Bài giảng Máy xây dựng Chương 4

CHƯƠNG 4 - MÁY LÀM ĐẤT4.1 Các vấn đề chung về máy làm đất 1 Khái niệm và mục đích sử dụng máy làm đất - Máy làm đất là hệ thống máy móc thực hiện các công tác đất trong xây dựng như: Đào

CHƯƠNG 4 - MÁY LÀM ĐẤT

4.1 Các vấn đề chung về máy làm đất

1 Khái niệm và mục đích sử dụng máy làm đất

- Máy làm đất là hệ thống máy móc thực hiện các công tác đất trong xây dựng như: Đào đắp đất, vận chuyển đất, san phẳng mặt nền công trình, Đầm lèn tạo độ cứng cho nền đất…

- Ngày nay các công trình xây dựng có khối lượng đào đắp đất rất lớn như công trình thủy lợi, thủy điện, công trình đường bộ, sân bay, cảng … nên nhất thiết phải được cơ giới bằng máy móc, việc sử dụng máy móc vào công tác thi công đất mang lại lợi ích về kính tế, rút ngắn thời gian thi công và công trình đạt chất lượng cao vì vậy hiện nay máy làm đất được sử dụng phổ biến, số lượng và chủng máy đa dạng bao gồm : máy ủi, máy đào, máy cạp, máy san, máy lu

4.2 Máy ủi

1 Công dụng :

Máy ủi là máy chủ đạo trong nhóm máy đào và vận chuyển đất, được

sử dụng có hiệu quả để làm các công việc sau:

+ Đào và vận chuyển đất trong cự li 100 m, tốt nhất ở cự li 1070m với các nhóm đất cấ I, II, III

+ Lấp hào, hố và san bằng nền móng công trình

+ Đào và đắp nền cao tới 2m

+ ủi hoặc san rải vật liệu như đá dăm, cát, sỏi,…

Ngoài ra, máy ủi còn có thể làm các công việc như làm công tác chuẩn

bị, bào cỏ, hạ cây có đường kính nhỏ,…

2 Phân loại:

+ rất nặng (công suất trên 300 mã lực, lực kéo trên 30T), + nặng (công suất 150300 mã lực, lực kéo 2030T), + trung bình (công suất 75 150 mã lực, lực kéo 13,520T), + nhẹ (công suất 3575 mã lực, lực kéo 2,513,5T)

+ rất nhẹ (công suất tới 3,5 mã lực; lực kéo tới 2,5T)

- Theo kiểu điều khiển nâng hạ lưỡi ủi có: máy ủi điều khiển bằng cơ học - cáp; máy ủi điều khiển bằng thuỷ lực

- Theo thiết bị di chuyển máy ủi được chia thành: máy ủi di chuyển bánh xích và máy ủi di chuyển bánh hơi

- Theo cấu tạo của bộ công tác ủi, máy ủi được chia thành máy ủi thường và máy ủi vạn năng

Hiện nay máy ủi điều khiển bằng thuỷ lực được sử dụng phổ biến vì có những

ưu điểm sau:

+ Trọng lượng bộ công tác nhỏ hơn do lưỡi ủi được ấn xuống nền nhờ lực đẩy của xi lanh

+ Điều khiển chính xác, nhẹ nhàng

+ Tuổi thọ cao, kết cấu nhỏ gọn, đẹp,+ Chăm sóc kỹ thuật đơn giản

a) Máy ủi điều khiển cơ học b) Máy ủi điều khiển thủy lực

10 11

12

- Sơ đồ cấu tạo máy ủi

1 - Luỡi ủi 7 - Bánh sao chủ động

Máy ủi Komatsu D575A

4 Nguyên lý hoạt động: Máy ủi được sử dụng trong 2 trường hợp ủi và san rãi.

- Hạ lưỡi ủi bập vào nền đào, cho máy tiến về phía trước, đất dần tích tụ trước lưỡi ủi Khi đất đã đầy, vận chuyển khối đất bằng cách nâng lưỡi ủi lên một mức (chưa thoát khỏi nền đào) với mục đích đào thêm chút ít để bù vào phần đất bị hao hụt trong lúc vận chuyển Khi đến nơi đổ điều khiển cặp xi lanh thuỷ lực cho lưỡi ủi thoát khỏi nền đào, quay máy (lùi máy nếu cự ly ngắn) về vị trí ban đầu để thực hiện chu kỳ làm việc tiếp theo

- Nếu muốn san rãi đều khối đất đã vận chuyển, điều khiển cặp xi lanh thuỷ lực nâng lưỡi ủi lên chiều dày muốn san rãi và cho máy tiến về phía trước

Máy ủi đào đất theo 3 hình thức sau:

+ Sơ đồ đào theo 1 lớp mỏng (Ha): áp dụng khi thi công đất rắn, với sơ đồ này không tận dụng được sức kéo của động cơ, chiều dài cắt đất lớn

+ Sơ đồ hình răng cưa (Hb): áp dụng đối với đất cát khô, đất sét được sới

trước, công suất tận dụng được tới 90%, năng suất tăng

+ Sơ đồ hình nêm (Hc): Quãng đường đào đất là ngắn nhất, tận dụng 100% sức kéo của động cơ, thích hợp với đất nhẹ, xốp

d t

K

K T

K K

V

3600

t t

t v

l v

l v

l

c 0 2

0

0 2

2 1

1     

5 Năng suất và biện pháp nâng cao năng suất

a Năng suất khi ủi

t - Thời gian quay máy, s

b Năng suất của máy ủi khi san rãi

L - Chiều dài lưỡi ủi, m

 - Góc lệch của lưỡi ủi so với phương dọc trục của máy, độ

n - Số lần máy ủi khi san đi lại qua 1 vị trí

v - Vận tốc của máy khi san, m/s

t - Thời gian quay máy, s

b – Khoảng cách của 2 vệt san kế tiếp chồng lên nhau, m

l n

K b L

)

sin.(

c Biện pháp nâng cao năng suất máy ủi

- Tổ chức thi công theo chiều dốc vì khi đó trở lực di chuyển khối lăn giảm, sức đẩy tăng, thể tích khối lăn tăng, tăng năng suất của máy ủi

- Dùng biện pháp song hành, dùng hai hoặc nhiều máy cùng làm việc bên nhau, lưỡi

ủi cách nhau 0,250,3 m; khi đó đất sẽ ít rơi vãi trong lúc vận chuyển, năng suất tăng khoảng 1015%

0,25 - 0,3 m

r·nh luìi ñi

- Dùng biện pháp di chuyển đất theo rãnh, thể tích khối đất tăng lên do đất bị rơivãi trong khi vận chuyển không đáng kể

- Dùng biện pháp đào và di chuyển tiếp sức, chia nhỏ cự li công tác một cách hợp

lý, biện pháp này có thể tăng năng suất từ 510%

- Nâng cao tay nghề của công nhân

4.3 Máy San (Xe Ban)

1 Công dụng :

Máy san được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả trong việc san bằng và tạophẳng nền móng công trình như nền đường, sân bay,…Ngoài ra nó còn được sửdụng để làm các công việc sau:

- Đào và đắp nền đường thấp ít dốc

- Làm công tác chuẩn bị như bào cỏ, xới đất cứng hoặc ủi đất

- San rải, trộn cấp phối, đá dăm, sỏi

- Đào rãnh thoát nước, bạt ta luy,…

Đối tượng là các loại đất cấp I, II, III thích hợp là các loại đất cấp I và II Cự

ly san có hiệu quả cần lớn hơn 500m, khi ủi đất cự ly làm việc không nên vượt quá30m

- Theo khả năng di chuyển chia máy san thành: máy san tự hành và không tựhành.

- Theo công suất và trọng lượng máy chia máy san thành:

+ Rất nặng (công suất >160 mã lực, trọng lượng > 19 T), + Nặng (công suất tới 160 mã lực, trọng lượng tới 19 T) + Trung bình (công suất tới 100 mã lực, trọng lượng tới 13 T), + Nhẹ (công suất tới 63 mã lực, trọng lượng tới 9T)

- Theo phương pháp điều khiển chia máy san thành:

+ máy san điều khiển cơ học+ máy san điều khiển thuỷ lực

13 14

15

Hình 4.10 Sơ đồ cấu tạo máy san (xe ban)

13 Khớp quay lưỡi san

Máy san san phẳng mặt nền San trên mặt dốc

Máy san trộn cấp phối vật liệu

Cơ cấu truyền dộng từ động cơ sang 2 bánh chủđộng

Xích truyền động

Động cơ diesel

Kết cấu mâm xoay lưỡi san

Kết cấu lưỡi san

-Lưỡi san có thể chuyển động linh hoạt:

+ Trượt dọc sang 2 bên + Xoay 360 theo phương vuông góc với trục máy + Nghiêng lưỡi san sang 2 bên

+ Xoay và cắp vuông góc với nền

Kết cấu khung gầm máy

1 Bộ phận liên kết với khung san

2 Khung đỡ hệ thống động cơ

3 Kết cấu đỡ ca bin

4 Nguyên lý hoạt động:

- Khi đào đất: điều khiển quay lưỡi san(12) đi một góc  định trước và

hạ lưỡi bập vào nền với chiều dày vỏ bào thích hợp, sau đó cho máy tiến về phía trước, đất được cắt chạy dọc lưỡi san đổ ra phía ngoài máy.

- Để san rải vật liệu chỉ cần nâng lưỡi san lên theo chiều dày muốn rải

và tiếp tục cho máy tiến về phía trước.

Các công việc tạo dáng mặt nền hay bạt ta luy, đào rãnh thoát nước,… đều có thể tiến hành được nhờ phối hợp các thao tác điều khiển lưỡi san như

ở trên Video1 video2

5 Năng suất và biện pháp nâng cao năng suất :

a Năng suất khi cắt và vận chuyển đất.

 t1 - Thời gian cắt đất và vận chuyển đất, (s)

 t2 - Thời gian lựi mỏy, (s)

 t3, t4 - Thời gian nõng và hạ lưỡi san, (s)

 t5, t6 - Thời gian quay mỏy ở cuối hành trỡnh cụng tỏc và cuối hành trỡnh trở về,(s)

43

2

b N¨ng suÊt cña m¸y san khi san r¶i vËt liÖu:

Trong đó: l - Chiều dài đoạn đường cần san rải, m.

Ll - Chiều dài lưỡi san, m.

 - Góc lệch của lưỡi san so với phương dọc trục của máy, độ

Kt - Hệ số sử dụng thời gian.

n - Số lần máy san khi san đi lại qua 1 vị trí

v - Vận tốc của máy khi san, m/s

t - Thời gian quay máy, s

] /

[

).

5 , 0 sin

.(

.

t v

l n

K L

bài 3 - máy cạp

1 Công dụng :

- Máy cạp còn gọi là máy xúc chuyển, dùng để đào và vận chuyển đất Đối với máy cạp tự hành, cự ly làm việc tới 5000m; tốc độ di chuyển có thể đạt 4050km/h; đối với loại không tự hành cự ly tới 500m; tốc độ 1013km/h

- Máy cạp đợc sử dụng trong công tác đào đắp nền đờng, san bằng, đào bỏ lớp mùn bề mặt, san rải vật liệu xây dựng Máy cạp làm việc trực tiếp với các loại đất cấp I , II

- Với các nhóm đất lớn hơn, trớc khi sử dụng máy cạp, đất cần đợc xới trớc Thông thờng chiều dày phoi đất là 0,120,3 m; nếu đợc xới trớc chiều dày của phoi đất

- Theo phơng pháp đổ đất, chia thành máy cạp đổ tự do và đổ cỡng bức

- Theo dung tích của thùng cạp, chia thành cạp loại nhỏ có dung tích thùng dới 6m3; loại vừa 618m3; loại lớn trên 18m3

- Theo cấu tạo của lỡi cắt, chia thành máy cạp có lỡi cắt thẳng, lỡi cắt bậc và lỡi cắt hình bán nguyệt

- Theo cấu tạo của nắp trớc, chia thành máy cạp loại mở tự do và loại mở có

điều khiển

4.4 Máy cạp (máy xúc chuyển)

1 Công dụng :

- Máy cạp còn gọi là máy xúc chuyển, dùng để đào và vận chuyển đất Đối vớimáy cạp tự hành, cự ly làm việc tới 5000m; tốc độ di chuyển có thể đạt 4050km/h;đối với loại không tự hành cự ly tới 500m; tốc độ 1013km/h

- Máy cạp được sử dụng trong công tác đào đắp nền đường, san bằng, đào

bỏ lớp mùn bề mặt, san rải vật liệu xây dựng Máy cạp làm việc trực tiếp với các loạiđất cấp I , II

- Với các nhóm đất lớn hơn, trước khi sử dụng máy cạp, đất cần được xớitrước Thông thường chiều dày phoi đất là 0,120,3 m; nếu được xới trước chiều dàycủa phoi đất có thể đạt tới 0,45m

14 15

16 17

- Sơ đồ cấu tạo máy cạp

1 - Động cơ 7 - Cửa thùng 13 - Bánh bị động

2 - Cabin 8 - Xi lanh đ/k cửa thùng 14 - Luỡi cắt

3 - ụ liên kết 9 - Thùng cạp 15 - Khung cạp

4 - Xi lanh lái 10 - Tấm gạt 16 - Bộ truyền động

5 - Khung kéo 11 - Xi lanh đ/k tấm gạt 17 - Bánh chủ động

6 - Xi lanh nâng hạ thùng cạp 12 - Đầu đấm

Tổng thể máy cạp

Kết cấu khung cạp

Kết cấu thùng cạp

- Thùng cạp được cấu tạo vừa thực hiện đào đất và đổ đất bằng phương phápcưỡng bức

4 Nguyên lý hoạt động:

Quá trình làm việc của máy cạp được chia thành ba giai đoạn sau:

+ Giai đoạn đào và tích đất: thùng cạp được hạ thấp xuống nhờ hệ thống xilanh thuỷ lực, lưỡi cắt bập vào nền đào với chiều dày vỏ bào thích hợp Cho máytiến về phía trước với tốc độ chậm, đất được cắt và tích vào trong thùng Khi đầyđất, thùng được nâng lên, nắp thùng đóng lại

+ Giai đoạn vận chuyển thuần tuý: máy cạp chạy với tốc độ lớn nhất chophép tới nơi cần đổ, với máy cạp tự hành tốc độ có thể đạt tới 4050km/h

+ Giai đoạn đổ và rải đất: nắp thùng được mở ra, thùng cạp được hạxuống phù hợp với chiều dày lớp rải Đất được đẩy ra ngoài từ từ tuỳ thuộc cácphương pháp đổ đất khác nhau

Máy cạp có thể đào tích đất vào trong thùng theo các sơ đồ cắt thẳng, cắtbậc và sơ đồ hình nêm

4 Năng suất và biện pháp nâng cao năng suất

Biện pháp nâng cao năng suất máy cạp.

- Nâng cao trình độ tay nghề của công nhân

- Chọn sơ đồ thi công di chuyển máy hợp lý theo điều kiện địa hình và đặcđiểm công trình đào đắp để thời gian di chuyển máy nhỏ nhất

-Khi gặp phải nền đất cứng hoặc di chuyển lên dốc cần hỗ trợ sức kéo từthiết bị khác, VD máy ủi

x

d

t

K T

K K

V

.

.

3600

4.5 Máy đào (Xe cuốc)

1 Công dụng - Phân loại

a Công dụng

Máy đào một gầu là một trong những loại máy chủ đạo trong nhóm máy đào vận chuyển đất Thường làm nhiệm vụ khai thác đất đá, quặng,… đổ lên phương tiện vận chuyển hoặc đổ thành đống, được sử dụng rộng rãi trong xây dựng các công trình giao thông, thuỷ lợi, thuỷ điện, dùng trong khai thác mỏ,…

Máy đào một gầu được sử dụng có hiệu quả trong các trường hợp sau:

+ Khai thác đất, đá, quẳng, bùn, cát, sỏi, …

+ Đào kênh mương, rãnh, hố lớn,…

+ Nạo vét kênh mương, luồng lạch,…

+ Bạt ta luy, bào nền đường, hớt bỏ lớp đất đá, bóc mặt đường cũ.

+ Bốc dỡ vật liệu rời.

+ Dùng làm máy cơ sở để lắp thiết thị ép cọc bấc thấm, giá búa đóng cọc,…

b Phân loại

- Theo dung tích của gầu đào máy đào được chia thành:

+ Máy đào loại nhỏ : q = 0,15 - 1,25 m3

+ Máy đào loại trung bình : q = 1,25 - 4 m3

+ Máy đào loại lớn : q > 4 m3

- Theo hệ thống treo bộ công tác, chia thành máy đào có hệ thống treo mềm ( truyền động cáp ) và hệ treo cứng (dùng xi lanh thủy lực ).

- Theo hệ thống di chuyển, chia thành máy đào di chuyển bánh xích và bánh lốp.

- Theo hệ thống truyền động, chia thành máy đào truyền động cơ khí

và máy đào truyền động thuỷ lực.

- Theo khả năng quay của cơ cấu quay, chia thành máy đào quay được toàn vòng và không quay được toàn vòng.

- Theo kết cấu của bộ công tác, chia thành máy đào gầu thuận, gầu nghịch, gầu quăng, gầu bào, gầu ngoạm.

2 Cấu tạo

- Sơ đồ cấu tạo máy đào 1 gầu thuỷ lực

1 - Khung máy 7 - Cần

2 - Con lăn 8 - Xi lanh nâng hạ cần

3 - Bánh xích 9 - Xi lanh đ/k tay gầu

4 - Đội trọng 10 - Tay gầu

10 9

8

7

6

5 4

3

3

2 1

GẦU NGHỊCH

GẦU THUẬN

Các khả năng làm việc của máy đào truyền động thủy lực

-Máy đào có tầm với lớn phục vụ công tác nạo vét

và xếp dỡ

Gầu đào

Các dạng răng gầu

Máy đào bánh lốp

Mô hình hóa hệ thống

4 Hoạt động:

Di chuyển máy đào vào vị trí thuận lợi làm việc.Nâng cần(7) lên hết

cỡ duỗi hết tay cần(10) nhờ xi lanh (8) và xi lanh (9), đẩy xi lanh (11) để gầu(13) úp xuống lúc này gầu bập vào nền ( vị trí 1),

Đẩy xi lanh (9) để tay cần quay quanh chốt lúc này gầu sẽ đào bóc một lớp vật liệu ( vị trí 2 ).

Từ từ duỗi xi lanh (11) gầu sẽ gập lại và tích đất, hạ cần (7) bằng cách co xi lanh (8), sau đó nâng dần cần lên trong khi vẩn tiếp tục quay tay cần vào đến khi thoát khỏi nền (vị trí 3).Nâng cao gầu lên rồi quay máy để

đổ đất lên phương tiện vạn chuyển sau đó lại quay máy lại trị ví ban dầu để tiếp tục chu kỳ làm việc tiếp theo.

4 Năng suất và biện pháp nâng cao năng suất

t đ, tq, td, tqv- Thời gian đào, quay, dỡ đất và quay trở về, s.

Biện pháp nâng cao năng suất máy đào.

- Nâng cao trình độ tay nghề của công nhân.

-Chọn phương tiện chuyên chở phù hợp với dung tích gầu đào

Vxe = (4-5)qđào

- Phương tiện vận chuyển một cách liên tục tránh hiện tượng chờ đợi

- Lập kích thước khoang đào một cách hợp lý Sử dụng gầu xúc và răng gầu một cách hợp lý; chuẩn bị chỗ đứng cho máy một cách hợp lý.

x

d

t

K T

K K

q

.

3600

- Giảm bớt chiều cao nền đường mà không (cường độ của đường).

- Làm giảm tính thấm nước nâng cao độ ổn định đất.

- Giảm độ co ngọt đất khi khô hanh.

1.2 Các phương pháp đầm lèn đất:

a) Đầm lèn nhờ lực tĩnh:

Đây là phương pháp đầm tạo áp lực cho nền chủ yếu do trọng lượng bản thân của máy truyền xuống nền, trong quá trình đầm lèn lực tác dụng không thay đổi.

1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đầm lèn:

a) Độ ẩm: Là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng đầm lèn Mỗi loại đất sẽ có một giá trị đổ ẩm tối ưu để đầm lèn đạt được độ chặt lớn nhất.

Khi W < Wo (đất khô) đất càng khô, lực liên kết trong đất và giữa các hòn đất với nhau càng lớn nên hiêu quả đầm lèn không cao.

Khi W > Wo (đất ướt) Liên kết bên trong và bên ngoài đất cũng có giá trị lớn

do thành phần sét trong đất bị hòa tan với nước tạo thành chất keo, dễ dạng đàn hồi và gây dính bám vào bộ công tác máy đầm lèn Nên về nguyên tắc không thể đầm lèn trong được.

b) Chiều cao lớp đất đầm nén (h): Là chiều dày lớn vật liệu được đầm lèn khi máy đầm tác dụng lực (còn gọi là chiều dày ảnh hưởng) Khi đầm nén từng lớp đất của nền đường bề dày lớn nhất của lớp đất được chọn hợp lý sao cho

ở đáy lớp đất cũng đạt được độ chặt theo yêu cầu, bề dày lớn nhất lớp đất đầm lèn tuỳ theo tính chất độ yêu cầu đầm lèn và loại máy đầm.

c) Số lần đầm lèn (n): là số lượt tác dụng tải của máy đầm tại một vị trí khi tiến hành đâm lèn Dưới tác dụng lặp đi lặp lại của máy đầm làm cho lớp đất bị biến dạng và quá trình đó diễn ra từ từ đồng thời độ chặt tăng dần Do vậy hiệu quả đầm lèn lúc sẽ tăng hiệu quả mỗi lần tác dụng và hiệu quả này sẽ giảm dần khi số lượt đầm lèn vượt quá giới hạn nhất định khi đó độ chặt đạt được sẽ gần như không thay đổi.