một số loại như: KH100D, KH250 HD_3, KH180_3, CD1500, CD200 v.v…

Máy khoan cọc nhồi thuỷ lực của hãng Hitachi có cần khoan kiểu

từ 40-100kNm Lực ép thẳng đứng vào cần khoan lớn đến 30-100kN Nhưng ởđây chúng tôi không dùng máy khoan do hãng HITACHI sản suất mà chỉ thiết

kế bộ công tác và tính toán lắp đặt trên máy cơ sở là máy cần trục bánh xíchKH250- HD của hãng HITACHI

1.3 Thông số kỹ thuật máy khoan KH250 HD.

Các kích thước cơ bản

Chiều rộng máy 4010/3350

Khoảng cách từ tâm máy đến đến tâm làm việc

R

4300

1.4 Đặc điểm máy khoanKH250 HD.

Chiều sâu khoan

+ Đất mùn, đất phù sa, đất sét + Đất chung

m8565Đường kính khoan

+ Đất chung

+ Đất mựn + Dùng dao mở rộng lỗ khoan

(mm)150017002000Lực quay của gầu

+ Quay thuận + Quay nghịch

kNm150150

Tốc độ vận hành -Tốc độ quay của gầu

+ Tốc độ cao + Tốc độ thấp

v/p3018

- Tốc độ kéo cáp của tời

+ Tốc độ cao + Tốc độ thấp

(mm)

m/p703520

- Tốc độ thay đổi góc nghiêng của cần

+ Khi thả + Khi kéo

m/p6060

- Tốc độ quay toa quay (v/p) 4

Hình 1.5 Bản vẽ tổng thể máy khoan cọc nhồi KH250 HD.

1) Cơ cấu di chuyển bánh bánh xích; 2).cabin điều khiển; 3).thanh giằng; 4).đối trọng; 5).giá chữ A; 6).thanh chống; 7).cáp nâng hạ cần; 8).cáp nâng hạ hàng; 9)cần tháp; 10).cáp rút thanh kelly; 11).khớp nối treo xoay; 12).cáp treo

giá khoan; 13).thanh kelly; 14).cụm móc câu; 15).giá trượt; 16).xylanh khóa; 17).mâm xoay; 18)gầu khoan; 19).giá đỡ; 20).xylanh nâng hạ giá khoan; 21).thanh chống giá khoan.

1.6 Nguyên lý hoạt động máy khoan KH250 HD.

Di chuyển máy khoan đến vị trí cần khoan “vị trí đó được xác định tâm”

ống đặt trong cabin lái Máy có thể mở rộng dải bánh xích ra hai bên , có thểkhoan theo phương dọc hoặc vuông góc với phương của chiều dọc dải bánhxích Vị trí tâm gầu phải trùng với tâm lỗ khoan và được xác định bằng cách sửdùng một vật nặng treo lơ lửng ở tâm gầu hoặc một cái cọc ở trên mặt đất Khixác định xong vị trí, hạ gầu xuống nhẹ nhàng và bắt đầu khoan lớp bã Giữ gầuquay ở tốc độ thấp để khoan chậm cho đến khi gầu đạt độ sâu đủ lớn và chiềmdưới đất Lỗ khoan trên mặt đất trở thành mốc chỉ dẫn cho lỗ khoan tiếp theo và

có ảnh hưởng lớn đến độ chớnh xác Những chướng ngại vật cách mặt đất tư 3m: (Đặc biệt là trong khu vực có các nhà bị đổ), sẽ làm háng gầu khoan Cácchướng ngại vật nên sử dùng các máy chuyên dùng: (Xẻng đào thuỷ lực) hoặc

2-sử dùng sức người để đào hoặc kelly lắp gầu cắt , phá vật cản Thực hiện khoantuỳ theo điều kiện thi công , theo 3 phương án công nghệ : Khoan “Khụ” ; Dùngống vách;Dùng dung dịch khoan hoặc vữa sệt.Tuỳ theo chiều sâu khoan màkelly duỗi dần ra Khi gầu khoan đào và tích đầy đất , gầu được kéo lên nhờ hệthống cẹp ,pully Khi gặp các sự cố , cần tuân theo sự chỉ dẫn của chuyên gia kỹ

sâu cần thiết , tiến hành giống như lý thuyết chung của công nghệ khoan nhồi

1.7 Ưu nhược điểm máy khoan cọc nhồi KH250 HD.

Ưu điểm.

 Khoan tạo lỗ bằng máy kkoan KH250 HD khoan được với đường kính

lớn hơn, sâu hơn trong tầng cát, á sét, sét, sỏi sạn và cuội sỏi so với máykhoan guồng xoắn

guồng xoắn, kiểu kẹp lắc

kính từ 8002000mm, chiều sâu khoan đến 85m trong các tầng đất có giátrị xuyên tiêu chuẩn N  50

loại máy thi công theo kiểu xoay tròn, kẹp lắc, phản tuần hoàn ngược

KH250-HD nhanh hơn khi dùng bằng máy khoan kiểu xoay tròn, kiểu kẹp lắc,

gầu ngoạm

Nhược điểm.

Chương 2

THIẾT KẾ GẦU XOAY & CHỐT LIÊN KẾT

GẦU VỚI THANH KELLY2.1 Chế độ làm việc của gầu khoan.

Khi tiến hành khoan lỗ, gầu khoan làm việc trong môi trường khắc nhiệtchịu các lực cản có giá trị khác nhau qua từng tầng địa chất ở các độ sâu khácnhau, trong môi trường nước, dung dịch Bentonit, lực ép của xi lanh, trọnglượng của các thanh kelly, trọng lượng của đất trong gầu, lực ma sát tác dụnglên thành gầu

Sau đây ta xét đến sự làm việc phức tạp của gầu khoan

- Ứng suất nén sinh ra trên gầu khi mà trọng lượng của thanh kelly tácdụng lên gầu để gây áp lực lên đáy, áp lực thuỷ tĩnh của dung dịch ở trong lỗ

- Ứng suất xoắn sinh ra ở cần khoan, cũng như trên gầu khoan vì khikhoan thì cần khoan là bộ phận truyền mômen xoắn từ mô tơ thuỷ lực qua mâmxoay đến lưỡi khoan ở đáy lỗ khoan Lúc đó, một phần lớn công suất đã bị giảm

đi từ đầu quay đến lỗ khoan do sức kháng của cột dung dịch và ma sát giữa gầukhoan và thành lỗ khoan sự tổn hao công suất lớn nếu lỗ khoan càng sâu

Công suất được truyền đến đáy, một phần dùng để thắng ma sát của lưỡikhoan lên đất đá, và chỉ còn một phần để thực hiện công có ích là phá huỷ đấtđá

- Ứng suất uốn phụ thuộc vào độ xiên của lỗ khoan Dưới tác dụng củalực ly tâm, lực nén của trọng lượng bản thân và áp lực lên đáy

Gầu khoan làm việc ở các tầng địa chất khác nhau vì vậy lực cản theophương thẳng đứng và mômen cản tác dụng lên gầu cũng khác nhau Do đó,trong quá trình tính thiết kế gầu xoay cần xác định trạng thái bất lợi nhất khi gầulàm việc Theo phân tích ở nhiệm vụ 1_chương 2, thì hai trường hợp bất lợi nhấtđối với gầu khoan trong quá trình cắt đất là 2 trường hợp sau:

- Trường hợp 1: Khi cả 4 thanh kelly trong cựng, vẫn lồng vào nhau.Thanh kelly ngoài cựng được hạ hết chiều dài để thực hiện khoan, khi đú mỏy

mền qua tham khảo mặt cắt địa chất tpHCM

- Trường hợp 2: Khi cả 5 thanh kelly đều duỗi hết chiều dài làm việc, đõy

chuẩn, khi đú lực cản của nền là lớn nhất

kelly trong cùng lồng vào nhau khoảng (0-10m).

Khoan ở độ sâu trên 80m độ sâu đặt móng cọc

-53.4

Cát hạt trung, nâu vàng, chặt đến rất chặt

Sét pha xám, trạng thái dẽo mềm, trạng thái chảy

Đất san lấp, xà bần

-1 0

Hỡnh 2.1 Sơ đồ cỏc trường hợp khi khoan qua cỏc tầng địa chất.

(Viện Phỏt triển bền vững vựng Nam bộ tại Q1_tpHCM)

Cát hạtnhỏ,trung, trạngthái chặtvừa đếnchặt

Sét nâu

đỏ, vàngnhạt,trạng tháicứng đếnrất cứng

Sét phavàng,xámxanh,trạng tháinửa cứng

Cát hạttrung, nâuvàng,trạng tháichặt đếnrất chặt

Bảng 2.1 Mặt cắt địa chất (Viện Phát triển bền vững vùng Nam bộ tại Q1_tpHCM)

2.2 Thiết kế gầu xoay.

2.2.1 Các lực tác dụng lên gầu khoan.

Khi thực hiện quá trình cắt đất và tích đất trong gầu, thì các lực tác dụnglên bộ công tác nói chung và gầu khoan gồm các ngoại lực để thắng lực cản củacác tầng địa chất, tuỳ thuộc vào độ sâu trong quá trình khoan gồm có: Trọnglượng các thanh kelly, trọng lượng gầu, lực ấn thanh kelly, mômen quay gầu.Các lực cản tác dụng lên gầu trong quá trình cắt đất gồm có: Lực cản cắt đất củacác lưỡi cắt, lực cản cắt của hai lưỡi cắt biên, lực cản của nền theo phương thẳngđứng, lực cản ma sát ở thành bên Ngoài ra còn có lực cản ma sát của dụng dịchbentonit Các giá trị của các lực trên phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo của từngtầng địa chất

Hình 2.2 Các lực tác dụng lên gầu khoan trong quá trình làm việc.

thông số của gầu khoan là theo tiêu chuẩn Theo đặc điểm của máy KH250 HD

ta tính cho trường hợp gầu có đường kính =1000 (mm) Còn g u khác ta c ngầu khác ta cũng ũngtính t ng t ương tự ự.

Khối lượnggầu(kg)

Chiềucao H(mm)

2.2.2.1 Ngoại lực tác dụng lên gầu.

a.Tính trọng lượng thanh kelly tác dụng lên gầu khoan

xuống chính bằng ngẫu lực Để xác định được ngẫu lực thì ta cần tính đượcmômen ma sát qua vấu truyền lực Vì vậy khi khoan càng sâu thì lực ấn của xilanh càng giảm.

2.2.2.2 Tính lực cản của nền tác dụng lên gầu xoay.

Lý thuyết về máy khoan đã được nhiều người nghiên cứu, ở Liên Xô đãnghiên cứu từ năm 1936 Một trong những nghiên cứu đầu tiên về khoan xoay làEpistayna Người nghiên cứu nhiều nhất là giáo sư Mikhailốp, hiện nay lýthuyết Mikhailốp vẫn còn được áp dụng

Trong phần lý thuyết chung về khoan xoay là xác định được các ngoạilực tác dụng lên lưỡi cắt khi khoan vào đất đá Từ đây sẽ tính được các chi tiếtmáy như gầu khoan, thanh kelly, bộ phận truyền động mâm xoay v.v…

Theo nguyên lý về máy khoan thì lưỡi khoan luôn tiếp xúc với đất đá vàcát, với chiều cao là “h” Khi dùng gầu khoan có nhiều lưỡi cắt, mặt khác gầukhoan khi làm việc luôn xoay tròn thì đất sẽ được quấn vào trong thùng theohình xoắn ốc Mỗi lưỡi cắt là một ngạnh khoan, trong quá trình tính toán ta chỉxác định các lực tác dụng trên một ngạnh khoan, còn các ngạnh khoan còn lạiđược tính tương tự

Khi khoan xoay, dụng cụ khoan xoay xung quanh trục trùng với trục của

lỗ khoan dưới một áp lực dọc trục tác dụng lên lỗ khoan Giá trị của lực dọc trục

phải lớn hơn giới hạn bền nén của đất đá trên mặt tiếp xúc giữa dụng cụ khoanvới đất đá Đất đá bị cắt theo từng lớp xoắn vít do tác dụng của lực dọc trục và

mô men xoay Sản phẩm phá vỡ được đưa vào trong gầu sau đó được đưa rangoài bằng cách mở gầu, khi đó đất sẽ được xả ra ngoài

Hình 2.3 Sơ đồ đang tiến hành khoan.

1.Cáp treo thanh kely 2.Mâm xoay thanh kely 3.Thanh kely 4.ống vách tạm 5.

Gầu xoay đào.

a Xác định chiều cao “dày’’phoi đất tiếp xúc với lưỡi cắt “h” áp dụng công

thức

Trong đó:

Vt: là tốc độ tiến của gầu khoan [mm/ph] Căn cứ vào (tài liệu [4])

Theo công thức (1.1,[3]), thì chiều cao tiếp xúc phoi đất với lưỡi cắt phụthuộc vào số vòng quay của gầu trong một đơn vị thời gian Nên chiều cao phoiđất càng lớn thì diện tích tiếp xúc lớn dẫn đến lực cản cắt lớn Vì vậy khi tínhchọn n = 18 [v/ph]

m = 95 [mm]: là khoảng cách giữa hai khoanghàn dao

b = 900 480 95

8

D2

D1

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí răng gầu.

lưỡi cắt tiếp xúc với đất đá của một lưỡi cắt

Sau một thời gian làm việc, lưỡi cắt bị mòn đi và tạo nên diện tích tiếp

Trong đó

b: là bề rộng một lưỡi cắt [mm]

nhanh mòn Theo bảng (4.1.9b,[4])

Chiều rộng bị mòn (mm) Nhóm đất

51015

60-12025-400450-700

150-200500-700600-1000

400-500800-10001100-1300

Bảng 2.3 Mối quan hệ giữa hệ số cùn với bề rộng bị mòn với nhóm đất.

Vì trong quá trình khi khoan không để dao quá cùn, nếu dao cùn quá sẽ

3,02,5

2,52,0

2,01,5

1,51,0

1,0-

-

Sét pha cát

0,50,70,1

4,03,53,0

3,53,02,5

3,02,52,0

2,52,01,5

2,01,51,0

1,51,0-

1,0 Sét

0,50,60,81,1

6,05,04,03,0

4,53,53,02,5

3,53,02,52,0

3,02,52,01,5

2,52,01,51,0

2,01,51,0-

1,51,0

Bảng 2.4 Ứng suất phá vỡ đất khi khoan (không lún sụt) ở nền.

Các diện tích tiếp xúc mặt đầu cũng xuất hiện các lực cản cắt khi tiến

 Lực cản cắt P1 được phân thành hai thành phần là P01 và P02.

z: là số lưỡi cắy của gầu khoan Căn cứ vào thực tế chọn z =8

Thay các thông số vào ta có:

Hình 2.7 Sơ đồ lực cản lưỡi cắt biên (P c ).

Diện tích tiếp xúc khi tiến hành cắt đất

S3 = c.h1 [mm2] (1.14,[3])Trong đó:

c: là bề dày lưỡi cắt biên, theo thực tế chọn c = 14 [mm]

Thay giá trị vào (1.15) ta có:

mômen cản tác dụng lên thành gầu là.

2.2.3.1 Ngoại lực tác dụng lên gầu.

a Tính trọng lượng thanh kelly tác dụng lên gầu khoan.

Ở độ sâu (-85m), thì chỉ có thanh kelly 4 tác dụng lên gầu

2.2.3.2 Tính lực cản của nền tác dụng lên gầu xoay.

Quá trình tính lực cản của nền tác dụng lên gầu ở trường hợp 2 giống nhưtrường hợp 1 Chỉ có các giá trị tính toán khác nhau

Ở độ sâu lớn nhất có ứng suất phá huỷ đất khi khoan là:

a Tính lực cản theo phương thẳng đứng P 0

Thay các giá trị vào công thức:

thành gầu “H” Do thành gầu luôn tiếp xúc với đất ở, nên có lực ma sát làm cảntrở lại mômen quay gầu Giá trị lực cản phụ thuộc vào địa chất.

của lỗ khoan, d đường kính gầu khoan) Thực tế lực này không đáng kể nên khi

khoan tác dụng của lực ma sát có thể bỏ qua

Lực ma sát đáng kể hơn cả là khi kéo gầu Lúc đó, gầu sẽ chịu sức cảncủa thành và mùn khoan Trong điều kiện bình thường lực ma sát được tínhbằng công thức

Trong đó:

Lực quán tính này khó xác định được giá trị cụ thể, bởi vì trong quá trìnhkéo bộ công tác thì tốc độ kéo phụ thuộc vào người điều khiển

Vậy giá trị mômen tính được gần bằng với mômen quay gầu của máy, nêntrong quá trình tính kiểm tra bộ công tác ta lấy giá trị mômen quay gầu của máy

2.2.5 Kiểm tra bền thành gầu.

2.2.5.1 Khái niệm lý thuyết vỏ.

Vỏ là loại vật thể có một kích thước nhỏ hơn nhiều so với kích thước cònlại Mặt cách đều hai mặt bên của vỏ gọi là mặt trung gian Khoảng cách giữahai mặt bên đo theo phương vuông góc với mặt trung gian là chiều dày vỏ

Trong tính toán vỏ mỏng người ta thường sử dụng hai lý thuyết khácnhau đó là lý thuyết mômen và lý thuyết không mô men Lý thuyết không mômen là lý thuyết vỏ dựa trên giả thiết bỏ qua ảnh hưởng của mô men uốn, cũng

có nghĩa là coi ứng suất pháp phân bố đều trên bề dày vỏ

Lý thuyết mômen là lý thuyết vỏ có kể đến tác dụng của mô men uốn.Nếu bề dày vỏ là khá nhỏ so với bán kính chính khúc, nếu độ cong của kinhtuyến không có sự thay đổi đột ngột và nếu vỏ không chịu tác dụng của các lựctập trung trên mặt phẳng kinh tuyến thì ứng suất pháp do uốn gây ra là khôngđáng kể khi đó ta áp dụng lý thuyết không mô men

2.2.5.2 Chọn vật liệu làm vỏ gầu và tính bền.

a Chọn vật liệu.

Đặc điểm của thành gầu là tích đất đá, làm việc trong môi trường nước vàdung dịch Bentonit Căn cứ vào thực tế chọn vật liệu chế tạo là thép CT3

b Kiểm tra theo điều kiện bền.

Mặt cắt ngang của gầu khoan theo hai phương có dạng như sau:

Hình 2.9 Mặt cắt theo phương ngang gầu khoan.

Áp lực trung bình lên mặt bên gầu có giá trị là.

 = 2

4.9180 3,14.900 = 0,014 [N/mm

R: khoảng cách từ mặt trung gian tới mặt bên

mặt cắt vuông góc với trục của gầu, và xét sự cân bằng của phần gầu theo

phương trục của gầu Ta có :

c Kiểm tra theo xoắn và nén:

Hình 2.10 Biểu đồ mômen và nội lực.

Để kiểm tra ứng nén, ta kiểm cho hai trường hợp tính toán ở trên.

Vì vỏ gầu chịu ứng suất phức tạp vừa chịu nén và xoắn do đó phải tính

Kết luận, vậy gầu làm bằng thép CT3 đảm bảo điều kiện xoắn và nén

2.2.6 Thiết kế mốt số cụm chi tiết của gầu xoay.

2.2.6.1 Kiểm tra cụm cổ gầu.

Cụm cổ gầu là cụm chi tiết liên kết giữa gầu và thanh kelly Vì vậy tínhkiểm tra cụm cổ gầu ta cần xác định các trường hợp bất lợi nhất để tính toán Docụm cổ gầu chịu kéo và chịu xoắn không đồng thời, nên phải kiểm tra cụm cổgầu trong cả hai trường hợp Theo phân tích ở nhiệm vụ 1, trạng thái bất lợi nhất

là trạng thái kéo gầu lên và trường hợp thực hiện cắt đất, ngoài ra phải kiểm traứng suất dập lỗ để lắp chốt giữa thanh kelly và gầu

f

x a b J

712348 = 210,57  []z =294 [N/mm

Kết luận: Vậy cụm cổ gầu đảm bảo điều kiện làm việc

2.2.6.2 Kiểm tra cụm bản lề đáy gầu.

Cụm bản lề đáy gầu gồm có: (áo bản lề, áo chặn bản lề và chốt bản lề).Trong quá trình làm việc cụm bản lề đáy gầu chủ yếu chịu ứng suất dập, ứngsuất cắt do trọng lượng đất tác dụng lên khi cụm đáy gầu mở để xả đất thì cụmđáy gầu sẽ quay quanh chốt bản lề Ngoài ra chốt đáy gầu còn chịu tác dụngtổng của lực đóng gầu vào khoá gầu, khi đó lực gây lên chủ yếu là trọng lượngcác thanh kelly Để xác định được ứng suất ta sẽ tính lực cho hai trường hợp trên

và lấy giá trị lớn hơn để kiểm tra

Theo kết cấu ngoài thực tế chọn vật liệu làm cụm bản lề là thép 45 và chốtbản lề là thép CT3