(NB) Mục tiêu chính của Bài giảng Máy và thiết bị thi công công trình là Cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ bản về các máy chủ đạo trong thi công công trình của chuyên ngành ôtô & máy công trình, đồng thời giúp sinh viên nắm vững kết cấu, nguyên lý làm việc chung và phạm vi ứng dụng của các loại truyền động thủy lực trên ô tô và máy công trình của các bộ phận.
Trang 3MÁY VÀ THIẾT BỊ THI CÔNG CÔNG TRÌNH
+ Đồng thời giúp sinh viên nắm vững kết cấu, nguyên lý làm việc chung và phạm
vi ứng dụng của các loại truyền động thủy lực trên ô tô và máy công trình của các bộ phận
+ Mức độ cập nhật của học phần: không thường xuyên
+ Mức độ liên quan đến các học phần khác của chu ên ng nh đ o tạo: liên quan đến học phần Lý thuyết ô tô và máy công trình và học phần Thủy khí và máy thủy khí
Học phần học trước : Lý thuyết ô tô và máy công trình, Thủy khí và máy thủy khí
Trang 4
ƯƠ : ỮNG VẤ Ề CHUNG 7
1.1.KHÁINIỆMVỀMÁYCÔNGTRÌNH 7
1.2.CÔNGDỤNG,PHÂNLOẠI,YÊUCẦUCỦAMÁYCÔNGTRÌNH 7
1.2.1 Công dụng 7
1.2.2 Phân loại 7
1.2.3 Yêu cầu 8
1.3.CÁCTHÀNHPHẦNCƠBẢNCỦAMÁYCÔNGTRÌNH 8
1.4.THIẾTBỊĐỘNGLỰC 9
1.4.1 Công dụng 9
1.4.2 Phân loại 9
1.4.3 Điều kiện làm việc của thiết bị động lực trên máy công trình 10
1.4.4 C c đường đặc tính ngoài của thiết bị động lực 10
1.4.5 Bố trí động cơ trên m công trình 11
1.4.6 Lựa chọn động cơ cho m công trình 12
1.5.HỆTHỐNGTRUYỀNĐỘNG 12
1.5.1 Vai trò v ý nghĩa của hệ thống truyền động 12
1.5.2 Các dạng truyền động cơ bản 13
1.6.HỆTHỐNGĐIỀUKHIỂN 21
1.6.1 Phân loại 21
1.6.2 Yêu cầu chung đối với hệ thống điều khiển 22
1.6.3 Các hệ thống điều khiển tiêu biểu 22
1.7.HỆTHỐNGDICHUYỂN 26
1.7.1 Phân loại 26
1.7.2 Yêu cầu 26
1.7.3 Các hệ thống di chuyển trên máy công trình 27
ƯƠ : ẤT V Ố TƯỢNG LÀM VI C CỦ ÁY ẤT 29
2.1.KHÁINIỆMCHUNGVỀĐẤT 29
2.2.TÍNHCHẤTCƠLÝCỦAĐẤT 29
2.2.1 Khối lượng riêng (tỉ trọng) 29
2.2.2 Thành phần cấp phối 29
2.2.3 Độ xốp 29
2.2.4 Độ ẩm 29
2.2.5 Độ dính kết 29
2.2.6 Độ đẻo 30
2.2.7 Hệ số ma s t đất- đất v đất- thép 30
2.2.8 Góc chân nón 31
2.2.9 Sức chịu nén 31
2.2.10 Sức chịu dịch chuyển 32
Trang 52.2.11 Độ sắc cạnh 32
2.2.12 Độ xới 33
2.3.QUÁTRÌNHĐÀOĐẤT,VÀSỰTƯƠNGHỖGIỮAĐẤTVÀBỘPHẬNCÔNG TÁC 33
ƯƠ 3: ÁY XÚ ( ÁY , XE Ú , XE ÀO) 36
3.1.CẤUTẠOCHUNGCỦAMÁYXÚCMỘTGẦU 36
3.1.1 Công dụng và phân loại 36
3.1.2 Cấu tạo của máy xúc gầu thuận 37
3.1.3 Máy xúc gầu nghịch 40
3.1.4 Máy xúc gầu dây 42
3.1.5 Máy xúc gầu ngoạm 44
3.2.CÁCBỘPHẬNCHÍNHCỦAMÁYXÚCMỘTGẦU 45
3.2.1 Gầu xúc 45
3.2.2 Tay cần 47
3.2.3 Cần 48
ƯƠ ÁY ỦI 50
4.1.CÔNGDỤNG,PHÂNLOẠIVÀYÊUCẦU 50
4.1.1 Công dụng 50
4.1.2 Phân loại máy ủi 50
4.2.CẤUTẠOCHUNGCỦAMÁYỦI 51
4.2.1 Cấu tạo chung của máy ủi 51
4.2.2 Quá trình làm việc của máy ủi 53
4.3.QUÁTRÌNHĐIỀUKHIỂNMÁYỦI 56
ƯƠ 5 ÁY S 57
5.1.GIỚITHIỆUVỀMÁYSAN 57
5.1.1 Công dụng của máy san 57
5.1.2 Phân loại máy san 58
5.2.CẤUTẠOVÀNGUYÊNLÝLÀMVIỆCCỦAMÁYSAN 59
5.2.1 Cấu tạo chung của máy san 59
5.2.2 Nguyên lý làm việc của máy san 59
5.3.HỆTHỐNGĐIỀUKHIỂNMÁYSAN 61
5.4.PHÂNTÍCHƯUVÀNHƯỢCĐIỂMCÁCLOẠIMÁYSAN 61
5.4.1 Về công thức trục máy san 62
5.4.2 Về kết cấu khung chính của máy 62
5.4.3 Kết cấu khung kéo 65
5.4.4.VỀ ĐIỀU KHIỂN 65
ƯƠ ÁY P 66
6.1.KHÁINIỆMCHUNG 66
6.1.1 Công dụng của máy cạp 66
6.1.2 Phân loại 66
Trang 64
6.2.CẤUTẠOCHUNGCỦAMÁYCẠP 68
6.2.1 Cấu tạo chung của máy cạp 68
6.2.2 Nguyên lý làm việc của máy cạp 69
6.3.CẤUTẠOTHÙNGCẠP 70
6.3.1 Cửa thùng 70
6.3.2 Dao cắt đất của thùng cạp 70
6.4.HỆTHỐNGĐIỀUKHIỂNTHỦYLỰCCỦAMÁYCẠP 71
ƯƠ 7 ÁY ẦM LÈN 73
7.1.MỤCĐÍCH,BẢNCHẤTVÀCƠSỞCỦAVIỆCĐẦMLÈN 73
7.2.CÁCYẾUTỐẢNHHƯỞNGĐẾNQUÁTRÌNHĐẦMĐẤT 73
7.3.CÁCPHƯƠNGPHÁPĐẦMĐẤT 73
7.4.CÁCLOẠIMÁYĐẦMLÈN 74
7.4.1 M đầm lèn tĩnh 74
7.4.2 M đầm lực động (xung kích) 78
7.4.3 M đầm lèn rung động 80
ƯƠ 8 ÁY P Y Ư NG VÀ MÁY R I BÊ TÔNG, NHỰA 82
8.1.MÁYPHAYĐƯỜNG 82
8.1.1 Công dụng 82
8.1.2 Phân loại 82
8.1.3 Sơ đồ cấu tạo 82
8.2.NGUYÊNLÝLÀMVIỆC 83
8.3.MÁYRẢIBÊTÔNGNHỰA 84
8 3.1 Công dụng 84
8.3.2 Phân loại 84
8.3.3 Sơ đồ cấu tạo 84
8.3.4.NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 88
8.3.5.XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ CƠ BẢN 88
ƯƠ 9 TỔNG QUAN VỀ TRUYỀ ỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY CÔNG TRÌNH 90
9.1.KHÁINIỆMTRUYỀNĐỘNGTHỦYLỰC 90
9.2.PHÂNLOẠI 91
9.3.ƯUNHƯỢCĐIỂMCỦATRUYỀNĐỘNGTHỦYLỰC 92
9.4.YÊUCẦUĐỐIVỚICHẤTLỎNGLÀMVIỆC 93
ƯƠ TRUYỀ ỘNG THỦY ỘNG 94
10.1.KHÁINIỆM 94
10.2.KHỚPNỐITHỦYLỰC 94
10.2.1 Giới thiệu sơ lược về khớp nối thủy lực 94
10.2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc 96
10.2.3 Đường đặc tính 97
10.2.4 Phân loại 100
Trang 710.3.BIẾNMÔTHỦYLỰC 101
10.3.1 Giới thiệu sơ lược về biến mô thủy lực 101
10.3.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc 101
10.3.3 Các loại biến mô thủy lực 105
10.3.4 Tính chất biến đổi mô men quay 107
10.3.5 Tính chất tự động điều chỉnh chế độ làm việc của biến mô thủy lực 108
10.3.6 C c phương trình cơ bản 109
10.3.7 Các thông số cơ bản 109
10.3.8 Đường đặc tính 110
ƯƠ TRUYỀ ỘNG THỂ TÍCH 115
11.1.SƠĐỒNGUYÊNLÝTRUYỀNĐỘNGTHỦYTĨNH 115
11.1.1 Truyền động thủy lực thể tích có chuyển động tịnh tiến 115
11.1.2 Truyền động thủy lực thể tích có chuyển động quay 118
11.2.PHÂNLOẠISƠĐỒHỆTHỐNGTRUYỀNĐỘNGTHỦYTĨNH 120
11.2.1 Sơ đồ hở 120
11.2.2 Sơ đồ kín 120
11.2.3 Sơ đồ vi sai 122
ƯƠ Á P ẦN TỬ THỦY LỰC 123
12.1.XILANHTHỦYLỰC 123
12.1.1 Nhiệm vụ và các thông số 123
12.1.2 Phân loại 123
12.1.3 Cấu tạo 126
12.2.CÁCLOẠIVANTHUỶLỰC 130
12.2.1 Van một chiều 130
12.2.2 Van tiết lưu 132
12.2.3 Van an toàn 136
12.2.4.VAN GIẢM ÁP 139
12.3.CƠCẤUPHÂNPHỐI 141
12.3.1 Nhiệm vụ 141
12.3.2 Phân loại 143
12.3.3 Cấu tạo hộp phân phối 144
12.4.CÁCBỘPHẬNPHỤ 151
12.4.1 Ống dẫn 151
12.4.2 Thùng chứa 151
12.4.3 Bộ lọc dầu 151
12.4.4 Bình tích năng 151
ƯƠ 3 ỀU CHỈNH VÀ Ổ ỊNH VẬN TỐ Ơ ẤU CHẤP HÀNH 153 13.1.ĐIỀUCHỈNHVẬNTỐCBẰNGPHƯƠNGPHÁPTHỂTÍCH 153
13.2.ĐIỀUCHỈNHVẬNTỐCBẰNGPHƯƠNGPHÁPTIẾTLƯU 155
13.3.ỔNĐỊNHVẬNTỐCCHUYỂNĐỘNGCƠCẤUCHẤPHÀNH 156
Trang 86
13.3.2 Mắc bộ điều tốc ở lối ra của động cơ thủy lực 156
ƢƠ QU N LÝ VÀ KHAI THÁC MÁY CÔNG TRÌNH 158
14.1.PHÂNLOẠICÁCDẠNGBẢODƢỠNGKỸTHUẬTVÀSỬACHỮA 158
14.1.1 Các dạng bảo dƣỡng kỹ thuật: 158
14.1.2 Các dạng sửa chữa 158
14.2 HỆ THỐNG BẢO DƢỠNG VÀ SỬA CHỮA MXD Ở VIỆT NAM 158
14.2.1 Bảo dƣỡng kỹ thuật 158
14.2.2 Sửa chữa máy 159
14.3.HỆTHỐNGSỬACHỮAVÀBẢODƢỠNGKỸTHUẬT 159
14.3.1 Bảo dƣỡng kỹ thuật 160
14.3.2 Sửa chữa máy 161
TAILIÊUTHAMKHAO 162
Trang 9ươ : NHỮNG VẤ Ề CHUNG
1.1 KHÁI NIỆM VỀ MÁY CÔNG TRÌNH
Máy công trình là danh từ chung để chỉ các máy và thiết bị phục vụ công tác xây dựng cơ bản, công nghiệp, giao thông, cầu cảng, sân ba .v.v cơ giới hoá xây dựng (trang bị và ứng dụng máy móc, thiết bị trong qúa trình xây dựng) đóng vai trò 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 của người lao động
C c năm trước: máy móc chủ yếu là hàng viện trợ không hoàn lại, "cho gì dùng nấy"
ta không có quyền lực chọn, dẫn đến tình trạng là chủng loại máy thì nhiều nhưng số lượng máy của mỗi loại không nhiều, mặt kh c tính năng của máy không hợp với đối tượng thi công, thiếu đồng bộ…
Trong những năm gần đâ : môi trường đầu tư ph t triển mạnh, các công ty và nh đầu
tư đã quan tâm đến vấn đề trang bị máy cho phù hợp với tình hình công t v đối tượng thi công Tuy nhiên, việc trang bị máy còn nhiều bất cập chưa ho n to n phù hợp với điều kiện v môi trường xây dựng ở nước ta
1.2 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CỦA MÁY CÔNG TRÌNH
1.2.1 Công dụng
Phục vụ cho công tác xây dựng cơ bản, xây dựng công nghiệp, giao thông và cầu cảng, sân bay v.v Chủng loại về máy công trình có rất nhiều và rất đa dạng Mỗi chủng loại m đều có công dụng riêng đối với từng công việc trong công tác xây dựng
1.2.2 Phân loại
Theo tính chất công việc và công dụng m công trình được phân loại như sau:
- Các máy vận chuyển theo phương đứng ha lên cao như: kích, tời, pa lăng, thang tải, cần trục, cổng trục v.v
- Máy xếp dỡ: thường vận chuyển ở cự ly ngắn, chủ yếu làm công việc xếp dỡ trên các bến cảng, nhà ga, kho chứa như: xe nâng h ng, xe xúc lật v.v
- Máy vận chuyển liên tục: hướng vận chuyển có thể là ngang, nghiêng hay thẳng đứng, trong đó vật liệu được vận chuyển thành một dòng liên tục như c c loại băng tải, vít tải, gầu tải v.v
- M l m đất: gồm các máy phục vụ cho công việc thi công khai th c đất, đ , than, quặng
- M gia công đ : phục vụ cho việc nghiền, sàng phân loại và rửa sỏi đ , quặng
- Máy làm công tác bê tông: phục vụ việc trộn, vận chuyển v đầm bê tông
- Máy gia cố nền móng: bao gồm c c m đóng, ép- nhổ cọc và khoan nhồi cọc
Trang 10Ngoài cách phân loại trên, người ta còn phân loại máy công trình theo:
- Theo dạng nguồn động lực: Máy dẫn động bằng động cơ đốt trong, động cơ điện, động cơ thuỷ lực
- Theo hình thức di chuyển: ta có các máy di chuyển bằng bánh lốp, bánh xích, chạ trên đường sắt hoặc đặt trên sà lan, phao nổi
- Theo hình thức điều khiển: có m công trình điều khiển bằng cơ khí, thuỷ lực, khí nén, điện từ
1.2.3 Yêu cầu
- 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 th c: Đảm bảo được năng suất và chất lượng trong c c điều kiện nhất định, có khả năng l m 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 ho qu trình điều khiển
- Không gây ô nhiễm môi trường v vùng dân cư lân cận
- Về kinh tế có gi th nh đơn vị sản phẩm thấp, năng suất cao, chất lượng tốt 1.3 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÁY CÔNG TRÌNH
Mỗi máy công trình gồm có những thành phần chính sau:
Trang 11- Các thiết bị phụ: thiết bị an toàn, chiếu sáng, tín hiệu…
Ngày nay, trên các máy công trình hiện đại còn lắp cả thiết bị vi tính để xử lý số liệu điều khiển tự động quá trình làm việc của máy
Tuỳ theo yêu cầu và chức năng công t c m một máy có thể có đầ đủ các bộ phận nói trên hoặc chỉ cần có một vài bộ phận, trong đó c c bộ phận của m thường được thể hiện trên c c "sơ đồ cấu tạo" nhằm giới thiệu về kết cấu v trên c c "sơ đồ động học" thể hiện mối liên hệ giữa các phần tử của hệ dẫn động trong máy
1.4 THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC
1.4.1 Công dụng
Thiết bị động lực l động cơ lắp trên m công trình Đâ l bộ phận tạo ra năng lượng để giúp máy hoạt động thông qua việc biến đổi các nguồn năng lượng như điện, hóa học, thủy lực… th nh cơ năng ha l chu ển động của máy công trình
1.4.2 Phân loại
a Động cơ đốt trong
Phổ biến l động cơ diesel có công suất < 500 kW, còn động cơ xăng ít dùng và thường chỉ dùng trên máy có công suất nhỏ Ưu điểm chính của động cơ đốt trong là: hiệu suất tương đối cao (= 0,18 ÷0,3, đối với động cơ xăng, = 0,27 ÷0,42 đối với động cơ diesel) và rất cơ động Tu nhiên, ĐCĐT có cấu tạo phức tạp, khả năng chịu quá tải thấp
và sử dụng nhiên liệu đắt tiền
b Động cơ điện
Được sử dụng rộng rải trên các máy cố định hoặc di chuyển trong phạm vi nhỏ, hoạt động theo quỹ đạo nhất định, như: trong trạm nghiền sàng, máy trộn bê tông, máy nâng vận chuyển m điện có hiệu suất tương đối cao (70÷90)%, mặt khác có kết cấu gọn nhẹ, khả năng chịu quá tải lớn, dễ tự động ho điều khiển, rẻ sạch, không gây ô nhiễm môi trường
Động cơ điện một chiều: có phạm vi tha đổi tốc độ lớn, mô men khởi động cao nên thường trang bị trên c c m đ o, cần trục, xe điện…
Động cơ điện xoay chiều: loại n được chia ra thành nhiều loại: như một pha, ba pha, trong mỗi loại lại có đồng bộ v không đồng bộ,…
Động cơ không đồng bộ: có cấu tạo đơn giản, rẻ tiền nhưng khó tha đổi tốc độ Động cơ đồng bộ: có cấu tạo phức tạp, đắt tiền nhưng có tính khởi động và ổn định tốc độ rất tốt, nên được dùng trong các máy yêu cầu độ ổn định tốc độ cao
Trang 12Nhược điểm của loại n l thường có kích thước lớn, hiệu suất thấp do bị rò rỉ khí nén
e Động cơ kết hợp
Thường là diesel- điện, hoặc diesel- khí nén hoặc diesel- thuỷ lực Nhưng nguồn động lực ban đầu thường là diesel Loại n ng na được sử dụng phổ biến
1.4.3 Điều kiện làm việc của thiết bị động lực trên máy công trình
Điều kiện làm việc của thiết bị động lực trên máy công trình rất đặc biệt, khác hẳn với trên ô tô hoặc tàu thủy Qua mỗi chu kỳ làm việc m động lực phải chịu tải trọng tối đa, thông thường gấp 23 lần tải trọng bình thường Bản thân toàn bộ m thường bị lắc mạnh, bị giật liên tục, nói cách khác, ngoại lực t c động đến máy mà thiết bị động lực cũng phải chịu l luôn tha đổi
1.4.4 C c đường đặc tính ngoài của thiết bị động lực
Hình 1.1 Đặc tính ngoài của một số động cơ
Trang 13Đặc tính ngo i được coi là "mềm" nếu giới hạn sử dụng mômen tối đa rộng rãi, tức là ứng với giới hạn đó, tốc độ biến đổi từ từ, v do đó giới hạn sử dụng tốc độ cũng rộng rãi Đặc tính càng mềm thì khả năng "tự điều chỉnh" càng cao, tức là song song với việc tăng mômen (tăng ngoại lực) tốc độ giảm dần đều dặn, bảo đảm cho máy khỏi bị hư hại
Khả năng "tự điều chỉnh" của động cơ có đặc tính mềm rất quan trọng cho việc điều khiển máy Thí dụ khi gặp ngoại lực lớn, máy giảm tốc độ từ từ l m người điều khiển cảm nhận được mà xử lý (nghe tiếng nổ thưa, bộ công tác máy hoạt động chậm lại vv ) Trong trường hợp này, nếu động lực có đặc tính cứng thì nhiều khi máy chết hẳn người điều khiển mới phát hiện và xử lý nhiều khi không kịp
- Đặc tính 1 của động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp, nó khá mềm, nhưng có nhược điểm là khi tải trọng nhỏ hơn 50% tải trọng bình thường, tốc độ sẽ rất lớn, dễ gây nguy hiểm
- Đặc tính 2 của động cơ điện một chiều có biến trở, loại này có mômen tối đa qu cao, chế độ làm việc không ổn định và gây rung mạnh
- Đặc tính 3 của động cơ xoa chiều lồng sóc, khá cứng, có mômen tăng giảm khá nhanh mà tốc độ hầu như không đổi, dễ nguy hiểm; khả năng tự điều chỉnh ít, chỉ thích hợp với các máy có chế độ làm việc ổn định, nhẹ (ngoại lực tha đổi ít)
- Đặc tính 4 của Động cơ điện một chiều kích thích song song, cứng hơn so với đặc tính 1
- Đặc tính 5 của động cơ xăng có phạm vi sử dụng mômen tối đa rất hẹp; tính cứng; chỉ thích hợp với chế độ làm việc ổn định
- Đặc tính 6 của động cơ diesel mềm hơn so với đặc tính 5, thoả mãn với các máy
l m đất cỡ vừa và nhỏ
- Đặc tính 7 của động cơ diesel có biến tốc thuỷ lực, khá mềm, rất thích hợp với chế
độ làm việc ít ổn định và nặng; nhưng có khu ết điểm chính là công suất bị giảm một phần (l5-20%) do có sự trượt trong biến tốc thuỷ lực
1.4.5 Bố trí động cơ trên m công trình
Dạng dùng chung: bố trí một động cơ thông qua hệ thống truyền lực để truyền chuyển động đến c c cơ cấu kh c (m đ o gầu thuận truyền động c p, m đ o gầu ngoạm…) Dạng độc lập: bố trí nhiều động cơ cùng loại trên 1 m (thường l động cơ điện), mỗi
cơ cấu được dẫn động bởi một động cơ riêng biệt (các loại máy trục…)
Dạng hỗn hợp (nhiều loại động cơ trên m ): loại n thường bố trí theo phương n sau:
Động cơ chính: thường l động cơ đốt trong là nguồn động lực chính cho máy Nó sẽ dẫn động một m bơm hoặc một m ph t điện
Trang 1412
Động cơ dẫn động từng cơ cấu riêng biệt: Ví dụ trong c c m l m đất như m san, máy cạp
1.4.6 Lựa chọn động cơ cho m công trình
Do điều kiện làm việc của động cơ trang bị trên MCT rất đặc biệt: động cơ luôn chịu tải trọng lớn v tha đổi liên tục Do vậy, khi lựa chọn động cơ ta phải căn cứ vào mối
quan hệ giữa mô men và tốc độ của động cơ, thông qua:
Đường đặc tính mềm: tức giới hạn sử dụng mô men là lớn, ứng với sự tha đổi tốc độ lớn thì mômen tha đổi chậm Đường đặc tính càng mềm thì khả năng tự điều chỉnh cao, tức là: song song với việc tăng mômen thì tốc độ giảm đều đặn bảo đảm máy không bị hư hỏng
Đường đặc tính cứng: phạm vi điều chỉnh hẹp Tu nhiên, cũng có lúc phải sử dụng động cơ có đường đặc tính cứng
Hệ số vượt tải: Đối với động cơ điện: 2÷3,0
Hệ số tha đổi tốc độ:
- Đối với động cơ đốt trong thì: 5
- Đối với động cơ điện: 1,3
1.5 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
1.5.1 Vai trò v ý nghĩa của hệ thống truyền động
Ở đâ ta cần phân biệt rõ hệ thống truyền động được nói đến là hệ thống truyền động dùng để điều khiển c c cơ cấu công tác của máy công trình Còn hệ thống truyền động dùng để di chuyển m thì ta không xét đến vì nó giống với hệ thống di chuyển của ô tô
đã được học
Truyền động l khâu trung gian dùng để truyền công suất và mômen từ động cơ tới các bộ phận công tác của máy Nó cho phép biển đổi về lực, tốc độ v mômen, đôi khi biến đổi cả dạng và quy luật chuyển động Hệ thống truyền động đặc điểm:
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 v gi đắt)
Cần truyền chuyển động từ một động cơ đến nhiều cơ cấu làm việc với các tốc độ khác nhau
Động cơ thực hiện chuyển động qua đều nhưng bộ phận công tác cần chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động với tốc độ tha đổi theo một quy luật n o đó
Trang 15Truyền động cơ khí được phân loại như sau: theo hình thức cấu tạo, chia thành: truyền động thanh trục, truyền động dây cáp, truyền động ăn khớp và truyền động ma sát Trong đó:
+ Truyền động ăn khớp có thể chia ra các loại truyền động sau: truyền động xích, vít đai ốc, b nh răng, b nh răng- thanh răng, b nh vít- trục vít
+ Truyền động ma sát có thể chia ra các loại truyền động sau: truyền động bánh
ma s t đĩa ma s t, tru ền động đai
- Ưu, nhược điểm
* Ưu điểm:
+ Cấu tạo đơn giản;
+ Chế tạo dễ dàng;
+ Có độ bền, khả năng chịu tải lớn;
+ Giá thành rẻ, dễ bảo dưỡng và sửa chữa Riêng cơ cấu truyền động ma sát còn
có khả năng chống quá tải (nhờ hiện tượng trượt)
* Nhược điểm:
+ Kích thước bộ truyền lớn, trọng lượng nặng;
+ Làm việc gây tiếng ồn lớn;
+ Khi truyền công suất đi xa, lượng tổn hao công suất do ma sát và quán tính thường khá lớn;
+ Trong các bộ truyền lớn và bộ truyền b nh răng, tốc độ và mô men xoắn chỉ được biến đổi theo cấp;
+ Khi cần thiết phải điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng, bộ truyền cơ học thường có kết cấu rất phức tạp
- Phạm vi sử dụng của truyền động cơ học
Ở đâ ta chỉ xét đến phạm vi sử dụng của truyền động cơ học trên máy công trình
Trang 1614
+ Truyền động ăn khớp: được ứng
dụng trên c c cơ cấu chính của cần trục ô
tô; (trong cơ cấu di chuyển hoặc trong cơ
cấu trích công suất cho các bộ phận công
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 v.v Ví dụ: Bộ di
chuyển bằng b nh xích, băng gầu, hay
xích tải v.v
Hình 1.2 Cơ cấu tay quay thanh
truyền cỡ lớn 1- Bánh lệch tâm (tay quay);
+ Truyền động thuỷ tĩnh: l loại truyền động trong đó sử dụng dầu công tác có áp suất cao chuyển động với vận tốc nhỏ để dẫn động c c cơ cấu
Cấu tạo của mạch thuỷ lực trong
kiểu truyền động thuỷ tĩnh có sơ đồ tổng
qu t như hình (1.3), bao gồm mạch thuỷ
lực hoạt động theo nguyên tắc động cơ có
chuyển động tịnh tiến (tức xilanh thuỷ
lực), và mạch thuỷ lực hoạt động theo
nguyên tắc động cơ có chu ển động quay
(dùng động cơ thuỷ lực):
Hình (1.4) thể hiện sơ đồ nguyên tắc
làm việc của hai dạng truyền động thuỷ Hình 1.3 Sơ đồ tổng quát mô tả cấu trúc của mạch thuỷ lực
§éng c¬ (hoÆc) xilanh thuû lùc
HÖ thèng van ph©n phèi
M¸y B¬m thuû lùc
Thïng chøa dÇu c«ng t¸c
Trang 17tĩnh nói trên
a)
b) Hình 1.4 Sơ đồ nguyên tắc làm việc của hệ thống truyền động thủ tĩnh
a- Cơ cấu thi hành có chuyển động quay;
1- Bơm thủy lực; 2- Đường dầu cao áp;
3- Cơ cấu thực hiện; 4,5- Van điều chỉnh
và van bảo hiểm; 6- Đường dầu thấp áp
b- Cơ cấu thi h nh cơ chu ển động tịnh
tiến;
7- Bơm thủy lực; 8- Van bảo hiểm; 9- Cơ cấu điều khiển; 10- Đường ống dẫn dầu; 11,12- Xilanh thủy lực; 13- Thùng chứa
dầu
Theo sơ đồ, c c bơm thuỷ lực (1.5) lấy công suất từ động cơ ban đầu sẽ sản xuất
ra dầu cao áp Nhờ c c đường ống dẫn và tuỳ theo sự điều khiển mà dầu cao áp sẽ được dẫn tới xilanh công tác hoặc động cơ thuỷ lực là những cơ cấu chấp hành
Cấu trúc của mạch thuỷ lực trong hệ thống TĐTT có thể được cấu tạo theo sơ đồ mạch hở hoặc theo sơ đồ mạch kín như thể hiện trên hình hình 1.6a,b
Trong sơ đồ mạch hở, chất lỏng từ xilanh công tác (hoặc từ động cơ thuỷ lực) làm việc xong lại được chuyển về thùng chứa mà không quay về bơm
5- Van phân phối; 7- Xilanh thủy lực;
8- Động cơ thủy lực; 9- Bộ truyền động
b Sơ đồ cấu trúc mạch kín 1- Máy lai; 2- Bơm chính;
3- Đường ống dẫn dầu; 4- Van một
chiều;
5- Động cơ thuỷ lực; 6- Bơm phụ; 7- Van an toàn; 8- Bộ truyền động xích
Trang 18So với mạch hở, mạch kín có ưu điểm là cấu trúc gọn, có khả năng đảo chiều nhanh;
nó thường được dùng trong c c cơ cấu quay của c c m thi công Nhược điểm là dầu hay bị nóng do không kịp làm nguội vì phải trở về bơm nga , chóng bị biến chất; hệ thống dễ hư hỏng
Truyền động thuỷ tĩnh được sử dụng rộng rãi trên các máy công trình khác nhau Ví dụ: ở m đ o một gầu vạn năng, chúng dùng để tha đổi vị trí của cần, tay gầu và gầu Trong c c m đ o- vận chuyển đất và một số loại máy xây dựng kh c, nó được dùng để nâng hạ bộ công tác
- Truyền động thuỷ động:
Năng lượng được truyền chủ yếu là nhờ động năng của dầu, còn áp suất không cần lớn So với truyền động thuỷ tĩnh, tru ền động thuỷ động có đường đặc tính ngoài mềm hơn, nghĩa l tốc độ quay ở trục đầu ra chỉ phụ thuộc vào ngoại lực
* Ưu điểm
+ Bảo vệ an toàn cho máy khi gặp quá tải
+ Hệ thống máy linh hoạt, đơn giản về kết cấu, trọng lượng bản thân tương đối nhỏ
* Nhược điểm
+ Hiệu suất thấp do có sự trượt
+ Gi th nh đắt
+ Cần có thiết bị làm mát và bổ sung chất lỏng
Truyền động thuỷ động có hai loại: khớp nối thuỷ lực và biến tốc thuỷ lực
+ Khớp nối thủy lực: Khớp nối được dùng để truyền chuyển động quay từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ động năng của dòng chất lỏng Cấu tạo của khớp nối gồm có một đĩa bơm v một đĩa tuốc bin có vỏ bọc kín, bên trong đổ dầu: Đĩa bơm được gắn trên trục chủ động, có liên hệ cơ học với động cơ; đĩa tuốc bin gắn vào trục bị động truyền tới cơ cấu công tác, giữa chúng có khe hở Khi đĩa bơm qua sẽ hất dầu sang đĩa tuốc bin làm tuốc bin quay theo Khi quay, tốc độ của chúng không đồng đều nhau, v được x c định qua độ trượt S:
t b n
n n
S
Trang 19trong đó: nb và nt là số vòng quay của đĩa bơm v đĩa tuốc bin (v/ph),
Hình 1.6 Khớp nối thuỷ lực v đặc tuyến ngoài 1- Trục chủ động, 2- Trục bị động, 3- Đĩa bơm;
4- Đĩa tốc bin; 5- Vành trong, 6- Vành ngoài
* Ưu điểm: đóng mở rất êm, khi gặp sự cố (ví dụ khi m đ o đất vướng đ ngầm hoặc rễ cây ) máy sẽ tự động đứng lại, động cơ vẫn làm việc mà không hỏng
* Nhược điểm: Mômen quay của động cơ kém nhậy cảm ứng với trường hợp ngoại lực tha đổi
+ Biến tốc thuỷ lực: khác ly hợp thuỷ lực ở chỗ dầu đưa v o đĩa bơm qua hệ định hướng Nhờ vậ m đã l m tăng tốc độ dầu hất từ đĩa bơm sang đĩa tuốc bin, l m tha đổi hướng vận hành của dầu, do đó l m tha đổi mômen đĩa tuốc bin
Hình 1.7 Biến tốc thuỷ lực a- Sơ đồ cấu tạo biến tốc thủy lực; b- Đường đặc tuyến ngoài
1- Trục chủ động; 2- Cơ cấu dẫn hướng;
3- Đĩa tuốc bin; 4- Đĩa bơm; 5- Trục bị động
Trang 20+ Truyền đƣợc công suất lớn và xa
+ Cho phép đảo chiều chuyển động các bộ phận làm việc của máy một cách dễ dàng
+ Có thể bảo đảm cho máy làm việc ổn định, không phụ thuộc vào tải trọng ngoài + Kết cấu gọn nhẹ, có quán tính nhỏ do trọng lƣợng trên một đơn vị công suất của truyền động nhỏ
+ Do chất lỏng làm việc trong truyền động thủy lực là dầu kho n nân có điều kiện bôi trơn tốt các chi tiết
+ Truyền chuyển động êm, hầu nhƣ không có tiếng ồn
+ Có thể đề phòng sự cố khi máy quá tải
+ Hệ thống truyền động thủy lực thủ tĩnh (ha thủy lực thể tích) đƣợc dùng cho
c c cơ cấu sau:
+ Trên m đ o một gầu vạn năng, m ủi, m san… hệ thống thủy lực thủ tĩnh đƣợc dùng nhiều Nó dùng để điều khiển cơ cấu công tác hoặc cơ cấu di chuyển (ở một
số xe)
Trang 21+ Trên c c m l m đường như m rải bêtông nhựa nó được dùng cho cơ cấu ép
bê tông nhựa
+ Trên c c m đầm lèn nó được dùng để điều khiển cơ cấu lái hoặc c c cơ cấu công t c…
+ Trên các máy nâng tải trọng lớn nó được dùng cho cơ cấu nâng cần của cần trục
+ Hệ thống truyền động thủ động dùng cho c c cơ cấu cần truyền mô men lớn cho c c cơ cấu làm việc của cần trục điển hình l c c cơ cấu được giới thiệu ở trên như: Biến tốc thủy lực hoặc khớp nối thủy lực…
c Truyền động điện
- Phân loại
Hệ thống truyền động điện bao gồm c c động cơ điện, bộ phận truyền động, dây dẫn
và các thiết bị điều khiển Ngoài ra trong truyền động điện còn có các bộ phận đặc biệt chu ên dùng để biến đổi điện năng nhằm tha đổi các thông số của máy; ví dụ như bộ nắn dòng điện, bộ biến đổi tần số v.v
Do đặc thù của quá trình làm việc, đa số c c m công trình được trang bị hệ thống truyền động điện phối hợp Hệ thống truyền động điện phối hợp được phân ra theo các dấu hiệu sau đâ :
* Theo dòng điện:
+ Truyền động điện dòng xoay chiều với tần số công nghiệp và tần số cao;
+ Truyền động điện dòng một chiều;
+ Truyền động điện dòng xoay chiều- một chiều
* Theo số lượng động cơ điện dẫn động:
+ Truyền động điện một động cơ đơn chiếc (một động cơ dẫn động một cơ cấu máy)
+ Truyền động điện một động cơ theo nhóm (một động cơ điện dẫn động cho nhiều cơ cấu máy)
+ Truyền động điện nhiều động cơ (nhiều động cơ đền dẫn động cho một cơ cấu máy)
* Theo cấu tạo của động cơ điện:
+ Truyền động điện dòng một chiều gồm: TĐĐ với động cơ điện 1 chiều kích thích song song; TĐĐ với động cơ điện 1 chiều kích thích hỗn hợp và nối tiếp; + Truyền động điện dòng xoay chiều gồm: TĐĐ xoa chiều một pha; TĐĐ xoa chiều 3 pha; TĐĐ với động cơ điện đồng bộ; TĐĐ với động cơ điện không đồng
Trang 2220
- Ưu nhược điểm của truyền động điện
* Ưu điểm
+ Truyền động được xa và rất xa nhưng kích thước vẫn nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ + Có khả năng tự động hoá cao, truyền động nhanh, chính xác
+ Đảm bảo vệ sinh môi trường
+ Hoạt động tương đối êm, không gây tiếng ồn lớn
- Phạm vi sử dụng của truyền động điện
Truyền động điện được ứng dụng rộng không chỉ trong mọi lĩnh vực của ngành kinh
tế quốc dân mà còn trong cả đời sống hàng ngày
Trong c c m công trình, do đặc thù của quá trình làm việc nên chúng thường trang
bị hệ thống truyền động điện dạng phối hợp
Ví dụ:
+ Trong c c m l m đất (MLĐ) thường sử dụng dạng truyền động kết hợp diesel- điện, mà chủ yếu l 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- vận chuyển, truyền động điện được dùng để dẫn động c c 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 chu ền, băng xoắn ốc thường sử dụng các loại động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc hoặc rôto dây cuốn; c c động cơ này làm việc theo chế độ dài hạn v không điều chỉnh tốc độ quay, có mômen mở máy lớn
Trang 23d Truyền động khí nén
- Ưu, nhược điểm
+ Ưu điểm: Có khả năng tru ền lực với khoảng c ch tương đối xa, bộ truyền sạch sẽ; tốc độ truyền nhanh; sơ đồ cấu trúc của mạch đơn giản; việc 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 to n đặc biệt đề phòng nổ; công nghệ chế tạo phải chính x c v đắt tiền
- Phạm vi sử dụng
Trong các máy công trình truyền động khí nén được sử dụng là hệ thống phanh hơi;
cơ cấu đóng mở ly hợp; dùng nhiều trong máy công cụ cầm ta , trong cơ cấu nghiêng đổ bêtông…
- Cấu tạo chung của hệ thống truyền động khí nén:
+ Bộ sản xuất ra khí nén gọi là máy ép khí
+ Bộ phận sử dụng khí nén gồm động cơ khí nén hoặc xilanh khí nén
+ Các loại van khí: van an toàn, van phân phối, van 1 chiều,
1.6.1 Phân loại
Hệ thống điều khiển là một phần của kết cấu máy, nó làm nhiệm vụ điều khiển toàn bộ quá trình hoạt động của máy
- Theo cấu tạo v phương ph p tru ền năng lượng, chia thành:
+ Hệ thống điều khiển trực tiếp
+ Hệ thống điều khiển có khuếch đại (dùng cơ cấu trợ lực)
- Theo phương ph p điều khiển, chia thành:
+ Hệ thống điều khiển thông thường
+ Hệ thống điều khiển tự động (hoặc bán tự động)
- Theo dạng truyền động, có 5 loại: hệ thống điều khiển cơ khí, thuỷ lực, điện, khí nén v điều khiển phối hợp
Trang 2422
1.6.2 Yêu cầu chung đối với hệ thống điều khiển
Dù điều khiển dưới hình thức nào, thì hệ thống điều khiển cũng phải có các yêu cầu
cơ bản sau:
- Nhẹ nhàng, hợp với sức khoẻ của người bình thường Lực điều khiển của tay không quá 30 40N, hành trình không lớn hơn 0,25m, góc qua không qu 35o Lực điều khiển của chân không qu 80N, h nh trình không qu 0,2m v góc qua 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 0,3s đối với máy cỡ nhỏ, từ 0,3 0,4s với máy cỡ vừa, từ l 2s với cỡ máy lớn
- Các chỉ tiêu kinh tế phải bảo đảm, có đủ độ bền, dễ điều chỉnh, sửa chữa
- Làm việc phải an to n 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, b n đạp sao cho ít nhất v được bố trí gần nhất về phía tay phải của người lái Ghế ngồi phải êm, có thể điều chỉnh được để phù hợp với khổ người lái và dễ quan s t được hiện trường thi công
1.6.3 Các hệ thống điều khiển tiêu biểu
a Hệ thống điều khiển cơ học
Kiểu điều khiển n thường có cấu tạo đơn giản, làm việc êm, giá thành rẻ, song nhược điểm l điều khiển nặng, ít nhậy do nhiều khâu; hiệu suất thấp, thường xuyên phải điều chỉnh và tỷ số truyền lớn Loại hệ thống điều, khiển n thường phù hợp cho máy có công suất nhỏ và vừa, với số lần đóng mở cơ cấu trong một giờ làm việc không nhiều Hình (l.8) thể hiện một kiểu điều khiển cơ học của máy xúc
Trang 25Hình 1.8 Ví dụ về hệ thống điều khiển cơ học của máy xúc
1- Cần điều khiển ly hợp; 2- Cần điều khiển phanh; 3- Cần điều khiển tời cần; 4- Phanh hãm tời chính; 5- Tay ga; 6- Cần điều khiển cơ cấu các bộ máy di chuyển; 7- Cần điều khiển ly hợp vấu bộ máy di chuyển trục ngang; 8- Cần điều khiển di chuyển; 9- Cần điều khiển tời chính; 10- Cần điều khiển đổi chiều; 11- Cần điều khiển ly hợp bên trái tời chính; 12- Cần điều khiển cơ cấu mở dáy gầu xúc; 13- Cần điều khiển ly hợp bên phải tời chính; 14- B n đạp phanh tời chính (trống tời bên trái); 15- B n đạp phanh tời chính
(trống tời bên phải)
b Hệ thống điều khiên thuỷ lực (ĐKTL)
- Điều khiển thủy lực không m bơm
Kiểu điều khiển này phổ biến dùng riêng biệt cho một v i cơ cấu trong máy thí dụ chỉ dùng để hãm bánh xe di chuyển, hãm tời…Đâ l một kiểu điều khiển trực tiếp, về nguyên tắc giống như điều khiển cơ học, nghĩa l chỉ dùng sức người Hình 1.9 thể hiện cấu tạo phổ biến của nó, gồm ba khâu truyền động, có ba tỉ số truyền động: tỉ số truyền động cơ học ở đầu b n đạp, tỉ số truyền động thủy lực ở hai xi lanh dầu, tỉ số truyền động
cơ học ở đầu dâ đai đĩa hãm
Trang 2624
Hình 1.9 Sơ đồ điều khiển thủy lực không m bơm
1- Bình dầu; 2,6- Đường ống; 3- B n đạp; 4- Bánh cam; 5- Pittông; 7,8- Xi lanh và pittông công tác; 9- Thanh điều chỉnh phanh; 10- Lò xo mở phanh; 11 Lò xo hồi vị bàn
đạp; 12- Van bổ sung dầu
- Điều khiển thuỷ lực có m bơm
Điều khiển thuỷ lực có m bơm l kiểu điều khiển có khuếch đại trong đó lực và
h nh trình điều khiển hoàn toàn do áp suất v lưu lượng của môi chất công tác và kích thước hình học của xilanh hoặc động cơ thuỷ lực khống chế (Lực v h nh trình điều khiển có thể rất nhỏ, nhưng lực và hành trình thực hiện có thể rất lớn) Loại điều khiển
n thường được trang bị trên các máy xây dựng cỡ lớn và vừa cần có lực điều khiển lớn, nhanh (Kiểu điều khiển thuỷ lực có m bơm, trang bị trên máy ủi, gồm có các thiết bị chính được thể hiện trên hình (1.10)
Nhược điểm cơ bản của hệ thống: gi th nh đắt, cần độ chính xác cao Khi làm việc hay bị rò rỉ dầu nên bẩn; áp suất dầu cao áp lớn, thường từ 60 100 kG/cm2 có khi tới 300kG/cm2, bởi vậ cơ cấu thực hiện (xilanh động cơ thủy lực) có kích thước thường rất bé.)
Trang 27Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống điều khiển thủy lực có m bơm 1- Bơm phụ; 2- Hộp phân phối; 3- Xilanh công tác; 4- Van 1 chiều; 5- Bầu lọc 6- Thùng chứa dầu; 7- Van an toàn; 8- Bơm chính (bơm tự động); 9- Ống dẫn tới bộ phận phân
phối
c Hệ thống điều khiển khí nén:
Việc điều khiển bằng khí nén rất thích hợp với các máy cỡ nhỏ và vừa Có ưu điểm
là việc điều khiển nhẹ nhàng, êm dịu; độ nhạy cao và sạch sẽ Khuyết điểm cơ bản của hệ thống là rất khó phát hiện ra chỗ rò rỉ; c c cơ cấu thực hiện (như xi lanh, hộp phân phối hơi ) thường có kích thước lớn, do áp suất hơi có hạn chế (từ 57 kg/cm2)
Điều khiển bằng hơi ép cũng l một dạng điều khiển có khuếch đại mà môi chất là không khí được tạo ra từ máy ép khí
Hình 1.11 Hệ thống điều khiển hơi ép trong vận chuyển BTXM 1- Buồng chứa hỗn hợp; 2- Phễu xả bêtông; 3- Ống dẫn; 4- Thùng chứa khí ép; 5- Máy
ép khí; 6- Nắp phễu; 7- Xilanh hơi ép; 8- Van phân phối; 9- Đồng hồ áp lực;
Trang 28Ưu điểm của thiết bị này: có thể dùng vận chuyển hỗn hợp bêtông đi xa tới 100
150m, năng suất 50 60m3/h tuỳ theo quy mô của thiết bị; áp lực làm việc của khí nén
từ 3 7kg/cm2
d Hệ thống điều khiển tự động
Tự động hóa máy công trình là một trong những phương hướng phát triển quan trọng Trong quá trình làm việc máy phải thực hiện những thao tác phức tạp v đa dạng Lực cản đ o tha đổi trong phạm vi rộng lớn Địa hình thi công đ o đắp không nơi n o giống nới nào Mặt khác chất lượng công trình ng c ng đòi hỏi cao hơn Điều kiện lao động của thợ vận h nh m ng c ng đòi hởi phải cải thiện tốt hơn
Tất cả những điều kiện đó dẫn đến nhu cầu phải tự động hóa điều khiển máy, tùy theo khả năng hoặc ít hoặc nhiều
- Hệ thống di chuyển bánh sắt: loại n được dùng rất phổ biến trên các máy nâng như m nâng phục vụ ở cảng, trong nh xưởng…
1.7.2 Yêu cầu
- Đảm bảo được khả năng việt dã cao: đó l khả năng di chu ển máy trong những điều kiện nền đường phức tạp (đường xấu, đường bị xói lở hoặc lầy lội, gồ ghề v.v.) mà không có hiện tượng trượt
- Đảm bảo khả năng thông qua v kéo của máy: phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất, vào áp suất do máy truyền lên đất, vào lực cản chuyển động, vào lực bám của bộ di chuyển với đất, vào chiều sâu của vệt bánh xe, và phụ thuộc v o độ trùng nhau của quỹ đạo b nh trước với bánh sau v.v
- Khả năng cơ động và linh hoạt để đ p ứng mọi yêu cầu về sản xuất và khai thác
Trang 291.7.3 Các hệ thống di chuyển trên máy công trình
a Hệ thống di chuyển bánh xích
Ưu điểm
+ Áp suất đè lên nền nhỏ (0,4 1,0) KG/cm2, đối với loại b nh xích đặc biệt trị
số này còn nhỏ hơn nên có thể làm việc, di chuyển trên nền đất yếu, lún
+ Chóng mòn do điều kiện làm việc nặng nhọc, v bôi trơn khó khăn
+ Hoạt động ồn ào, tốc độ di chuyển chậm 6 ÷ 8 (km /h)
+ Làm hỏng mặt đường bộ, nên khó khăn trong việc di chuyển máy
+ Thời gian hoạt động ngắn, (thời gian giữa hai lần bảo dưỡng ngắn)
Hình 1.12 Cấu tạo bộ di chuyển xích 1- Hộp chắn; 2- Tai lắp chốt; 3- Mặt tì; 4- Vấu xích;
5- Bánh sao chủ động; 6- Khung; 7- Can lăn tỳ xích; 8- Bánh dẫn hướng
b Bộ di chuyển bánh thép
Chủ yếu là loại di chuyển bằng bánh thép chạy trên ray Loại này có lực cản di chuyển nhỏ, nhưng tiếp nhận được tải trọng lớn, có kết cấu đơn giản, giá thành không cao nhưng độ tin cậy và tuổi thọ cao Nhược điểm cơ bản l chúng có tính cơ động thấp, phải
Trang 3028
Bộ máy di chuyển bánh thép chủ yếu được sử dụng để di chuyển toàn bộ máy trục (là cần trục tháp, cầu trục hay cổng trục) hoặc để di chuyển xe con mang hàng Hình (l.16) thể hiện sơ đồ của cơ cấu di chuyển bánh sắt:
Hình 1.13 Cơ cấu di chuyển bánh sắt a- Dùng đế di chuyển máy trục; b- Dùng để di chuyển xe con mang vật
1- Bánh xe di chuyển; 2- Đường ray; 3,10- Bộ truyền động, 4,11- Phanh;
5- Động cơ; 6- Xe con mang vật, 7- Puli cố định; 8- Cáp kéo; 9- Tang cuốn cáp
Trang 31ươ : ẤT V Ố TƯỢNG LÀM VI C CỦ ÁY ẤT
2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐẤT
Đất là lớp đất đ tạo thành vỏ bề mặt tr i đất, là thành phẩm thực của vỏ tr i đất Trong xây dựng đất là nền tảng, là nguyên liệu của các công trình xây dựng Đất l đối tượng thi công chính của các loại m l m đất Nó có ảnh hưởng rất lớn đến các lực cản tác dụng lên máy khi làm việc
2.2.5 Độ dính kết
Là khả năng chống đỡ sự phân hạt đất dưới tác dụng ngoại lực Đất có độ dính kết cao nhất l đất sét, ngược lại là cát khô
Trang 3230
2.2.6 Độ đẻo
Là tính chất tha đổi hình d ng đất khi tác dụng ngoại lực, lúc thôi tác dụng hình
d ng đã tha đổi vẫn tồn tại Đất sét có độ dẻo cao nhất, đất cát và sỏi không có tính chất dẻo
Độ dẻo x c định bằng chỉ số dẻo P; chỉ số dẻo là hiệu số độ ẩm của giới hạn chảy
c và giới hạn dẻo
P = c- …
Bảng 2.1 Chỉ số dẻo của đất Loại đất P Đất rất dẻo (đất
sét) Đất dẻo (á sét) Đất ít dẻo (á cát) Đất không dẻo (cát)
2.2.7 Hệ số ma s t đất- đất v đất- thép
Hệ số n x c định lực cản đ o đất; qu trình đ o đất không tránh khỏi hiện tượng
ma s t đất- đất v đất- thép (vật liệu chế tạo bộ công t c), ma s t n c ng tăng rõ rệt khi vừa đ o đất thuần tuý, vừa tích lũ lại trong bộ công tác (gầu xúc, lưỡi ủi ) Lực cản ma sát này phát sinh khi có hiện tượng chuyển địch tương đối đất- đất v đất- thép trong bộ công tác
Hệ số ma sát chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, trước tiên là tính chất cơ lý của đất
và trạng thái bộ công tác, tức kích thước hình học và trạng thái bề mặt Hệ số ma s t đất- đất có thể coi là hệ số ma sát trong của đất
Trang 33Bảng 2.2 Hệ số ma s t trong v ma s t đất- thép Tên đất và vật
liệu rời
Hệ số ma sát trong (f1)
Hệ số ma s t (f2) đất- thép
sét nhẹ Hạt
lớn
Hạt
TB
Hạt nhỏ
Sét béo
Trang 3432
biến dạng lõm xuống 1cm với c c đơn vị lực và tiết diện n o đó, gọi là hệ số chịu đập Còn nếu đã biến dạng lõm xuống 6 12cm ta hạn chế điều kiện đó v coi l trạng thái giới hạn đối với bộ di chuyển của m móc l m đất
Bảng 2.4 Hệ số chịu dập P0 và ứng lực đè cho phép đối với bộ di chuyển máy
xuống đất Pđ tính theo kGcm2
Đất bãi lầy 0,180,25 0,260,30 Đất sét ướy, cát xới, đất mẫu 0,250,35 35 Cát hạt khô, sét ướt chặt vừa
phải
0,350,60 45
Đất sét chặt vừa phải và khá chặt
0,500,60 67
đất sét chặt ẩm vừa phải, mécghen và hoàng thô ẩm
0,701 810
Đất sét chặt, mắcghen và hoàng thô khô
1.101,30 1115
2.2.10 Sức chịu dịch chuyển
Dưới sự tác dụng ngoại lực đất có thể bị phá vỡ, sự phá vỡ nhìn chung là do sự dịch chuyển tương đối của hạt này với hạt kia theo một mặt phẳng n o đó, ta gọi là mặt phẳng trượt hoặc mặt phẳng dịch chuyển Khả năng chống dịch chuyển (trượt) x c định bởi độ dính kết của đất, nói cách khác là bởi ma sát trong của đất Khả năng n tính bằng ứng lực tiếp tuyến trong mặt phẳng trượt, ứng lực đó gồm hai thành phần như sau: max = + f.
T- Ứng lực tiếp tuyến trong mát phẳng trượt;
ý nghĩa kh lớn, quyết đinh việc xử lý vật liệu cho răng của gầu xúc, lưỡi cắt của lưỡi ủi khi chúng xúc, ủi đ dăm, đ nổ mìn độ sắc cạnh (o) tính theo tỉ số độ mòn (thể tích) của thép trên độ mòn vật liệu (cũng l thể tích):
Trang 35t o
Sự tương hỗ giữa bộ công t c v đất khi máy làm việc là một quá trình phức tạp
- Đ o đất thuần tuý: đất bị bong ra dưới tác dụng của bộ công tác giống như ta dùng chiếc cuốc, thuổng, mai; nhưng để đo đạc lực cản thống nhất thường người ta
Hình 2.1 Dạng hình học lưỡi đ o (a) v lực cản đ o (b)
Trang 36P01, P02- lực cản đ o tiếp tuyến và pháp tuyến
(theo lý thuyết N.G Dombrôvski)
Môi trường đất là một môi trường rất phức tạp, bộ công t c đ o đất v phương
ph p đ o cũng rất kh c nhau, điều n đã ảnh hưởng lớn đến sự x c định lực cản đ o cho đến ngày nay, một công thức chính x c để tính lực cản đ o đất, dù l đ o đất thuần tuý đi nữa, vẫn chưa có Nhiều người đã bỏ công nghiên cứu vấn đề n như E Dinlinger; Nerlo- Nerli; N.G Dombrovski; M.I Galperin; Ju.A VetrôV; A.N Zelenin…
Xét về quan điểm thực tiễn, chỉ có công thức của N.G.Dombrôvski là phổ biến hơn
cả Dombrôvski đề nghị tính lực cản đ o thuần tuý P0 là tổng hai thành phần P01 và P02 (xem H.2.1) Trị số P01 có thể tính theo:
P01 = K2.b.c Trong đó
Giới hạn lớn đối với lưỡi đ o cùn, vỏ bào mỏng: Dombrôvski cho trường hợp đ o
v tích đất lại lực cản đ o cũng tính tương tự như trên, nghĩa là:
P01 = K1 b.c
Ở đâ K1- hệ số cản đ o vả tích đất lại;
Trang 37Tới đâ ta thấ rõ đường lối của N.G.Dombrôvski có nhược điểm là không chính xác nhất là trong cách tính P02 Tuy nhiên hiện nay nó phổ biến hơn cả Nhờ sự đơn giản
và chọn lọc cẩn thận hệ số K1, K2 và hệ số là ta có các kết quả chính x c đủ dùng, nhất
l đối với các máy cỡ trung bình trở lên
Hệ số cản đ o v tích đất trong bộ công t c như thùng xúc chu ển, lưỡi ủi còn chưa được nghiên cứu toàn diện, nên tính sức kéo cho c c m đó khi công t c người ta thường sử dụng hệ số cản đ o thuần tuý để tính ra lực cản đảo (hệ số K2) Sau đó tù đặc điểm của qu trình tích đất, người ta lập sơ đồ lực cản phụ, phân tích nó rồi cộng vào lực cản đ o thuần tuý để tính được lực cản chung (đ o v tích) Đối với máy xúc và các bộ công tác máy khác làm việc như m xúc, việc x c định lực cản đ o chung (đ o v tích) chỉ tiến hành một bước trực tiếp nhờ hệ số K1 trong bàng 1.6
Trang 3836
ươ 3: ÁY XÚ ( ÁY , XE Ú , XE )
3.1 CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY XÚC MỘT GẦU
3.1.1 Công dụng và phân loại
a Công dụng
Máy xúc một gầu chủ yếu dùng để đ o v khai th c đất, cát phục vụ công việc xây dựng cơ sở hạ tầng trong c c lĩnh vực: Xây dựng dân dụng và công nghiệp, khai thác mỏ, xây dựng thủy lợi… Cụ thể nó có thể thực hiện các công việc sau:
+ Trong xây dựng dân dụng và công nghiệp: Đ o hố móng, đ o rảnh tho t, đ o rảnh dùng để lắp đặt đường ống nước, đường điện ngầm, điện thoại, bốc xúc vật liệu ở
b Phân loại máy xúc một gầu
- Phân loại theo dạng thiết bị làm việc
+ Máy xúc gầu thuận (gầu ngửa) dẫn động cơ khí v dẫn động thủy lực Loại
m n thường làm việc ở nơi cao hơn mặt bằng đứng của máy
+ Máy xúc gầu nghịch (gầu sấp) dẫn động cơ khí v dẫn động thủy lực Loại
m n thường làm việc thấp hơn mặt bằng đứng của máy
+ Máy xúc gầu dây
+ Máy xúc gầu ngoạm dẫn động cơ khí v dẫn động thủy lực
- Phân loại theo hệ thống dẫn động của thiết bị làm việc
+ Máy xúc một gầu dẫn động cơ khí
+ Máy xúc một gầu dẫn động thủy lực
- Phân loại theo hệ thống di chuyển
+ Máy xúc một gầu di chuyển bằng bánh lốp
+ Máy xúc một gầu di chuyển bằng bánh xích
Trang 39Hình 3.1 Các loại máy xúc một gầu
3.1.2 Cấu tạo của máy xúc gầu thuận
a Máy xúc gầu thuận dẫn động cơ khí
Đặc điểm của máy xúc gầu thuận dẫn động c p: xúc đất ở nơi cao hơn mặt bằng đứng của m , đất v đƣợc xả đất qua đ gầu, làm việc trên từng chỗ đứng, có thể xúc đất từ cấp I đến III Làm việc theo chu kỳ
Hình 3.2 Sơ đồ cấu tạo chung của máy xúc gầu thuận, dẫn động bằng cơ
khí, không có cơ cấu đẩy
1 Cơ cấu di chuyển bánh lốp; 2 Cơ cấu quay; 3 Bàn quay; 4 Cần; 5 Tay cần; 6 Đòn g nh; 7 Gầu xúc; 8 Cụm puly treo gầu; 9 Cáp nâng hạ gầu;
10 Cụm pul đầu cần;11 Cáp nâng hạ cần;12 Hệ thống chân chống; 13
Trang 4038
Một chu kỳ làm việc của m như sau:
Máy di chuyển đến vị trí làm việc Đưa gầu về vị trí sát máy và hạ gầu tiếp xúc với nền đất Nâng gầu xúc đồng thời nối cáp hạ cần Gầu sẽ tiến h nh xúc đất v tích đất vào gầu từ vị trí I, II, III theo một quỹ đạo là một đường cong ecicloid đến vị trí III gầu đầy đất và chiều dài phối đất là lớn nhất Tiếp tục đưa gầu ra khỏi tầng đ o Qua m về vị trí xả đất Đất được xả ra qua đ gầu nhờ cơ cấu mở đ gầu Đất có thể xả vào thiết bị vận chuyển hoặc xả th nh đống Quay máy về vị trí làm việc tiếp theo Có thể kết hợp vừa quay vừa hạ gầu để rút ngắn thời gian một chu kỳ làm việc
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy xúc gầu thuận dẫn động cơ khí
b Máy xúc gầu thuận dẫn động thủy lực