GIÁO TRÌNH MÁY XÂY DỰNG

Ngày nay trong cơ chế mở cửa, ngành xây dựng ở nước ta đã và đang được các nước trên thế giới Liên doanh xây dựng các công trình, với qui mô, chất lượng ngày càng cao. Hiện nay ở nước ta đã và đang áp dụng nhiều công nghệ mới và sử dụng thiết bị thi công tiên tiến của nhiều nước trên thế giới với nhiều chủng loại hết sức đa dạng và phong phú. Để đáp ứng nhu cầu học tập cho học viên đạt hiệu quả cao hơn. Chúng tôi có dịp nâng cấp cuốn giáo trình này trên cơ sở có sửa chữa và bổ sung nhiều vấn đề mới . Giáo trình "Máy xây dựng" được biên soạn theo nội dung, chương trình đã được duyệt. Nhằm giới thiệu các khái niệm cơ bản về chi tiết máy, về cấu tạo, nguyên lý làm việc của các loại máy xây dựng thường được sử dụng trong thi công cầu đường. Sách còn giới thiệu về phạm vi sử dụng, ưu, khuyết điểm chính của các chi tiết và một số cơ cấu chính của các máy thông thường, các phép tính cơ bản trong việc tính toán năng suất máy...đồng thời cũng trình bày một số vấn đề chung về bảo dưỡng, sửa chữa máy và qui tắc an toàn trong sử dụng máy.

1.2 Công dụng, phân loại tổng thể máy xây dựng 6

1.3 Các hệ thống cơ bản của máy xây dựng 7 1.4 Các thông số cơ bản của máy xây dựng 21

2.2 Các thiết bị nâng đơn giản 24 2.3 Các loại máy trục 28 2.4 Qui phạm về an toàn trong sử dụng máy nâng 32

5.2 Máy và thiết bị sản xuất bêtông ximăng 62

6.2 Máy rải bêtông nhựa 67

Chương 7 KHÁI QUÁT VỀ SỬ DỤNG VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG KHI

7.2 An toàn lao động trong sử dụng máy xây dựng 74

7.3 Hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của việc sử dụng máy xây dựng 76

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay trong cơ chế mở cửa, ngành xây dựng ở nước ta đã và đang được các nước trên thế giới Liên doanh xây dựng các công trình, với qui mô, chất lượng ngày càng cao Hiện nay ở nước ta đã và đang áp dụng nhiều công nghệ mới và

sử dụng thiết bị thi công tiên tiến của nhiều nước trên thế giới với nhiều chủng loại hết sức đa dạng và phong phú

Để đáp ứng nhu cầu học tập cho học viên đạt hiệu quả cao hơn Chúng tôi

có dịp nâng cấp cuốn giáo trình này trên cơ sở có sửa chữa và bổ sung nhiều vấn

đề mới

Giáo trình "Máy xây dựng" được biên soạn theo nội dung, chương trình đã

được duyệt Nhằm giới thiệu các khái niệm cơ bản về chi tiết máy, về cấu tạo, nguyên lý làm việc của các loại máy xây dựng thường được sử dụng trong thi công cầu đường

Sách còn giới thiệu về phạm vi sử dụng, ưu, khuyết điểm chính của các chi tiết và một số cơ cấu chính của các máy thông thường, các phép tính cơ bản trong việc tính toán năng suất máy đồng thời cũng trình bày một số vấn đề chung về bảo dưỡng, sửa chữa máy và qui tắc an toàn trong sử dụng máy

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn hội đồng thẩm định, các đồng nghiệp cùng các bạn đọc có liên quan đến ngành máy xây dựng đã đọc và góp ý kiến cho bản thảo nhằm nâng cao chất lượng biên soạn

Vì trình độ hiểu biết có hạn, kinh nghiệm viết và trình bày một giáo trình còn chưa nhiều, nên trong quá trình biên soạn và in ấn tài liệu chắc chắn sẽ còn có thiếu sót

Chúng tôi mong được sự góp ý, xây dựng của các đồng nghiệp và bạn đọc gần xa để cuốn giáo trình được hoàn thiện hơn

MỞ ĐẦU

Máy xây dựng là danh từ chung chỉ các máy và thiết bị phục vụ cho công tác xây dựng cơ bản: dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải, thuỷ lợi

1 - Lịch sử phát triển

Từ đầu thế kỷ XIX khi động cơ hơi nước ra đời đồng thời cũng xuất hiện máy móc xây dựng

- Năm 1812 đã xuất hiện máy nạo vét lòng sông

- Năm 1836 máy xúc có dung tích gầu q = 1.14m3 và năng suất (30  40)

số còn lại nằm rải rác trong các nghành kinh tế khác

2 - Nội dung chương trình

Đối với học viên ngành xây dựng Cầu - Đường nói riêng và học viên các ngành không chuyên nói chung Môn học máy xây dựng cung cấp những kiến thức

cơ bản về nguyên lý, cấu tạo, các đặc tính kỹ thuật chủ yếu, các tính năng tác dụng, phạm vi ứng dụng của các loại máy xây dựng Đồng thời biết tính toán một số thông số cơ bản như năng suất, công suất, biết quản lý, chăm sóc sơ bộ một số loại máy xây dựng

Vì vậy trong giáo trình này trình bày 7 chương cơ bản

Chương 1: Trong chương này ta chỉ nghiên cứu các khái niệm chung về máy xây dựng, đồng thời nêu lên các cách phân loại máy xây dựng

Chương 2, 3, 4, 5, 6, 7: ở các chương này ta tìm hiểu các loại máy xây dựng

mà chúng ta thường gặp khi thi công Cầu - Đường Tìm hiểu về nguyên lý, cấu tạo, khả năng sử dụng, phạm vi ứng dụng của chúng vào các công việc khác nhau trong xây dựng Cầu - Đường Hiểu biết sơ bộ về kỹ thuật bảo dưỡng, an toàn trong sử dụng máy xây dựng

Chương 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

1.1 Ý nghĩa vấn đề cơ giới hoá và tình hình trang bị máy xây dựng ở Việt Nam

Trong thi công xây dựng các công trình công nghiệp, đường sá, cầu cống, sân bay, hải cảng hoặc đê đập…việc nâng cao năng lực và hiệu quả sử dụng các trang thiết bị và phương tiện cơ giới đóng vai trò rất quan trọng trong việc nâng cao chất lượng công trình, đẩy nhanh tiến độ thi công, nâng cao năng suất, đem lại hiệu quả kinh tế và cải thiện điều kiện làm việc cho người lao động

Trong những năm vừa qua, nước ta đã nhập và chế tạo thêm nhiều thiết bị máy móc với chủng loại khác nhau, tỷ lệ trang bị phương tiện cơ giới và khối lượng khai thác tương đương với nhiều nước trong khu vực Tính cho đến nay cả nước có khoảng 50.000 máy móc xây dựng, tập trung chủ yếu ở 3 Bộ lớn: Bộ xây dựng, Bộ giao thông, Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn ngoài ra còn có ở Bộ Quốc phòng và các đơn vị thi công chuyên ngành đường sắt và các cảng

Các máy xây dựng chủ yếu là nhập ngoại từ các nước XHCN cũ, TBCN thông qua các nguồn viện trợ cho nhiều hạng mục công trình nên rất đa dạng về chủng loại

Từ năm 1997 đến nay do nhu cầu xây dựng ngày càng lớn mà có nhiều công nghệ thi công mới đã được thâm nhập vào nước ta; vì vậy ngoài các máy truyền thống như máy ủi, máy đào, máy san, máy gia công đá…chúng ta còn có nhiều các loại máy thi công chuyên dùng thế hệ mới như các trạm trộn bê tông nhựa nóng (BTNN), máy rải thảm mặt đường, máy khoan cọc nhồi, các thiết bị lao lắp

và đúc dầm phục vụ công tác thi công cầu…

Trong lực lượng các máy xây dựng và xếp dỡ hiện đang khai thác ở nước ta

có những máy hiện đại, có công suất lớn được sử dụng để khai thác các công trình tập trung cỡ lớn như công trình xây dựng các nhà máy thuỷ điện, thuỷ lợi, các khu công nghiệp, các cầu, cảng….ví dụ, chúng ta đã có máy ủi vạn năng công suất

410, 620 mã lực như máy D355A và D455A của hãng KIMATSU Nhật Bản, máy đào 1 gầu dung tích lớn hơn 1m3 của hãng CATERPILLER, Đức, Hàn Quốc…Trong lĩnh vực xây dựng cầu ngày nay chúng ta cũng đã được trang bị các thiết bị để thi công theo công nghệ mới hiện đại: dàn xe đúc hẫng Mỹ, Italia, xe lao dầm 33m, các loại cần trục nổi, cần trục bánh xích có tải nâng từ 50 – 80 tấn… trạm trộn bêtông xi măng năng suất 30 – 200m3/h, máy bơm bêtông năng suất 50 – 60m3/h…

1.2 Công dụng, phân loại tổng thể máy xây dựng

Máy xây dựng là danh từ chung chỉ các máy và thiết bị phục vụ cho công tác xây dựng cơ bản: dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải, cảng, thuỷ lợi Do vậy Máy xây dựng có rất nhiều chủng loại và cũng rất đa dạng Để thuận tiện cho việc nghiên cưú, lựa chọn và ứng dụng trong thi công các công trình, người ta phân loại Máy xây dựng theo tính chất công việc hay công dụng mà phân chia thành các nhóm sau :

a, Tổ máy phát lực: Để cung cấp động lực cho các máy khác làm việc,

thường là những tổ máy Diezel, Điện, Nén khív v Các tổ máy này lại do động cơ đốt trong hoặc động cơ điện cung cấp năng lượng

b, Máy vận chuyển: Để vận chuyển vật liệu và hàng hoá người ta phân ra :

- Máy vận chuyển ngang: hướng vận chuyển song song với mặt đất, di chuyển trên đường bộ, đường sắt, đường thuỷ, đường không

- Máy vận chuyển theo phương đứng hay lên cao còn gọi là máy nâng chuyển: kích, tời, palăng, thang tải, cần trục, cổng trục

- Máy vận chuyển liên tục: hướng vận chuyển có thể ngang, nghiêng, thẳng đứng nhưng đặc điểm là được vận chuyển thành một dòng liên tục: băng tải, gầu tải, vít tải

c, Máy làm đất: gồm các loại máy phục vụ cho công việc thi công khai thác

đất, đá, than, quặng như: máy đào đất, máy đào - chuyển, máy đầm đất

d, Máy gia công đá: phục vụ cho việc nghiền, sàng phân loại và rửa đá, sỏi,

quặng, cát

e, Máy phục vụ cho công tác bêtông và bêtông cốt thép: phục vụ việc trộn,

vận chuyển bêtông và đầm bêtông

g, Máy gia công sắt thép: phcụ vụ cho việc cắt, uốn, kéo, hàn cốt thép

h, Máy gia cố nền móng: gồm các loại máy đóng cọc, ép cọc, khoan cọc

nhồi, cắm bấc thấm

i, Các máy và thiết bị chuyên dùng cho công tác thi công đường bộ, đường sắt và công trình cầu: như máy đặt ray, máy rải thảm, máy thi công lao lắp cầu…

j, Máy và thiết bị chuyên dùng cho từng ngành: như máy hoàn thiện, máy

cắt mối bêtông, máy sản suất gạch, ngói, xi măng

Ngoài các cách phân loại như trên, người ta còn phân loại Máy xây dựng theo nguồn động lực (máy dẫn động bằng động cơ đốt trong, điện, thuỷ lực ); theo hình thức bộ di chuyển (bánh lốp, bánh xích, bánh sắt ); theo phương pháp điều khiển bộ công tác (cơ khí, thuỷ lực, khí nén, điện từ …) …

Du dưới hình thức nào, yêu cầu chung đối với MXD cũng cần phải đáp ứng được một số yêu cầu chính sau:

+ Về năng lượng: động cơ cần có công suất hợp lý, tuổi thọ cao

+ Về kết cấu và công nghệ: máy phải có kích thước nhỏ, gọn, dễ di chuyển

và thi công trong mọi địa hình, có công nghệ chế tạo tiên tiến

+ Về khai thác: đảm bảo được năng suất và chất lượng trong các điều kiện nhất định, có khả năng làm việc cùng máy khác; việc bảo dưỡng, sửa chữa không quá phức tạp

+ Phải có tính cơ động cao, năng lực thông qua lớn, dễ điều khiển, tháo lắp

và vận chuyển; sử dụng an toàn, dễ tự động hoá quá trình điều khiển

+ Không gây ô nhiễm môi trường và vùng dân cư lân cận

+ Về kinh tế: có giá thành đơn vị sản phẩm thấp, năng suất cao, chất lượng tốt

1.3 Các hệ thống cơ bản của máy xây dựng

Mỗi máy xây dựng được coi là một hệ thống mà nó bao gồm các bộ phận chính sau:

1- Thiết bị động lực

2- Hệ thống truyền động

3- Cơ cấu công tác

4- Hệ thống di chuyển

5- Cơ cấu quay

6- Hệ thống điều khiển

7- Khung và vỏ máy

8- Các thiết bị phụ: như thiết bị an toàn, chiếu sáng, tín hiệu …Ngày nay trên các máy xây dựng hiện đại còn lắp cả thiết bị vi tính để xử lý số liệu và điều khiển tự động quá trình làm việc của máy

Tuỳ theo chức năng và yêu cầu công tác mà một máy có thể có đầy đủ các

bộ các bộ phận nói trên hoặc chỉ có một vài bộ phận, trong đó các bộ phận của máy thường được thể hiện trên ''Sơ đồ cấu tạo'' nhằm giới thiệu về kết cấu của máy và trên các “ Sơ đồ động học” thẻ hiện mối liên hệ giữa các phần tử của hệ dẫn động máy mà chúng ta sẽ đề cập ở các phần cụ thể

1.3.1 Thiết bị động lực

- Thiết bị động lực ta hiểu là động cơ ban đầu trong máy, từ đó rút ra nguồn năng lượng cho máy hoạt động Động lực dùng cho máy xây dựng có thể ở dạng: + Máy nổ (động cơ đốt trong)

+ Máy điện (động cơ điện)

+ Động lực phối hợp, thường là điezel-máy điện hoặc điezel-máy thuỷ lực…

1 - Động cơ đốt trong

a, Khái niệm chung: Là một loại động cơ nhiệt, trong đó quá trình cháy của

nhiên liệu, quá trình toả nhiệt và quá trình biến đổi một phần nhiệt năng này thành

cơ năng được tiến hành ngay trong xi lanh động cơ

b, Phân loại: Động cơ đốt trong có nhiều loại song căn cứ vào một số đặc

điểm người ta phân loại để dễ nhận biết trong quá trình sử dụng:

- Căn cứ vào nhiên liệu sử dụng: xăng, điêzel

- Căn cứ vào chu trình công tác: 2 kỳ, 4 kỳ

c , Cấu tạo chung của động cơ đốt trong:

Gồm: Cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền, cơ cấu phối khí, hệ thống nhiên liệu, hệ thống đánh lửa (chỉ có ở động cơ xăng ), hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn, hệ thống khởi động

d, Nguyên lý làm việc của động cơ 4 kỳ:

- Kỳ ( thì ): Một phần chu trình công tác sảy ra khi Piston chuyển động từ

điểm chết này tới điểm chết khác gọi là một kỳ

- Động cơ 4 kỳ: Là loại động cơ mà chu trình công tác của nó được hoàn

thành sau 4 hành trình của Piston ứng với 2 vòng quay của trục khuỷu

e , Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ :

- Kỳ nạp: Piston đi từ điểm chết trên đến điểm chết dưới xupáp nạp mở ra

xupáp thải đóng lại; do Piston đi xuống nên áp suất trong xi lanh giảm (có độ chân không nhất định) do đó hỗn hợp cháy (không khí và nhiên liệu) từ bộ chế hoà khí

đi vào xi lanh động cơ Kết thúc quá trình nạp áp suất trong xi lanh vẫn nhỏ hơn áp suất khí trời Do sự cản trở của bầu lọc không khí và đường ống nạp

Cụ thể Pc=(0.85-0.95)P0 (điêzel ); (Pc - áp suất trong xilanh động cơ)

Pc=(0.7-0.9)P0 (xăng ); (P0 - áp suất khí trời)

4 5 6 7

8

9

10

1 2

Đ CD

ĐCT

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo của động cơ xăng 4 kỳ

1- Buzi; 2- Xupáp xả; 3- Nắp máy; 4- Piston; 5- Xilanh 6- Thanh truyền; 7- Trục khuỷu; 8- Các te dầu; 9- Xéc măng; 10- Xupáp nạp

- Kỳ nén và bắt đầu cháy: Piston chuyển động từ điểm chết dưới lên điểm

chết trên ở kỳ này cả 2 xupáp đều đóng nên áp suất và nhiệt độ của hỗn hợp tăng rất nhanh đến cuối kỳ nén khi Piston lên gần đến điểm chết trên thì Buzi (nến điện) bật tia lửa điện, thực chất là: chỉ tạo ra các tâm cháy cho giai đoạn sau cháy mãnh liệt hơn

- Kỳ cháy giãn nở sinh công: Piston chuyển động từ điểm chết trên xuống

điểm chết dưới lúc này trong xi lanh do hỗn hợp công tác bị cháy sinh ra áp suất và nhiệt độ rất cao, áp suất này tác dụng lên đỉnh Piston sinh ra lực lớn đẩy Piston xuống điểm chết dưới nghĩa là sinh công có ích

- Kỳ thải: Xupáp thải mở ra do có sự chênh lệch áp suất giữa xi lanh và

đường ống thải nên khí thải thoát ra ngoài xi lanh với tốc độ lớn (600m/s) phần lớn khí thải được thải ra ở thời điểm này (60-70%) Khi Piston chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên nó đẩy nốt sản phẩm cháy ra ngoài để thải sạch hơn

Nhận xét: Có thời điểm cả 2 xupáp đều mở góc đó gọi là góc trùng điệp Kết

thúc quá trình thải coi như một chu trình công tác đã hoàn thành và chu trình mới lại bắt đầu

f , Nguyên lý làm việc của động cơ Diezel 4 kỳ :

Về nguyên lý cơ bản cũng giống động cơ xăng 4 kỳ Sự khác nhau cơ bản của nó là hình thành hỗn hợp cháy và cách đốt cháy hỗn hợp

- Ở kỳ nạp: khí nạp là không khí được lọc sạch Piston nén không khí với tỷ

số nén lớn ( = 12-22) làm cho áp suất và nhiệt độ không khí tăng cao

- Ở cuối kỳ nén nhiên liệu được phun vào xi lanh dưới áp suất cao (>100KG/cm2) lúc này sự hình thành hỗn hợp cháy xảy ra ngay trong xi lanh động

cơ, cuối kỳ nén do nhiệt độ của hỗn hợp cháy lớn hơn nhiệt độ tự bốc cháy của nhiên liệu nên hỗn hợp tự bốc cháy

Cuối kỳ nạp P = (0.8-0.95)KG/cm2

t0=(40-70)0c Cuối kỳ nén P = (35-55) KG/cm2

t0=(450-650) 0c Cháy mãnh liệt P = (50-90)KG/cm2

t0=(1600-2000)0c Khi xupáp xả mở P = (2-4)KG/cm2

t0=(800-1000)0c

Kỳ xả P = (1.1-1.2)KG/cm2

t0=(300-400)0c

Một số nhận xét về động cơ 4 kỳ :

Một chu trình công tác được hoàn thành sau 4 hành trình của piston ứng với

2 vòng quay trục khuỷu, trong 4 hành trình của piston chỉ có một hành trình sinh công còn 3 hành trình kia tiêu hao công

Thời điểm đóng mở của các xupáp cũng như thời điểm đánh lửa hoặc phun nhiên liệu đều không trùng với điểm chết của piston gọi là thời điểm phối khí Hiện nay trong các máy xây dựng thường dùng nhất là động cơ điêzel vì nó

có hiệu suất nhiệt cao 30-40% (động cơ xăng 18-20%), mặt khác giá nhiên liệu điêzel lại rẻ hơn xăng, làm việc chắc chắn hơn, do không có hệ thống đánh lửa nên

ít xảy ra những hư hỏng nhỏ, khả năng gia tốc tốt

2 - Động cơ điện

- Được sử dụng rộng rãi nhất ở trên các máy cố định hoặc di chuyển ở cự ly ngắn, nó thường hoạt động theo một quĩ đạo nhất định Động cơ điện có hiệu suất làm việc khá cao (70-90%), trong khi hiệu suất của máy nổ chỉ khoảng (20-40%) Mặt khác nó thường có kết cấu gọn nhẹ, khả năng chịu tải tương đối tốt, dễ tự động hoá quá trình điều khiển, rẻ, vệ sinh công nghiệp tốt, ít gây ô nhiễm Nhưng nó lại

có nhược điểm: khó điều chỉnh và thay đổi tốc độ quay, mô men khởi động nhỏ, phải có nguồn điện cung cấp

Động cơ điện có thể chia thành 2 loại cơ bản sau:

Động cơ điện xoay chiều Động cơ điện một chiều

*, Động cơ điện xoay chiều, thường co ba loại là một pha, hai pha và ba pha Loại động cơ xoay chiều ba pha chia thành: động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ

- Loại động cơ không đồng bộ ro to lồng sóc có cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, khó thay đổi tốc độ Do vậy loại này được dùng trong phạm vi những máy có công suất vừa và 8Kw

- Loại động cơ không đồng bộ ro to dây quấn có cấu tạo phức tạp, đắt tiền nhưng có tính khởi động và điều tốc khá tốt

- Loại động cơ đồng bộ có tốc độ quay ổn định, thường được dùng cho các máy có yêu cầu tốc độ quay không đổi

*, Động cơ điện một chiêù có phạm vi thay đổi tốc độ lớn, mô men khởi động cao nên thường được trang bị trên các máy di động nhiều, cần mô men khởi động lớn như máy xúc, cần trục, xe điện

3 - Động cơ khí nén

- Chạy bằng sức ép của không khí nén, thường được dùng trong những máy

cố định hay máy công cụ như ở một số búa đóng cọc, máy khoan, máy phun vôi vữa áp suất khí nén thường từ 6-10 at, công suất có thể tới 100ml Ưu điểm là làm việc an toàn, khởi động nhanh, nhưng có nhược điểm là phải có trạm cung cấp khí nén, đường ống dẫn khí hay bị rò rỉ, hiệu suất truyền lực thấp do có ma sát cao Hiện nay ít được sử dụng

4 - Động cơ thuỷ lực

- Hiện nay thiết bị thuỷ lực đang phát triển mạnh và được trang bị nhiều trên các máy xây dựng có kết cấu hiện đại Các máy thuỷ lực có cấu tạo tinh xảo, gọn nhẹ, làm việc chắc chắn, bền lâu, đường đặc tính ngoài tương đối mềm nhưng đòi hỏi phải chế tạo chính xác

1.3.2 – Hệ thống truyền động

*, Vai trò và ý nghĩa của hệ thống truyền động

- Truyền động là khâu trung gian để truyền công suất và mômen từ động cơ đến các cơ cấu và bộ công tác của máy Nó cho phép biến đổi về lực, tốc độ và mô men, đôi khi biến đổi cả dạng và qui luật chuyển động Vì vậy, hệ thống truyền động có một ý nghĩa vô cùng quan trọng trên các cơ cấu và máy vì:

+ Tốc độ cần thiết của các bộ phận công tác nói chung là khác với tốc độ hợp lý của các động cơ tiêu chuẩn (thường thấp hơn tốc độ động cơ, nếu chế tạo động cơ có tốc độ thấp, mômen xoắn lớn thì kích thước lớn và giá thành đắt)

+ Cần chuyển động từ một động cơ đến nhiều cơ cấu làm việc với các tốc độ khác nhau

+ Động cơ thực hiện chuyển động quay đều nhưng bộ phận công tác cần chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động với tốc độ thay đổi theo một qui luật nào

1- Truyền động cơ học (cơ khí )

*, Công dụng, phân loại và ưu nhược điểm của truyền động cơ khí

Bánh răng Thanh răng Bánh vít Trục vít

Truyền động bánh ma sát đĩa ma sát

Truyền động đai

+, Ưu điểm cơ bản của truyền động cơ khí là:

- Có khả năng truyền lực lớn và truyền xa

- Hiệu suất truyền động tương đối cao

- Có độ bền và độ tin cậy cao

- Cho phép thay đổi đặc tính làm việc linh hoạt (có nhiều chế độ lực và chế

độ vận tốc)

- Chế tạo đơn giản, giá thành hạ, dễ bảo dưỡng và sửa chữa Riêng cơ cấu truyền động ma sát còn có khả năng chống quá tải (hiện tượng trượt trơn) +, Nhược điểm:

- Cơ cấu làm việc ồn

- Điều khiển nặng và kém nhạy

- Kích thước một số cơ cấu còn cồng kềnh (như truyền động đai, truyền động xích, dây cáp )

Truyền động cơ khí được phân loại như sau:

- Theo hình thức cấu tạo, chia ra làm 2 loại: Truyền động ma sát và truyền động ăn khớp

- Theo tỷ số truyền động: i = n

n

1 2

Khi i>1, tức n1>n2 có truyền động giảm tốc

Khi i<1, tức n1<n2 có truyền động tăng tốc

Khi i=1, tức n1=n2 có truyền động trực tiếp(đồng tốc)

ở đây n1, n2 là số vòng quay ở trục dẫn và trục bị dẫn

Phân loại truyền động cơ khí

*, Thông số cơ bản của truyền động cơ khí

Thông thường trong mỗi

cơ cấu truyền động đều có hai trục

chính gọi là trục đầu vào (trục dẫn)

và trục đầu ra (trục dẫn) còn trong

cơ cấu truyền động nhiềucấp tốc độ,

giữa hai trục chính nói trên còn có thêm trục trung gian

Ta qui ước như sau:

- Gọi công suất ở trục đầu vào là N1 và ở trục đầu ra là N2, kW

- Gọi số vòng quay ở trục đầu vào là n1 và ở trục đầu ra là n2, v/ph

- Hiệu suất truyền động của cơ cấu 

*, Phạm vi sử dụng của truyền động cơ khí

+, Truyền động ăn khớp: được ứng dụng trên các cơ cấu chính của cần trục ôtô; trong cơ cấu di chuyển hoặc cơ cấu trích công suất cho các bộ phận công tác của máy

+, Truyền động cáp (điển hình là bộ tới máy) được ứng dụng rất rộng rãi trên các máy làm đất và máy nâng thông dụng

+, Truyền động xích được ứng dụng nhiều trong kết cấu của các loại máy xây dựng và xếp dỡ, trong đó có loại xích chỉ được dùng để truyền chuyển động giữa các trục với nhau trong hệ thống truyền động chung của máy Nhiều trường hợp truyền động xích được dùng với vai trò là bộ công tác của máy…

2 - Truyền động thuỷ lực

a- ưu nhược điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực

Trong những năm gần đây, truyền động thuỷ lực đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của ngành máy xây dựng và trở thành một trong những khuynh hướng phát triển chủ yếu để thay dần cho kiểu truyền động cơ học trên các máy xây dựng

Sở dĩ truyền động thuỷ lực ngày càng được ứng dụng rộng rãi vì nó có những ưu điểm sau:

- Dễ điều chỉnh vô cấp và tự động điều chỉnh vận tốc chuyển động của bộ công tác ngay cả khi máy đang làm việc

- Cho phép đảo chiều chuyển động của các bộ phận của máy một cách dễ dàng

- Đảm bảo cho máy làm việc một cách ổn định, không phụ thuộc vào sự thay đổi của tải trọng ngoài

- Kết cấu gọn nhẹ, lực quán tính nhỏ

- Có khả năng tự bôi trơn

- Truyền động êm, không có tiếng ồn

- Có thể đề phòng sự cố khi máy bị quá tải

- Độ tin cậy và độ bền cao

- Điều khiển nhẹ nhàng, dễ tạo dáng đẹp về kết cấu cho máy và dễ tiêu chuẩn hoá và định hình các nhóm chi tiết; do đó có thể sản suất hàng loạt

Tuy nhiên nó cũng có một số nhược điểm sau:

- Các chi tiết đòi hỏi gia công có độ chính xác và độ kín khít cao nên giá thành đắt

- Nhiệt độ môi trường bên ngoài có ảnh hưởng đến các thông số của truyền dẫn thuỷ lực

- Yêu cầu về chất lượng của chất lỏng công tác rất cao

- Khó làm kín khít các bộ phận làm việc, chất lỏng công tác dễ bị rò rỉ hoặc

do không khí bên ngoài lọt vào làm giảm hiệu suất và tính chất làm việc ổn định của bộ truyền động; do đó cần phải kiểm tra thường xuyên vì vậy phải thường xuyên chăm sóc

Truyền động thuỷ lực có 2 dạng cơ bản: Truyền động thuỷ lực thuỷ tĩnh,

truyền động thuỷ lực thuỷ động

Các thông số cơ bản của bộ truyền động thuỷ tĩnh là: lưu lượng bơm, công suất, vận tốc, áp lực dầu, mô men xoắn và lực đẩy của piston

Trên các máy xây dựng hiện đại đang có khuynh hướng sử dụng ngày càng nhiều các bộ truyền động thuỷ tĩnh cơ bản và động cơ thuỷ lực có khả năng tự điều chỉnh được Khi đó lưu lượng riêng của bơm thực tế có thể thay đổi, tỷ lệ với hành trình của cơ cấu điều chỉnh

+ Trong máy xây dựng truyền động thuỷ động được sử dụng rộng rãi vì nó

có những ưu điểm sau:

- Nâng cao tính linh hoạt của máy; khi di chuyển có thể tăng mô men một cách đều đặn

- Đơn giản các cơ cấu cơ khí, làm giảm trọng lượng máy

- Giảm nhẹ điều kiện lao động của người lái

- Dễ điều khiển tự động

Tuy vậy nó còn một số nhược điểm sau:

- Hiệu suất thấp hơn so với truyền động cơ khí ở chế độ tính toán và thay đổi chế độ làm việc và do có sự trượt

- Chế tạo đắt và khó hơn bộ truyền động cơ khí, phải có hệ thống làm mát và cung cấp dầu

3- Hệ thống truyền động khí nén

Hệ thống truyền động khí nén có ưu điểm: có khả năng truyền lực với khoảng cách tương đối xa, bộ truyền sạch sẽ, tốc độ truyền nhanh, chăm sóc, bảo dưỡng kỹ thuật đơn giản

Nhược điểm: áp lực truyền nhỏ, khó phát hiện rò rỉ hơi, phải có biện pháp bảo đảm an toàn đặc biệt đề phòng nổ, công nghệ chế tạo phải chính xác và đắt tiền

Phạm vi sử dụng: sử dụng trong các máy xây dựng, truyền động khí nén được sử dụng là hệ thống phanh hơi, cơ cấu đóng mở ly hợp, …

Cấu tạo chung của hệ thống truyền động khí nén thường bao gồm:

- Bộ sản xuất ra khí nén gọi là máy ép khí

- Bộ phận sử dụng khí nén gồm động cơ khí nén hoặc xi lanh khí nén

- Các loại van khí: van an toàn, van phân phối, van 1 chiều

Nhưng có nhược điểm: đòi hỏi chặt chẽ các biện pháp và thiết bị bảo vệ an toàn cho người và thiết bị, yêu cầu trình độ sử dụng cao, trong hầu hết các máy xây dựng, truyền động điện phải phối hợp với các hệ thống truyền động khác, ít khi làm việc độc lập Mặt khác công suất truyền thường không quá 100KW, với công suất lớn hơn, các động cơ điện thường rất hiếm và giá thành rất cao

Phạm vi sử dụng: truyền động điện được ứng dụng rộng rãi không chỉ trong mọi lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân mà cong trong cả đời sống hàng ngày Trong các máy xây dựng, do đặc thù của quá trình làm việc nên chúng thường trang bị hệ thống truyền động điện dạng phối hợp Như trong các máy làm đất thường sử dụng dạng truyền động kết hợp Diezel - điện, mà chủ yếu là dùng động cơ điện xoay chiều để điều khiển quá trình nâng hạ bộ công tác gầu xúc hoặc điều khiển cơ cấu quay; trong các máy nâng chuyển, truyền động điện được dùng để dẫn động các cơ cấu nâng hạ hàng, di chuyển hàng với các bộ khống chế tải nâng, chiều cao nâng ; trong các máy vận chuyển liên tục như băng chuyền, băng xoắn ốc thường sử dụng các loại động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc hoặc rôto dây cuốn, các động cơ này làm việc theo chế độ dài hạn và không điều chỉnh tốc độ quay, có mômen mở máy lớn

1.3.3 - Hệ thống điều khiển của máy xây dựng

1 - Công dụng - Phân loại

- Hệ thống điều khiển dùng để điều khiển quá trình làm việc của máy

- Hệ thống điều khiển của các máy xây dựng rất khác nhau, sơ đồ của chúng phụ thuộc vào độ phức tạp của máy và công dụng của hệ thống

- Theo cấu tạo và phương pháp truyền năng lượng, hệ thống điều khiển phân làm hai loại:

+ Hệ thống điều khiển trực tiếp

+ Hệ thống điều khiển có cơ cấu khuyếch đại (cơ cấu trợ lực) Trong hệ thống điều khiển này, người ta có thể dùng cơ cấu trợ lực kiểu cơ học, thuỷ lực, điện, khí nén

- Theo phương pháp điều khiển chia làm 2 loại:

+ Hệ thống điều khiển thông thường

+ Hệ thống điều khiển tự động

- Theo loại truyền động chia làm 5 loại:

+ Hệ thống điều khiển cơ học

+ Hệ thống điều khiển thuỷ lực

+ Hệ thống điều khiển điện

+ Hệ thống điều khiển khí nén

+ Hệ thống điều khiển kết hợp

- Yêu cầu đối với hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển hết sức quan trọng có ảnh hưởng nhiều tới năng suất của máy Do đó khi thiết kế cần thoả mãn yêu cầu sau:

- Nhẹ nhàng, hợp với sức khoẻ của người trung bình Lực điều khiển của tay không quá 30-40N, hành trình không lớn hơn 0.25m, góc quay không quá 350 Lực điều khiển của chân không quá 80N, hành trình không quá 0.2m và góc quay không vượt quá 600

- Cường độ điều khiển phải bình thường Số lần điều khiển ở các máy cỡ nhỏ sau một chu kỳ ở điều kiện làm việc bình thường là 12 lần, mỗi giờ không quá

2500 lần

- Điều khiển cần êm, bảo đảm độ nhạy cần thiết, thời gian điều khiển vào khoảng (0.25 - 0.3)s đối với máy cỡ nhỏ, từ (0.3-0.4)s với máy cỡ vừa, từ (1-2)s với máy cỡ lớn

- Các chỉ tiêu kinh tế phải bảo đảm, có đủ độ bền, dễ điều chỉnh, sửa chữa

- Làm việc an toàn, đảm bảo cho máy làm việc trong môi trường nhiệt độ từ

0 - 500, hoặc ở môi trường khí hậu ẩm, dưới trời mưa, có bụi bẩn

- Đơn giản, thuận tiện Số cần, bàn đạp sao cho ít nhất và được bố trí gần nhất về phía tay phải của người lái Ghế ngồi phải êm để có thể điều chỉnh được phù hợp với khổ người lái và dễ quan sát được hiện trường thi công

Hệ thống điều khiển cơ khí được sử dụng chủ yếu trên các máy làm đất như : máy ủi, máy san, máy xúc, máy cạp, máy xới và trên cần trục và một số loại máy xây dựng khác, trong đó người ta sử dụng rộng rãi nhất là hệ thống điều khiển kiểu palăng - cáp, hoặc hệ thống điều khiển cơ khí kiểu thanh

Hệ thống điều khiển cơ học kiểu thanh có sơ đồ cấu tạo như hình 1.13 Đặc trưng của hệ thống điều khiển cơ học - thanh là tỷ số truyền cần thiết để đóng mở cơ cấu:

i = S

e; Trong đó: S Hành trình điều khiển hoặc bàn đạp

e Hành trình của chi tiết cuối cùng

Với máy cỡ nhỏ, chọn e = 1-3mm , do đó i = 25-40

Hệ thống điều khiển cơ học kiểu thanh chỉ sử dụng ở các máy có công suất nhỏ và dùng điều khiển các cơ cấu phụ vì nó đơn giản về kết cấu, làm việc êm, rẻ tiền

Hình 1.2: Hệ thống điều khiển cơ học

1- Bàn đạp; 2- Các hệ thanh

2- Bánh phanh; 4- Đai phanh

5- Bulông điều chỉnh

Nhược điểm: Do có quá nhiều thanh, bản lề nên độ nhạy kém Lực điều

khiển lớn do ma sát trong bản lề, thường xuyên phải điều chỉnh để đảm bảo hành trình tính toán của tay điều khiển, hiệu suất thấp

b - Hệ thống điều khiển thuỷ lực

Trong những năm gần đây, hệ thống điều khiển thuỷ lực ngày càng phát triển và được sử dụng hết sức rộng rãi trên các máy xây dựng và các máy khác

- Ưu điểm chính của hệ thống điều khiển thuỷ lực là có kết cấu nhỏ gọn, có

khả năng truyền lực đi xa Lực tác động lên tay điều khiển, bàn đạp và hành trình của chúng nhỏ hơn nhiều so với hệ thống điều khiển cơ học do đó người điều khiển máy đỡ mệt mỏi và nâng cao năng suất

- Nhược điểm: Khi đóng mở cơ cấu vẫn có hiện tượng giật nên gây ra tải

trọng động trong cơ cấu, cần phải dùng dầu, chất lỏng công tác đặc biệt và có tổn thất rò rỉ đường ống

- Phân loại:

Phần tử

nhạy

Phần tử điều hành

Phần tử chấp hành

Đối tượng điều khiển

m

+ Theo tính chất tuần hoàn của chất lỏng trong hệ thống người ta phân ra

thành 2 loại: Hệ thống điều khiển theo mạch kín và hệ thống điều khiển theo mạch

hở

+ Theo nguyên lý tác động chia thành 2 loại: Hệ thống điều khiển không

bơm và hệ thống điều khiển có bơm

+ Theo phương pháp tác động có hệ thống điều khiển bán tự động và điều

khiển tự động

Ở đây ta chỉ nghiên cứu hệ thống điều khiển thuỷ lực kiểu hở

Hệ thống điều khiển thuỷ lực kiểu hở được sử dụng rộng rãi trong các máy

xây dựng để phanh bộ di chuyển hoặc phanh cơ cấu nâng trên hình thể hiện sơ

đồ hệ điều khiển kiểu hở

Tín hiệu vào X tác động lên đối tượng điều khiển được đo bằng các phần tử

nhạy của hệ, nó xử lý tín hiệu nhận được và truyền lệnh m cho các phần tử điều

hành Các phần tử điều hành khuyếch đại lệnh m và nhờ tác động của lệnh r buộc

các phần tử chấp hành phải chuyển động, sau đó tín hiệu Z tác động lên đối tượng

điều khiển

Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo của hệ thống thuỷ lực không bơm

1- Bàn đạp; 2- Xilanh điều khiển; 3- ống dẫn; 4- Xilanh công tác;5- Tay

phanh; 6- Đai phanh; 7- Bánh phanh; 8- Thùng dầu bổ sung; 9- Van một

chiều

Theo sơ đồ, nếu người lái tác động lên bàn đạp 1 chất lỏng công tác từ xi

lanh điều khiển 2 theo ống dẫn 3 vào xi lanh công tác 4 và tác động lên tay phanh 5

làm đai phanh 6 ép vào bánh phanh 7 thực hiện quá trình phanh Khi người lái thôi tác động lên bàn đạp 1 thì lò xo ở xi lanh công tác 4 sẽ đẩy piston công tác sang trái và chất lỏng theo ống dẫn 3 trở về xi lanh 2

Hệ thống bao gồm 3 tỷ số truyền của 3 khâu truyền động là:

- Tỷ số truyền cơ học ở bàn đạp

- Tỷ số truyền ở hai xi lanh thuỷ lực

- Tỷ số truyền cơ học ở tay phanh

Hệ thống điều khiển thuỷ lực kiểu hở có cấu tạo đơn giản làm việc tin cậy, nhạy nhưng độ chính xác không cao vì phụ thuộc vào người điều khiển Nó được dùng trong các trường hợp chủ yếu cần đủ sao chép lại các tín hiệu cho trước, không cần chính xác lắm Trong trường hợp yêu cầu cao hơn với độ xử lý chính xác tín hiệu thì người ta dùng hệ thống điều khiển kiểu kín còn gọi là hệ thống có mối liên hệ ngược

1.3.4 - Hệ thống di chuyển của máy xây dựng

Dùng để di chuyển toàn bộ máy trong quá trình làm việc, đồng thời truyền

áp suất tải trọng ngoài lên nền ở một số máy ví dụ như máy đầm lăn ép bộ di chuyển của nó đồng thời là bộ công tác

Nói chung đối với các máy xây dựng và làm đường đều trang bị bộ di chuyển là bánh lốp hoặc bánh xích

Dù trang bị dưới hình thức nào, bộ di chuyển của các máy phải đảm bảo được khả năng việt dã cao; Đó là khả năng di chuyển máy trong những điều kiện nền đường phức tạp (đường xấu, bị sói lở, ghồ ghề ) mà không có hiện tượng trượt Khả năng thông qua và kéo của máy phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất, phụ thuộc vào áp suất do máy truyền lên đất, phụ thuộc vào chiều sâu của vết bánh

xe và phụ thuộc vào độ trùng nhau của quĩ đạo bánh trước vơí bánh sau Ngoài ra

bộ di chuyển còn phải có khả năng cơ động và linh hoạt để đáp ứng mọi yêu cầu về sản suất và khai thác

1 - Hệ thống di chuyển bánh xích

Hệ thống di chuyển bánh xích được sử dụng rất rộng rãi ở các máy xây dựng

và làm đường đặc biệt là các máy chuyên dùng khi thi công trên nền đất yếu Hệ thống di chuyển bánh xích cho phép giảm áp suất của máy xuống nền đường thường trong khoảng (0.4-1)KG/cm2 và phân bố đều trên mặt tựa nên thích hợp với nền đất yếu và bùn lầy , không bằng phẳng

Hình 1.4: Cấu tạo bộ di chuyển bánh xích

1- Dải xích; 2- Con lăn tỳ; 3- Khung;

4- Bánh sao chủ động; 5- Bánh dẫn hướng;

Bộ di chuyển bánh xích có lực bám lớn, tính năng thông qua tốt, có khả năng vượt dốc lớn máy cỡ lớn có thể lên dốc 10-200, cỡ vừa lên dốc 30-350, cỡ nhỏ

có thể vượt dốc 35-400 Mặt khác hệ số bám có thể bằng 1 hoặc lớn hơn 1 cho phép

ta tận dụng được sức kéo của động cơ

Nhược điểm của bộ di chuyển bánh xích là: có trọng lượng lớn (có khi bằng 40% trọng lượng máy), có cấu tạo phức tạp, chế tạo, lắp ghép và sửa chữa khó khăn, các chi tiết chóng mòn, thời gian phục vụ nhỏ (khoảng 2000-2500h); lực cản chuyển động lớn (trong điều kiện đường xá tốt, lực cản chuyển động không nhỏ hơn 10-12% trọng lượng máy, trong điều kiện đường xấu 40%); tốc độ di chuyển chậm 6-8Km/h; việc cơ động máy khó khăn, dễ làm hỏng mặt đường bộ

Bộ di chuyển xích có thể phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo số dải xích, theo khung xích, theo bánh tỳ, và theo cách đặt bánh chủ động

- Theo số dải xích có 2 loại: loại 2 dải xích và loại nhiều dải xích (nhiều là 4; 6; 8; 12; 16 dải xích)

- Theo khung xích có 2 loại: loại có khung và loại không có khung

- Theo cách đặt bánh chủ động có 3 loại: bánh chủ động đặt trước, đặt sau và bánh chủ động đặt giữa

- Theo đặc điểm truyền áp suất lên nền có 2 loại: loại nhiều bánh tỳ và loại ít bánh tỳ

- Việc chế tạo, bảo dưỡng đơn giản hơn bánh xích

- Trọng lượng nhỏ, bằng 20% trọng lượng máy và bằng 1/2 trọng lượng bộ

di chuyển bánh xích của máy tương đương

- Chuyển động êm, nhẹ nhàng, hiệu suất cao

Nhược điểm của bộ di chuyển bánh hơi là:

- Sức bám yếu do áp suất hơi đi trên đất lớn, có thể tới (0.15-0.5)Mpa và phân bố không đều nên khi máy làm việc thường có hiện tượng làm mất mát công suất

- Khả năng vượt dốc kém, chỉ tới 20% tương ứng với góc dốc lớn nhất là (20-25)0

- Tính cơ động trên địa hình công tác kém (đặc biệt trên đường xấu, ghồ ghề, bùn lầy)

Hình 1.5: Cấu tạo và kích thước

Hướng cải tạo chủ yếu là chế tạo bánh hơi cỡ lớn, có khả năng chịu tải cao,

có gai lốp thích hợp với mọi địa hình công tác phức tạp , đảm bảo sức bám tốt và

có thể tăng giảm được áp suất hơi trong bánh theo địa hình

Dưạ vào áp suất hơi trong bánh , ta phân lốp thành 3 loại:

- Lốp có áp suất cao : 0.5 - 0.7 Mpa

- Lốp có áp suất thấp : 0.125 - 0.350 Mpa

- Lốp có áp suất rất thấp : 0.05 - 0.08 Mpa

Áp suất trong lốp càng thấp thì khả năng vượt chướng ngại càng cao

Ngoài ra còn có loại lốp không dùng xăm, hơi được bơm trực tiếp vào lốp còn lốp được ép chặt vào vành

Các thông số cơ bản của bộ di chuyển bánh lốp là sơ đồ bánh xe, số trục chủ động, sự phân bố tải trọng lên các trục , dạng và kích thước của lốp

Chú ý :

- Lốp có áp suất thấp ký hiệu : B-d

- Lốp có áp suất cao ký hiệu : B xD

- Lốp tiêu chuẩn có ký hiệu : H=B

- Lốp có chiều ngang rộng : H/B = 0.6 - 0.75

- Lốp hình cánh cung có : H/B = 0.3 - 0.4

- Đường kính trong của lốp cũng là đường kính vành bánh xe

- Ở ô tô, các bánh xe đều có đường kính bằng nhau: Nếu tải trọng ở cầu sau lớn thì đặt bánh kép

- Ở máy kéo thường 70-80% tải trọng của máy kéo được phân bố cho cầu sau nên các bánh chủ động ở cầu sau phải lớn

3 - Hệ thống di chuyển bằng bánh sắt

Hệ thống di chuyển bằng bánh sắt chạy trên đường ray có lực cản di chuyển nhỏ, tiếp nhận được tải trọng lớn, có kết cấu đơn giản, giá thành hạ, độ tin cậy và tuổi thọ tương đối cao Nhờ có bắnh sắt và nền đường cứng tạo cho máy làm việc chính xác Nhược điểm chủ yếu của loại này là tính cơ động thấp, phải làm nền cho đường ray khá tốn kém Hệ thống di chuyển bằng bánh sắt sử dụng cho một số cần trục tháp, cần trục làm trong nghành đường sắt, máy đào có cần mang, các gầu xúc hệ rô to

1.4 - Các thông số cơ bản của Máy xây dựng

a, Chế độ làm việc: Máy xây dựng có rất nhiều chế độ làm việc khác nhau

song ở bất kỳ chế độ nào thì nó cũng được thành lập trên 3 chỉ tiêu cơ bản:

b, Khối lượng máy: Trừ một vài loại máy cần đến trọng lượng còn lại đối

với tất cả các loại máy trọng lượng là yếu tố có hại Chính vì lý do trên nên các nhà chế tạo luôn tìm mọi cách để giảm nhẹ trọng lượng máy nhưng vẫn phải giữ được các chỉ tiêu khác

c, Kích thước máy:

- Kích thước thân máy: yêu cầu càng nhỏ càng tốt nhưng phải đảm bảo sự ổn định của máy, lắp ráp được đầy đủ những chi tiết cần thiết, có không gian để bảo dưỡng; sửa chữa và phải cân đối với bộ công tác của máy

- Kích thước bộ công tác: yêu cầu bảo đảm được độ bền vững và các điều kiện sử dụng

d, Tuổi thọ của máy: Là thời gian làm việc của máy ở điều kiện làm việc

bình thường đến khi phải sửa chữa cơ bản Do đó khi chế tạo các nhà thiết kế, chế tạo thường tính trước tuổi thọ của máy để đến khi sử dụng, người sử dụng biết tính khấu hao của máy

e, Công suất riêng của máy: Là công suất được tính trên một đơn vị khối

lượng hay kích thước của bộ công tác

g, Năng suất: Là khối lượng sản phẩm máy làm ra trong một đơn vị thời

gian nhất định (m3/h ; T/h)

Có 3 loại năng suất:

- Năng suất lý thuyết: xác định trong điều kiện làm việc liên tục với tốc độ

và tải trọng tính toán khi thiết kế chế tạo

+ Đối với máy làm việc theo chu kỳ (máy đào, cần trục )

N0= Q

t ck

Trong đó: Q là số lượng sản phẩm làm ra sau một chu kỳ làm việc

tck là thời gian một chu kỳ làm việc

+ Đối với máy làm việc liên tục (băng tải, vít tải )

N0= v F Trong đó v: tốc độ di chuyển củabộ phận công tác (hay máy)

F: lượng vật liệu được di chuyển bởi một đơn vị chiều dài dòng vật liệu

- Năng suất thực tế: Là lượng sản phẩm thực tế do máy làm ra trong một

giờ, ca, năm Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào trình độ người lái, cách tổ chức quản

lý thi công

- Năng suất kỹ thuật: xét đến điều kiện thực tế của đối tượng thi công như

trạng thái đất đá, điều kiện địa hình

Tuỳ theo chức năng của từng loại máy mà người ta cho trước những thông

số cơ bản như trên và có thể có thêm một số thông số riêng khác nữa; tất cả những thông số riêng đó thường gọi là " Đặc tính kỹ thuật của máy "

Đó là những thông số cơ bản của máy còn muốn đánh giá khảo sát về kinh tế

kỹ thuật của một công trình, phục vụ cho việc bảo đảm chất lượng kỹ thuật và những chỉ tiêu kinh tế cần thiết: giá thành, thời gian quay vòng vốn còn có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật: chỉ tiêu về trình độ sử dụng máy, trình độ cơ giới hoá, tính sửa chữa, tính bảo quản

Câu hỏi ôn tập chương 1

1 - Nêu cách phân loại và các thông số cơ bản của máy xây dựng

2 - Nêu cấu tạo, nguyên lý làm việc của động cơ xăng và Diezel bốn kỳ

3 - Nêu hệ truyền động thuỷ lực

4 - Nêu các hệ di chuyển của máy xây dựng

5 - Nêu hệ thống điều khiển cơ khí

Chương 2 MÁY NÂNG – VẬN CHUYỂN

2.1 Công dụng – Phân loại

Máy nâng vận chuyển là thiết bị chủ yếu dùng để cơ giới hoá công tác nâng (hạ) và vận chuyển các loại vật nặng và hàng hoá trong không gian Nó thực hiện các công việc như:

- Bốc xếp hàng tại các cảng sông, cảng biển, nhà ga, bến bãi và nhà kho…

- Lắp ráp các thiết bị công nghiệp, lắp đặt đường ống…

- Bốc dỡ hoặc vận chuyển các loại vật liệu xây dựng tại các kho bãi

- Thực hiện các nguyên công khác để phục vụ sản suất trong các phân xưởng cơ khí, sửa chữa và các nhà máy, hầm mỏ…

+ Máy nâng gồm có các loại: Kích, tời, palăng, cần trục, cầu trục (cầu lăn), cổng trục, thang nâng…

+ Máy vận chuyển gồm có các loại: băng tải, băng gầu, băng tấm, băng xoắn

ốc, băng gạt và thiết bị vận chuyển bằng khí nén…

Phân loại tổng quát của máy nâng – vận chuyển

Hình 2.1: Phân loại máy nâng

2.2 Các thiết bị nâng đơn giản

2.2.1 - Kích

Kích là những cơ cấu nâng đơn giản, dùng để nâng vật có trọng lượng lớn và chiều cao nâng thường không quá 0.8  1m; Kết cấu của kích đơn giản, có cíhc thước nhỏ gọn, trọng lượng bản thân không lớn, dễ dàng mang vác từ nơi này đến nơi khác Nhờ vậy mà kích được dùng rộng rãi trong xây dựng, lắp ráp và sửa chữa Ngoài ra kích có thể là một bộ phận hoặc một dụng cụ kèm theo của máy nâng khác Phổ biến nhất là Kích thanh răng , kích vít và kích thuỷ lực

Do thời gian hạn chế nên trong giáo trình chúng tôi chỉ đề cập đến kích thuỷ lực là loại kích được dùng phổ biến trong xây dựng

Kích thuỷ lực

Máy nâng – Vận chuyển

Máy nâng đơn

giản Thang máy Các loại máy trục Máy vân chuyển bằng thiết bị cơ Máy vân chuyển bằng thiết bị khí

Kích Tời Palăn

g Cần trục nhỏ

Cần trục cố trục di Cần trục dây Cần Băng chuyền đai theo phương pháp Máy vận chuyển

Kích vít Tời

quay kéo tay Palăng

Cần trục cột trục ôtô Cần

Cần trục nổi

Cần trục cột ồ

Cần trục trục hải Cần

Kích

thuỷ lực

Cần trục ố

Cần trục

Cần trục

Cầu trục

Cổng trục

Kích thuỷ lực có cấu tạo như hình vẽ, gồm xi lanh chính 2 đồng thời là vỏ kích, piston nâng hạ vật 1 gắn liền với đầu kích, bơm piston 6 với tay bơm 8 và thùng dầu 10, các van một chiều 3, 9 và van thải 7 Chất lỏng trong kích là dầu khoáng hoặc nước pha glyxerin

9 vào xilanh chính 2, làm đẩy piston 1 và đầu kích đi lên Để hạ tải, chỉ cần mở van

xả số 4, dưới tác dụng của vật nâng, đầu kích sẽ hạ xuống Vân tốc hạ phụ thuộc vào độ mở của van 4 áp lực dầu trong kích thuỷ lực phụ thuộc vào sức nâng của kích, có thể đạt tới 500at, chiều cao nâng mỗi lần lắc tau bơm trong khoảng 0.15  0.7 mm

Lực tác động lên tay quay để nâng vật

D

l l

2 2 1 2

1

 , N

Trong đó: Q - trọng lượng vật nâng

d, D, l1, l2 - đường kính các xi lanh và các cánh tay đòn của tay quay,m  - hiệu suất chung của truyền động

Vì có thể tạo được tỷ số d2/D2 nhỏ nên kích thuỷ lực có tải trọng nâng lớn và trọng lượng bản thân nhỏ

Kích thuỷ lực dẫn động bằng tay có tải trọng nâng đến 200t và chiều cao nâng 0.15  0.20m Kích thuỷ lực dẫn động bằng máy có tải trọng nâng đến 500t Bơm đặt trực tiếp trên kích hoặc nối với kích qua hệ thống ống dẫn Một bơm có thể dẫn động một hoặc nhiều kích

Khi nâng những công trình lớn như nhịp cầu, lò cao, tầng lắp ghép sẵn của

Theo công dụng có các loại tời nâng (dùng để nâng vật) và tời kéo (dùng để vận chuyển theo phương ngang)

Theo nguồn dẫn động có tời dẫn động bằng tay và tời dẫn động bằng máy Theo số tang có tời một tang, tời nhiều tang và tời với puly dẫn cáp bằng ma sát

1 - Tời dẫn động bằng tay

Tời dẫn động bằng tay thường được chế tạo với lực kéo của cáp 5  80kN và dung lượng cáp trên tang 50  200m Sơ đồ động của loại tời quay tay dùng trong lắp ráp như hình vẽ Tời gồm tang cuốn cáp 1, các cặp bánh răng truyền động 3 và khung tời 2 được hàn từ thép tấm và tấm hình Nâng, hạ vật bằng cách quay tay quay 6 Trên trục dẫn động có hai bánh răng có thể dịch chuyển dọc trục 5 để thay đổi tỷ số truyền Khi nâng vật nặng thì dùng bánh răng nhỏ còn khi nâng vật nhẹ dùng bánh răng lớn để tăng tốc độ Để đảm bảo an toàn, tời được trang bị phanh tự động có mặt ma sát tách rời 4 (nguyên lý hoạt động giống như phanh trong kích thanh răng) Phanh được đặt trên trục thứ hai của bộ truyền để có thể sang số khi nâng vật Vật nâng chỉ có thể hạ được khi quay tay quay 6 theo chiều hạ Tay quay được đặt ở cả hai đầu của trục dẫn động để đảm bảo cho một, hai hoặc bốn người

có thể làm việc đồng thời

Mô men trên trục tang để cuốn cáp là:

M1 = Md i  , N Trong đó : i,  - tỷ số truyền và hiệu suất của bộ truyền

Md = k.n.P.l - mômen dẫn động do quay tay

P, l - lực quay của một người và cánh tay đòn của tay quay, khi làm việc ngắn hạn (< 5 ph) với tay đòn l = 400mm; thì lực tính toán P = 200N;

n - số người làm việc đồng thời

k - hệ số làm việc không đều, một người k = 1; hai người k = 0,8; bốn người k = 0,7

Hình 2.3: Tời dẫn động bằng tay

1- Tang cuốn cáp; 2- Khung tời; 3- Cặp bánh răng truyền động

4- Ly hợp; 5- Cặp bánh răng di chuyển dọc trục; 6- Tay quay

2.2.2.2 - Tời dẫn động bằng máy

Theo liên kết động học giữa động cơ và tang cuốn cáp, tời dẫn động máy

được chia thành hai loại: Tời điện đảo chiều và Tời với khớp ma sá Tời điện đảo

chiều được dẫn động bằng động cơ điện và có liên kết cứng với tang cuốn cáp Tời với khớp ma sát được dẫn động bằng động cơ điện hoặc động cơ đốt trong và liên kết với tang cuốn cáp bằng khớp ma sát

Tời điện đảo chiều

Tời điện dảo chiều gồm động cơ điện 1, khớp nối đàn hồi 2, phanh 3, hộp giảm tốc 4 và tang cuốn cáp 5 Các bộ phận của tời đặt trên bệ bằng thép hàn và cố định bằng Bulông

Hình 2.3: Tời dẫn động bằng máy

1- Động cơ điện; 2- Khớp đàn hồi; 3- Phanh; 4- Hộp giảm tốc; 5- Tang cuốn cáp

Tời điện đảo chiều thường được chế tạo với lực kéo của cáp 3.2  125kN, tốc độ cáp 0.1  0.5m/s và dung lựơng cáp trên tang 80  800m Khi kết hợp với pa lăng cáp, chúng có thể nâng hàng nặng và dùng trong công việc lắp ráp Tời điện đảo chiều cũng thường được sử dụng làm cơ cấu dẫn động của cần trục, thang nâng

và các máy xây dựng khác Động cơ điện thường dùng loại động cơ điện xoay chiều với rô to dây cuốn hoặc lồng sóc; việc đảo chiều quay của tang được thực hiện bằng cách đảo chiều quay của động cơ điện Tời điện đảo chiều được trang bị phanh hai má loại thường đóng Bánh phanh là nửa khớp nối đàn hồi và đặt trên

34

5

Dt

trục vào của hộp giảm tốc Lực đóng phanh là lực nén lò xo còn mở phanh do nam châm điện từ hoặc cần đẩy thuỷ lực (phanh mở đồng thời với động cơ và đóng khi tắt động cơ hoặc mất điện) Để tăng tốc độ khi hạ vật nhẹ, một số tời sử dụng phanh hai má có thêm bộ phận ở phanh bằng bàn đạp Khi đạp chân lên bàn đạp, phanh mở và hạ vật xuống do trọng lượng của nó

Lực kéo của tời chính là lực căng của nhánh cáp cuốn lên tang Sc Khi trọng

lượng vật nâng là Q, N tời kết hợp với palăng cáp có bội suất là a thì:

Sc = Q q

   , N

Trong đó: q - trọng lượng thiết bị mang vật, N

p - hiệu suất của palăng cáp

 , r - hiệu suất của pu ly đổi hướng cáp và số puly đổi hướng cáp ngoài palăng

Cáp thép được chọn theo lực kéo đứt cáp Sđ = Sc n với hệ số an toàn n = 5; 5.5; 6 cho chế độ làm việc nhẹ, trung bình, nặng

Đường kính nhỏ nhất cho phép của tang cuốn cáp được tính từ đường kính cáp dc theo công thức Dt = e dc với hệ số e=16; 18 và 20 cho chế độ làm việc nhẹ ; trung bình và nặng

Chiều dài làm việc của cáp cuốn lên tang

Lc = H.a + (1,5 2)..(Dt + dc), m Trong đó : H - chiều cao nâng vật

a - bội suất palăng cáp

Chiều dài làm việc của tang cuốn một lớp cáp, mặt tang có xẻ rãnh xác định theo công thức:

l = L t

D t d c

( ),

  m Trong đó: t = dc + (23) mm - bước cáp, đối với tang trơn t = dc

Chiều dài làm việc của tang trơn cuốn m lớp cáp (m<6) xác định theo công thức:

Tốc độ của cáp cuốn lên tang vc được tính từ tốc độ nâng vật theo công thức

vc = a.vn , vn - tốc độ nâng vật cho trước

Công suất động cơ xác định theo lực căng cáp cuốn lên tang Sc, N và tốc độ cáp vc (m/s) với hiệu suất chung của cơ cấu c

 , vg/ph Trong đó Dtb = Dt +m.dc - đường kính trung bình của cáp cuốn trên tang với

m là số lớp cáp trên tang, m; tốc độ cáp tính theo m/s

Tỷ số truyền của hộp giảm tốc :

n

dc t

, Trong đó: nđc - tốc độ quay của động cơ điện đã chọn, vg/ph

Phanh được chọn theo mômen phanh tính toán:

Mt = Sc.Dtb - mômen tải trên tang, Nm

gt - hiệu suất của hộp giảm tốc Phanh sẽ có độ bền lâu cần thiết nếu áp lực riêng của má phanh lên bánh phanh nhỏ hơn giá trị cho phép đối với vật liệu làm má và bánh phanh

2.3 – Các loại máy trục

Cần trục là loại máy nâng hoạt động có chu kỳ, dùng để nâng hạ hàng theo phương đứng, di chuyển hàng theo quĩ đạo nhất định và hạ hàng theo các phương khác nhau

Trong các công trình thi công, cần trục được sử dụng rất phổ biến để lắp ráp các cấu kiện xây dựng Trong công tác sửa chữa và gia cố nền, cần trục được dùng

để tháo, lắp các chi tiết hoặc gá cấu kiện có tải nâng khác nhau

- Theo công dụng có thể chia cần trục thành các nhóm sau :

+ Cần trục nhỏ, cố định có tải nâng từ 0.3  3.2T tiêu biểu là các cần trục cố định, dựa tường, cần trục thiếu nhi

+ Cần trục di động vạn năng với tải nâng vừa và lớn thường từ 5T, 6T, 7T, 10T, 12T, 15T, 16T, 25T, 40T, 63T, 100T và 160T có bộ di chuyển bánh lốp, bánh xích hoặc bánh sắt lăn trên ray

Điển hình của nhóm cần trục này là các loại:

- Cần trục đặt trên ôtô có tính cơ động cao, phạm vi sử dụng rất rộng rãi, tốc

độ di chuyển lớn Có thể di chuyển từ nơi này đến nơi khác nhanh chóng Loại cần trục ôtô được sử dụng rất phù hợp trong điều kiện cần xếp, dỡ hoặc lắp ráp cấu kiện không liên tục

- Cần trục di chuyển bánh xích, tuy có tốc độ di chuyển thấp nhưng có thể phục vụ ở những nơi có nền đất yếu

- Cần trục tháp hoạt động trên các đường ray được đặt sẵn tại các công trường thi công, nó có ưu điểm là chiều cao nâng và tầm với lớn, loại này được sử dụng rộng rãi trong công tác xây dựng nhà ở dân dụng và xây dựng công nghiệp

- Cần trục hải cảng được sử dụng trong các bến cảng sông và cảng biển tiêu biểu cho loại này là cần trục chân đế

- Cần trục nổi được đặt trên các bệ nổi như xà lan, phao nổi Nó hoạt động chủ yếu trên sông biển, và làm nhiệm vụ cẩu hàng từ xà lan, hầm tầu lên bờ

- Cổng trục và cầu trục được sử dụng rộng rãi để xếp dỡ trong các nhà kho

và bến bãi, hoặc trong các phân xưởng của nhà máy sửa chữa lớn Đặc trưng của chúng là cũng có bộ di chuyển bánh sắt lăn trên ray tạm và cần là dạng kết cấu kiểu chữ U hoặc kiểu cầu di động

Tải trọng nâng của các loại cần trục di động vạn năng là một giá trị thay đổi,

nó phụ thuộc vào tầm với của móc câu Trong xây dựng, người ta thường sử dụng các loại cần trục có tải trọng nâng đến 160T ở các loại cần trục lớn, thường chỉ sử dụng móc câu, còn ở loại có tải trọng nâng vừa, đến 25T, người ta có thể vưà sử dụng móc câu, vừa sử dụng cả gầu ngoạm

Theo hệ thống truyền động chia thành:

Vì điều kiện, khuôn khổ cuốn giáo trình có hạn nên chúng tôi chỉ đề cập đến

hai loại Cần trục đó là Cần trục kiểu cầu mà cụ thể trong cần trục kiểu cầu chúng

tôi chỉ đề cập đến loại “ Cổng trục " và cần trục tự hành cụ thể là: "cần trục ôtô "

Đối với các cổng trục có tải trọng nâng từ 5-50T, và khi khẩu độ của cầu dài trên 30m thì một chân cổng được nối khớp cầu gọi là "chân mềm" để bù trừ độ dãn dài do nhiệt độ môi trường của cầu sinh ra, còn chân kia gọi là "chân cứng"

Ngoài ra cổng trục cũng có thể có 1 hoặc 2 côngxon thò ra ở hai phía đầu, dùng loại này để bốc dỡ hàng bằng gầu ngoạm, người ta thường gọi là cầu chuyển tải Tải trọng nâng cuả các cầu chuyển tải thường từ 15-30T, chiều dài của cầu kể

cả phần côngxon là 130m, với tốc độ nâng của gầu ngoạm đến 1m/s; còn tốc độ di chuyển xe con đế 3m/s

Cổng trục có hai loại: cổng trục có công dụng chung và cổng trục dùng để lắp ráp Cổng trục có công dụng chung được chế tạo với tải trọng nâng nhỏ và chủ yếu dùng trong công tác xếp dỡ Cổng trục dùng để lắp ráp có tải trọng nâng đến 500T Như vậy ngoài tải trọng nâng, các thông số cơ bản khác của cổng trục là: chiều cao nâng, khẩu độ nâng, khẩu độ dầm và các tốc độ nâng vật, di chuyển xe con, di chuyển cổng trục

Hình 2.4: Cổng trục tải trọng nâng 100t

a- Sơ đồ kết cấu; b- Sơ đồ mắc cáp cơ cấu di chuyển xe con;

c- Sơ đồ mắc cáp cơ cấu nâng 1- Tời điện đảo chiều; 2- Dầm cầu; 3- Xe con nâng vật;

4- Palăng nâng vật; 5- Dầm đỡ móc treo; 6- Ca bin điều khiển; 7- Chân cổng;

8- Xe con di chuyển cổng trục; 9- Palăng điện (phụ);

10, 13- Tời nâng vật; 11, 12- Tời hạ vật

Kết cấu thép của cổng trục gồm dầm cầu 2 và các chân cổng 7 (hình 2.4),

xe con nâng vật 3 chạy dọc theo dầm cầu nhờ cáp kéo Các chân cổng tựa trên các

xe con di chuyển cổng trục 8 chạy trên ray Dầm cầu của cổng trục có tải trọng nâng đến 5T thường là dầm hộp hoặc giàn không gian có tiết diện hình tam giác với ray treo hình chữ I để palăng điện chạy dọc theo dầm cầu Dầm cầu của cổng trục có tải trọng nâng vừa và lớn thường có dạng dàn không gian với tiết diện hình chữ nhật hoặc hình thang Xe con nâng vật 3 với móc treo chính chạy theo ray phía trên dầm cầu còn móc treo phụ với tải trọng nâng nhỏ của palăng điện 9 có thể chạy theo ray phía dưới dầm cầu Tuỳ theo yêu cầu công nghệ mà dầm cầu có thể không có côngxôn hoặc có côngxon ở một hay cả hai đầu Chiều dài côngxon có thể đạt tới 25-30% chiều dài của khẩu độ dầm (khoảng cách theo phương ngang giữa các đường ray di chuyển cổng trục) Nếu khẩu độ dầm không lớn, các chân cổng có thể liên kết cứng với dầm cầu Trường hợp cổng trục có khẩu độ dầm lớn, một chân cổng liên kết cứng với dầm còn chấn cổng kia được nối khớp với dầm để

bù trừ độ xô lệch của cổng trục khi di chuyển, tránh khả năng kẹt các bánh xe di chuyển cổng trục trên ray

Xe con nâng vật di chuyển dọc theo dầm cầu nhờ cáp kéo và tời điện đảo chiều 1 (hình 2.4b) Cơ cấu nâng chính của cần trục có hai palăng nâng vật 4 đặt đối xứng tại hai phía của dầm cầu và đồng thời nâng dầm đỡ 5 của móc treo Các cổng trục có tải trọng nâng lớn dùng trong lắp ráp các cấu kiện sử dụng bốn cơ cấu nâng với cách mắc cáp như ở hình 2.4c Tốc độ nâng hạ vật có thể được điều

khiển bằng các cách sau: cả bốn tời cùng làm việc theo chiều nâng hoặc hạ; các tời

10 và 13 làm việc theo chiều nâng còn tời 11 và 12 làm việc theo chiều hạ hoặc ngược lại; các tời 10 và 13 làm việc còn tời 11 và 12 dừng hoặc ngược lại Để giảm tải trọng tác dụng lên dầm cầu, cơ cấu nâng và di chuyển xe con được đặt trên các chân cổng hoặc trên các thanh giằng cứng của chân cổng Điều khiển cổng trục từ

ca bin 6 Trên các xe con di chuyển cổng trục phải có thiết bị kẹp ray dẫn động máy Khi tốc độ gió vượt quá giới hạn cho phép, động cơ của thiết bị kẹp ray tự động làm việc do tác động cuả thiết bị đo gió trên cần trục

Sơ đồ kết cấu của cổng trục cho ở hình 2.4 được sử dụng để lắp ráp các thiết

bị và cấu kiện có trọng lượng lớn trên các công trường xây dựng công nghiệp Cần trục có tải trọng nâng của móc treo chính 100t, tải trọng của móc treo phụ 10t, khẩu độ dầm 31m, chiều cao nâng 37,5m và trọng lượng bản thân cổng trục 225t Mỗi xe con di chuyển cổng trục chạy trên hai ray đặt song song

Cần trục ôtô với dẫn động riêng bằng truyền động thuỷ lực hoặc điện có sơ

đồ truyền động đơn giản hơn, có độ tin cậy cao hơn, điều khiển dễ dàng, đảm bảo khả năng điều chỉnh tốc độ các chuyển động của cần trục ở phạm vi rộng

Trên hình 2.5 Là hình chung của loại cần trục ôtô dẫn động thuỷ lực Cần 1 kiểu ăngten, gồm các đoạn cần hộp cố định và di động lồng vào nhau; đoạn cần di động dịch chuyển được để tăng hoặc giảm chiều dài cần nhờ xilanh thuỷ lực tác dụng hai chiều 2 Để tăng khoảng không phục vụ của cần trục, trên đầu của đoạn

cần di động có cần "mỏ vịt " với các chiều dài khác nhau và góc nghiêng khác

nhau Thay đổi tầm với của cần trục bằng nâng hạ cần nhờ hai xilanh lắp song song

3 có khoá thuỷ lực để định vị trí của cần có tầm với cho trước

Cơ cấu nâng hạ vật gồm động cơ thuỷ lực 10, hộp giảm tốc 8, tang 9 và phanh (loại thường đóng) đặt trên trục động cơ

Cơ cấu quay 7 gồm động cơ thuỷ lực 6, hộp giảm tốc 4, phanh 5; trên trục ra của hộp giảm tốc có lắp bánh răng con ăn khớp với vành răng lớn cố định của vòng tưạ quay

Động cơ của máy cơ sở 14 truyền mômen xoắn để quay bơm 11 qua hộp số

13 và hộp chia công suất 12 Chất lỏng có áp, qua hệ thống đường ống và các van điều khiển, được đưa đến các cơ cấu (động cơ hoặc xilanh thuỷ lực) để thực hiện các chuyển động cần thiết

Hệ thống dẫn động và điều khiển cho phép kết hợp đồng thời các chuyển động: nâng hạ vật và nâng hạ cần; nâng hạ vật và quay; nâng hạ vật và thay đổi chiều dài cần (Kéo dài hoặc rút ngắn); nâng hạ cần và quay, thay đổi chiều dài cần

Hình 2.5: Cần trục ôtô dẫn động thuỷ lực

1- Cần; 2- Xilanh thuỷ lực để tăng giảm chiều dài cần; 3- Xi lanh nâng hạ cần;

4, 8- Hộp giảm tốc; 5- Phanh; 6, 10- Động cơ thuỷ lực; 7- Cơ cấu quay; 9- Tời nâng hàng; 11- Bơm thuỷ lực 12- Hộp chia công suất; 13- Hộp số;14- Cabin

2.4 - Qui phạm về an toàn trong sử dụng máy nâng

Tiêu chuẩn Việt Nam về Qui phạm kỹ thuật an toàn thiết bị nâng 4244-86 đã qui định rõ ràng: Máy nâng được đưa vào sử dụng, khai thác phải có đầy đủ các tài liệu kỹ thuật và các biên bản kiểm tra, thử tải (trong biên bản phải ghi rõ ngày, tháng kiểm tra,thử tải)

Tài liệu kỹ thuật của máy nâng gồm: lý lịch máy; tài liệu hướng dẫn lắp dựng và sử dụng loại máy nâng

Trong lý lịch máy phải ghi rõ toàn bộ đặc tính kỹ thuật của máy, của các cơ cấu, các thiết bị an toàn, sơ đồ dẫn động các cơ cấu, sơ đồ điện và các bản vẽ chính

Hàng năm phải tiến hành kiểm tra, thử tải từng phần đối với cần trục, và 3 năm một lần, phải tiến hành kiểm tra,thử tải toàn phần

Thử tải toàn phần bao gồm: Xem xét, kiểm tra, thử tải tĩnh và thử tải động Ngoài ra còn phải kiểm tra trạng thái kết cấu thép, kiểm tra các mối hàn, móc treo, cáp và puly

Việc thử tải tĩnh nhằm mục đích kiểm tra bền và tính ổn định của cần trục Khi thử tải tĩnh lần đầu hoặc sau khi lắp dựng, đại tu hoặc thay đổi kết cấu, cần trục được thử với tải trọng vượt quá 25% so với tải trọng danh nghĩa Tải trọng đem thử sẽ được nhấc lên cao 100-200mm và giữ nguyên trong 10ph Mọi chi tiết của cần trục sau khi thử tải tĩnh không được biến dạng

Thử tải động nhằm mục đích kiểm tra sự làm việc của cơ cấu, của các phanh với tải trọng làm việc lớn nhất, hoặc vượt quá 10% so với tải trọng danh nghĩa Khi tiến hành thử tải động, cần trục được thử với tất cả các chuyển động như: Nâng, hạ quay, thay đổi tầm với, phanh và mỗi chuyển động thực hiện ít nhất là 3 lần

Kết quả thử tải phải được ghi vào lý lịch máy, trong đó có ghi rõ ngày, tháng, năm của đợt thử tải Thử tải ngoài định kỳ còn được tiến hành khi cần trục mới lắp dựng xong, mới đi đại tu, hoặc mới thay đổi về kết cấu, về chằng buộc và móc treo

Khi sử dụng cần trục, phải tuân theo những qui phạm về an toàn chủ yếu sau:

- Phải đảm bảo chế độ kiểm tra, chăm sóc và bảo dưỡng theo đúng chỉ dẫn của nhà máy chế tạo Cán bộ kỹ thuật, quản lý thi công là người chịu trách nhiệm

về tình trạng kỹ thuật của máy

- Người lái phải nắm vững đặc tính kỹ thuật, chức năng của cần trục và thao tác thuần thục đúng theo hướng dẫn trong lý lịch máy

- Cần trục chỉ được phép nâng những vật có trọng lượng không lớn hơn tải trọng danh nghĩa của cần trục, đối với cần trục kiểu cần thì mômen tải trọng không được vượt quá giá trị cho phép Trong tài liệu kỹ thuật của cần trục phải ghi rõ ràng, chính xác tải trọng nâng cùng các thông số khác và ngày tháng phải tiến hành kiểm tra, thử tải tiếp theo

- Các cáp chằng vật nâng phải được tính toán chính xác, buộc đúng kỹ thuật

và phải được thử tải có ghi rõ thời hạn sử dụng chúng Không nối cáp để tăng chiều dài

- Phải thống nhất chính xác các tín hiệu liên lạc giữa người lái và người lắp ráp trực tiếp

- Cần trục tự hành khi làm việc phải được đứng vững trên các chân tựa trên nền cứng

- Không được phép đặt cần trục làm việc ở những nơi mà nền đường không

đủ độ cứng, độ dốc lớn hơn mức cho phép và nơi đất lở

- Khi nâng vật, đầu tiên phải nâng lên 200-300mm để kiểm tra cách buộc hàng và độ tin cậy của phanh Không được chuyển hàng qua nơi có người đi lại, trong phạm vi làm việc của cần trục cần có biển báo và cấm người qua lại Không được cẩu hàng lên ôtô, toa tàu khi trong đó có người

Máy làm đất

Máy Máy Máy Máy Máy Máy Máy Máy Máy Đầm Đầm Đầm

Máy và thiết bị thi công đất bằng phuơng pháp thuỷ lục

Súng Tầu

- Khụng để vật nõng ở trạng thỏi treo khi giải lao hoặc hết giờ làm việc Khụng kộo lờ vật nõng trờn mặt đất bằng múc treo Khi hết giờ làm việc mọi cơ cấu phải được ngắt khỏi nguồn điện

Ngoài những điểm chung núi trờn, cần phải tuõn theo cỏc qui phạm an toàn khỏc nằm trong qui phạm an toàn của từng loại mỏy nõng cụ thể mà TCVN đó qui định

Cõu hỏi ụn tập chương 2

1 - Nờu cụng dụng và cỏch phõn loại mỏy nõng

2 - Nờu cấu tạo và nguyờn lý làm việc của kớch thuỷ lực

3 - Nờu cấu tạo và nguyờn lý làm việc của cổng trục (cần trục long mụn)

4 - Cỏc qui tắc an toàn khi sử dụng mỏy nõng

Chương 3 MÁY LÀM ĐẤT

3.1 - ý nghĩa của cụng tỏc làm đất và phõn loại mỏy làm đất

Cụng tỏc làm đất là một trong những thành phần của phần lớn cỏc cụng trỡnh xõy dựng dõn dụng và cụng nghiệp, cụng trỡnh giao thụng, thuỷ lợi Đú là một cụng việc nặng nhọc và chiếm khối lượng lớn: 1m3 cụng trỡnh cụng nghiệp thường phải cú 1.5  2m3 cụng làm đất, hay 1m3 cụng trỡnh dõn dụng cú 0.5m3 cụng làm đất, hoặc 1Km đường ụtụ cần từ 10m3  20000m3 đất

Trong cỏc cụng trỡnh đú đất là đối tượng thi cụng với những mục đớch và phương phỏp rất khỏc nhau, nhưng xột cho kỹ ta cú thể thu gọn trong cỏc khõu sau: đào, vận chuyển, đắp, san bằng và đầm lốn

Giỏ thành cụng làm đất chiếm tới 10  15% tổng giỏ thành cụng trỡnh xõy dựng Vỡ vậy cụng việc cơ giới hoỏ cụng tỏc làm đất ngày càng được đẩy mạnh ở nước ta, nhằm đảm bảo được:

- Chất lượng cụng trỡnh

- Rỳt ngắn thời gian thi cụng

- Hạ giỏ thành cụng trỡnh

- Giảm nhẹ sức lao động của con người

Phần lớn bộ cụng tỏc của mỏy làm đất vừa làm nhiệm vụ đào phỏ đất vừa làm nhiệm vụ di chuyển đất Việc san và đầm lốn để giảm thể tớch và tăng khối lợng riờng (tỷ trọng) của đất thường sử dụng mỏy chuyờn dựng và một phần cú thể nhờ chớnh trọng lượng bản thõn mỏy đào chuyển đất trong quỏ trỡnh làm việc

Hình 3.1: Phân loại máy làm đất

Có nhiều cách để phân loại máy xây dựng, 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: 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

+ Máy đầm đất: dùng để lèn chặt đất

+ Thiết bị khai thác đất bằng phương pháp thuỷ lực: dùng dòng nước có áp suất lớn để làm sói lở đất, dùng bơm để hút đất lẫn nước đẩy vào đường ống và chuyển tới nơi đổ

+ Máy làm công tác chuẩn bị hay phụ trợ như: máy xới tơi đất, máy dọn mặt bằng, máy nhổ rễ cây

3.2 - Tính chất cơ lý của đất - khái niệm về lực cản khi đào và cắt đất

Tính chất vật lý, cơ học, thành phần cấp phối (độ hạt) của đất có ảnh hưởng lớn tới quá trình làm việc của máy làm đất

- Độ ẩm: là lượng nước chứa trong đất tính theo phần trăn của trọng lượng ,

được cân trước và sau khi sấy khô mẫu đất Độ ẩm ảnh hưởng đáng kể đến lực cản cắt đất và quá trình đầm chặt

- Khả năng thấm nước: là khả năng để nước thấm qua nền đất, nó phụ thuộc

vào kích thước của các hạt cấu thành nền đất

3.2.2 - Tính chất cơ học

Là những yếu tố gây ra sức cản khi có ngoại lực tác dụng làm ảnh hưởng đáng kể đến quá trình làm việc của máy

Những tính chất cơ học chủ yếu của đất là:

- Tính dẻo: là khả năng dữ lại biến dạng do ngoại lực tác dụng và sau khi

thôi tác dụng Nếu độ ẩm trong đất tăng lên thì không những chỉ có biến dạng mà

nó còn xuất hiện trạng thái trượt

- Tính liên kết: tức là khả năng chống đỡ sự phân hạt dưới tác dụng của

ngoại lực Đất có độ liên kết cao là đất sét ngược lại là đất cát khô

- Độ tơi xốp: là độ tăng thể tích của đất sau khi bị đào xới Độ tơi được xác

diịnh bằng hệ số ktx, là tỷ số khối đất V1 sau khi bị đào xới với thể tích trước khi bị đào xới V0:

ktx = V1/V0 Đất nhẹ ktx = 1.2 Đất vừa ktx = 1.3 Đất nặng (chặt) ktx = 1.75

- Độ lún: xuất hiện khi bề mặt tỳ của máy trên nền đất thấp hơn xung quanh

- Ma sát: được đặc trưng bằng hệ số ma sát, có hai loại:

+ Ma sát trong: là ma sát giữa các phần tử của đất khi có sự dịch chuyển tương đối với nhau (hệ số ma sát giữa đất và đất)

+ Ma sát ngoài: là ma sát giữa đất với các vật thể khác như kim loại của bộ công tác Hệ số ma sát trong  của đất nhẹ là 0.9, của đất vừa 0.5, của đất nặng (chặt) là 0.3

- Lực cản khi cắt và đào đất là tính chất cơ học quan trọng nhất, nó ảnh hưởng quyết định đến năng suất làm việc của máy Người ta phân biệt thành:

+ Lực cản khi đào đất: bao gồm các lực cản cắt đất và các lực cản khác do khối đất tích lại trước lưỡi cắt gây ra

+ Lực cản khi cắt đất: chỉ bao gồm lực cản khi đã cắt đất thành phoi tách ra

3.3 - Máy xúc một gầu

Máy xúc một gầu là một trong những loại máy chủ đạo trong công tác làm đất nói riêng và trong công tác xây dựng nói chung Máy xúc thường làm nhiệm vụ khai thác đất và đổ vào phương tiện vận chuyển, hoặc chúng có thể tự vừa đáo vừa vận chuyển trong phạm vi cự ly ngắn Nó đảm nhiệm khoảng 50-70% khối lượng công tác đào xúc đất Trong các công trình xây dựng đường, đê đập, thuỷ điện máy xúc một gầu được liệt vào loại máy quan trọng nhất

Máy xúc một gầu là loại máy làm việc theo chu kỳ bao gồm các nguyên công đào tích đất vào gầu, nâng lên và đổ vào phương tiện vận chuyển hoặc đổ thành đống

Ngoài chức năng đào xúc đất, khi thay đổi các bộ công tác trên máy cơ sở có thể thực hiện nhiều chức năng của các máy khác như cần trục, búa đóng cọc

Có nhiều cách phân loại máy xúc một gầu nhưng người ta thường phân theo các loại sau:

- Theo hình dáng bộ công tác: có máy đào gầu ngửa, máy đào gầu sấp, máy

đào gầu ngoạm, máy đào gầu quăng (gầu dây), máy đào gầu bào

- Theo cơ cấu di chuyển: máy xúc bánh lốp, bánh xích, bánh sắt (di chuyển

trên ray) di chuyển bằng cơ cấu tự bước, máy đào đặt trên phao nổi

- Theo hệ dẫn động: máy xúc dẫn động bằng cơ khí, thuỷ lực hoặc kết hợp

giữa cơ khí và thuỷ lực hoặc cơ khí và khí nén

Hiện nay hầu hết các máy xúc có dung tích gầu nhỏ hoặc trung bình đều được dẫn động bằng thuỷ lực

6

4

5 7

8

Vì điều kiện cuốn giáo trình có hạn nên ở đây chúng tôi chỉ đề cập đến hai loại máy xúc thường được sử dụng trong các công trình giao thông đặc biệt là trong thi công cầu đường

3.3.1 - Máy đào một gầu với kiểu truyền động cơ học (cáp)

Máy xúc gầu ngửa (hay gầu thuận) thường dùng để đào đất, đá ở mức cao hơn mặt bằng máy đứng, phục vụ trong việc khai thác đất, đá tơi, cát, xúc các vật liệu rời Trong xây dựng thường sử dụng loại máy đào loại này có dung tích gầu từ 0.15  3.2m3 Sơ đồ cấu tạo của máy được thể hiện ở hình 3.1b

Hình 3.2: Máy đào một gầu với truyền động cơ học

a- Máy đào một gầu lắp gầu ngược; b- Máy đào một gầu lắp gầu thuận

1- Bộ di chuyển; 2- Toa quay; 3- Gầu;

4- Tay gầu; 5- Cần; 6- Cáp cần; 7- Cáp gầu

Máy đào gầu ngược (hay gầu sấp): Máy được dùng để đào rãnh, hố, đất…ở mức thấp hơn nền đường của máy, sự hoạt động phức tạp hơn so với máy đào gầu thuận Sơ đồ cấu tạo của máy thể hiện ở hình 3.1a

3.3.2 Máy đào một gầu truyền động thuỷ lực

1- Máy đào gầu thuận dẫn động bằng thuỷ lực

Các bộ phận của máy xúc thuỷ lực quay toàn vòng (Hình 3.2) liên kết với nhau và với toa quay 2, khớp bản lề, vị trí của cần 6 so với toa quay và của tay gầu

5 so với cần được điều chỉnh bằng các xilanh thuỷ lực 7 và 9

Gầu được dỡ tải theo phương án khi mở đáy gầu 4 bằng xilanh thuỷ lực 8

Hình 3.3: Máy đào một gầu (Gầu thuận) truyền động thuỷ lực

1- Bộ di chuyển; 2- Toa quay và thiết bị động lực; 3- Gầu; 4- Đáy gầu; 5- Tay gầu; 6- Cần; 7- Xilanh co duỗi tay gầu; 8- Xilanh gầu; 9- Xilanh nâng cần

Cấu trúc của một chu kỳ làm việc của máy xúc gầu ngửa điều khiển bằng xilanh thuỷ lực cũng tương tự như điều khiển bằng cơ khí nhưng các thao tác đơn giản hơn

Cơ cấu quay của máy xúc thuỷ lực thường dùng động cơ thuỷ lực mômen cao hoặc mômen thấp để dẫn động; động cơ thuỷ lực mômen cao đảm bảo mô men xoắn ở trục ra đủ lớn để trực tiếp dẫn động bánh răng di động ăn khớp với vành răng; dùng loại này cho cơ cấu quay là hợp lý và có góc quay bất kỳ, điều chỉnh được mômen xoắn và tốc độ quay, kết cấu gọn, làm việc tin cậy

2 -Máy xúc gầu sấp (gầu ngược)

Máy xúc gầu sấp thường dùng để đào rãnh, kênh, mương, hố móng nơi

mà đất đào thấp hơn mặt bằng máy đứng Máy xúc thuỷ lực gầu sấp được sử dụng rộng rãi hơn so với máy xúc gầu ngửa

Việc bố trí xilanh thuỷ lực với bộ công tác của máy xúc gầu sấp có nhiều loại khác nhau nhưng phổ biến nhất là sơ đồ bốn khâu Cần thường được chế tạo thành hai đoạn: đọan gốc và đoạn nối dài, chúng liên kết với nhau bằng khớp và thanh, vị trí của thanh này có thể thay đổi do đó có thể thay đổi chiều dài cần Để điều khiển cần, tay gầu và gầu có các xilanh 5,7 và 9

Hình 3.4: Máy đào một gầu (gầu ngược) truyền động thuỷ lực

1- Bộ di chuyển; 2- Toa quay và thiết bị động lực; 3- Gầu; 4- Đáy gầu; 5- Xilanh gầu; 6- Tay gầu; 7- Xilanh co duỗi tay gầu; 8- Cần; 9- Xilanh nâng cần

Nguyên lý làm việc: Rút xilanh gầu 5 và xilanh tay gầu 7, tay gầu 6 quay ngược chiều kim đồng hồ Cần 8 cùng với tay gầu 6 đưa gầu 3 về phía trước và hạ xuống, không chỉ do tác dụng trọng lượng bộ công tác mà còn do lực của xilanh cần

Cho quay gầu về phía máy nhờ xilanh thuỷ lực cần 8 hoặc quay gầu so với tay gầu bằng xilanh thuỷ lực gầu 5, đồng thời nhờ xilanh thuỷ lực cần 8 mà có thể điều khiển được chiều dày phoi cắt Sau khi gầu đã đầy đất thì gầu được kéo về phía cần hoặc quay quanh tay gầu sao cho đất không bị đổ ra ngoài, bộ công tác được nâng lên khỏi tầng đào nhờ xilanh thuỷ lực cần 8 và quay gầu cùng với toa quay về chỗ đổ Để đổ đất, người ta điều khiển xilanh gầu 5 và tay gầu 6 để tay gầu duỗi ra và úp xuống, sau đó máy quay về vị trí đào thực hiện chu kỳ làm việc mới

3.3.3 - Năng suất máy xúc một gầu

Năng suất thực tế của máy xúc một gầu được tính theo công thức :

Q = 3600.q k k

T k

d tg

ck tx

. , m3 /h Trong đó: q - dung tích gầu , m3

kđ - hệ số làm đầy gầu

ktg - hệ số sử dụng máy theo thời gian

ktx - hệ số tơi của đất

Tck - thời gian của một chu kỳ làm việc, s

Việc lựa chọn máy đào phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như khối lượng và thời hạn thi công , địa bàn thi công Để đảm bảo năng suất cao cần vạch ra sơ đồ công nghệ thi công hợp lý, chọn chế độ làm việc tối ưu cho máy và các yếu tố khai thác kỹ thuật khác , có thể tham khảo cụ thể trong các tài liệu về " Cơ giới hoá thi công " và " Sổ tay máy xây dựng "

3.4 - Máy đào - chuyển đất

Máy đào chuyển đất là những máy trong khi làm việc, vừa di chuyển vừa cắt đất thành từng lớp và mang lượng đất đó tới nơi cần san đổ (hay là những máy được dùng để thực hiện các công việc làm đất)

Theo chế độ làm việc có thể chia ra:

- Máy đào chuyển làm việc theo chu kỳ (máy ủi, máy cạp, máy san)

- Máy đào chuyển đất làm việc liên tục (máy san - chuyển)

Theo kết cấu của bộ công tác: loại có gầu, loại có lưỡi cắt

Các loại máy ủi, máy cạp, máy san thường được sử dụng nhiều nhờ tính cơ

động cao, kết cấu đơn giản, năng suất cao, đặc biệt khi thi công đất nhẹ và vừa

Các loại máy đào chuyển đất sử dụng ít hiệu quả trên nền đất có độ chặt lớn,

độ dính kết cao, nền đất có lẫn đá, khoảng cách chuyển đất xa và độ dốc >10%

Tốc độ di chuyển của máy đào chuyển đất chọn theo lực cản khi đào, tuỳ

theo cấp đất và đã tự động hoá trên các máy hiện đại Khi vận chuyển đất có thể

tăng tốc độ so với khi đào đặc biệt khi máy chạy không tải, khi quay trở về tầng

đào có thể chạy với tốc độ cao nhất tuỳ theo điều kiện đường sá

3.4.1 - Máy ủi đất

1 - Công dụng - Phân loại

Máy ủi đất thường là một loại máy kéo có lắp thiết bị ủi dùng để đào - vận

chuyển đất từ cấp I  IV và vận chuyển từ cự ly 60  80m đối với máy ủi di

chuyển xích và 100-150m đối với bánh lốp

Máy ủi có thể làm được các công việc như sau:

- Làm công việc chuẩn bị cho công trình như nhổ gốc cây, làm sạch hiện

- Vun đống vật liệu xây dựng

Sở dĩ máy ủi có thể làm được các công việc kể trên, vì máy ủi có cấu tạo

đơn giản, cho năng suất cao, cơ động và có tính vạn năng trong công tác

+ Theo công dụng chia thành: máy ủi có công dụng chung làm được nhiều

công việc ở các loại đất khác nhau và máy ủi có công dụng riêng chỉ làm được một

số công việc nhất định

+ Theo công suất động cơ và lực kéo danh nghĩa, phân máy ủi thành:

Ghi chú: Máy ủi di chuyển bánh xích thường phân loại theo lực kéo danh

nghĩa, còn máy ủi di chuyển bánh lốp thường phân loại theo công suất động cơ

+ Theo bộ di chuyển phân thành máy ủi di chuyển bánh lốp và bánh xích

Hiện nay trên thế giới, người ta sử dụng rộng rãi máy ủi di chuyển bánh lốp vì nó

có áp suất thấp, tốc độ di chuyển cao, năng suất lớn hơn máy ủi di chuyển bánh

xích từ 1.2  1.5 lần

+ Theo hệ thống điều khiển, phân thành máy ủi điều khiển thuỷ lực và máy

ủi điều khiển cáp Máy ủi điều khiển thuỷ lực cho phép ấn sâu cưỡng bức lưỡi ủi