Tính toán thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680t

Để thi công các công trình xây dựng lớn hiện nay thì việc gia cố nền móng là rất quan trọng. Cấu tạo của nền sau khi đào, đắp, đầm...thường không đồng nhất và khả năng chịu áp lực nhỏ; Vì vậy trong công tác xây dựng nhà cao tầng (mang tính vĩnh cửu) và xây dựng cầu, đập nước, ống khói, v.v... người ta phải xử lý móng. Một trong các cách xử lý nền móng vừa kinh tế lại vừa đảm bảo độ bền vững của công trình là dùng phương pháp đóng cọc. Cọc dùng để đóng có thể là cọc tre, gỗ, hoặc cọc thép, cọc bê tông-cốt thép, cọc cát...Trong điều kiện hiện nay thì cọc bê tông-cốt thép được sử dụng rộng rãi nhất vì có nhiều ưu điểm hơn các loại cọc khác. Đó là điều kiện áp dụng không phụ thuộc vào tình hình mực nước ngầm (tuy nhiên khi dùng cọc ở những nơi nước mặn thì phải chú ý tới hiện tượng ăn mòn cốt thép trong cọc) giá thành của cọc nhỏ hơn nhiều so với cọc thép, sức chịu tải của cọc cao...Hầu hết các công trình hiện nay Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước 680T đều dùng cách gia cố nền móng bằng cọc. Chính vì vậy, việc xuất hiện những máy mới nhằm thực hiện công tác thi công cọc là rất quan trọng. Được sự phân công nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp của bộ môn Máy xây dựng & xếp dỡ, đề tài: “Tính toán thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước lực ép 680T” được thực hiện bởi hai sinh viên lớp Cơ khí GTCC – K56; Với nhiệm vụ cụ thể như sau: 1. Vũ Văn Mạnh: Tổng quan về máy ép cọc tĩnh di chuyển bước; Tính toán thiết kế tổng thể; Tính toán thiết kế toàn bộ kết cấu thép; Tính toán thiết kế bộ di chuyển bước; Xây dựng quy trình vận hành và sử dụng. 2. Lê Đức Hùng: Tính toán thiết kế bộ máy ép cọc; Tính toán thiết kế cần trục cấp cọc và xây dựng quy trình lắp dựng máy

SV: Lê Đức Hùng -1- Lớp: Cơ khí GTCC - K56

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP CỌC THỦY LỰC DI CHUYỂN BƯỚC ………5

1.1 Giới thiệu về máy ép cọc thủy lực di chuyển bước ……….5

1.2 Kết cấu và quá trình hoạt động của máy 7

1.2.1 Kết cấu máy 9

1.2.2 Quá trình làm việc của máy … ……… 13

1.3 Sơ đồ và nguyên lý truyền động thuỷ lực 14

1.3.1 Sơ đồ hệ thống thuỷ lực 14

1.3.2 Nguyên lý hoạt động của mạch thuỷ lực 16

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THUỶ LỰC CỦA BỘ PHẬN ÉP CỌC VÀ KẸP CỌC VÀ TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP CỦA MÁY ……… 17

2.1 Cơ cấu ép cọc 17

2.1.1 Cấu tạo cơ cấu ép cọc 18

2.1.2 Tính chọn xylanh ép cọc 23

2.2 Cơ cấu kẹp cọc 24

2.2.1 Các thông số yêu cầu 25

2.2.2 Sơ đồ hệ thống thuỷ lực 26

2.2.3 Tính chọn xylanh: 28

2.2.4 Kiểm tra khả năng chịu lực kẹp của cọc bêtông cốt thép khi chịu lực ép 680 tấn 29 2.3 Tính chọn bơm thuỷ lực 30

2.3.1 Lưu lượng của bơm cần cung cấp cho xylanh ép cọc 31

2.3.2 Lưu lượng của bơm cần cung cấp cho xylanh kẹp cọc 33

2.4 Tính chọn các chi tiết trong hệ thống thuỷ lực 34

2.4.1 Tính chọn van an toàn 34

2.4.2 Tính chọn các thiết bị trong hệ thống thuỷ lực ép cọc 35

2.4.3 Tính chọn các thiết bị trong hệ thống thuỷ lực kẹp cọc 37

2.5 Tính toán kết cấu thép của bộ khung máy ép……… 38

2.5.1 Giới thiệu phần mềm Solidworks……… ………….39

2.5.2 Mô tả phần mềm Solidworks ……….40

SV: Lê Đức Hùng -2- Lớp: Cơ khí GTCC - K56

2.5.3 Thiết lập mô hình 3D và kiểm tra độ bền………42

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦN TRỤC CẤP CỌC 50

Cấu tạo chung 51

Hệ thống thuỷ lực trên cần trục 52

3.1 Bộ máy nâng hạ hàng 53

3.1.1 Sơ đồ truyền động bộ máy nâng hạ cọc ……….53

3.1.2 Bảng sức nâng - tầm với 54

3.1.3 Tính toán các bộ phận 54

3.2 Bộ máy thay đổi tầm với 59

3.2.1 Tính chọn cơ cấu thay đổi chiều dài cần 62

3.2.2 Cơ cấu thay đổi góc nghiêng cần 62

3.3 Bộ máy quay 68

3.3.1 Công dụng 68

3.3.2 Tính chọn vành răng 72

3.3.3 Tính chọn động cơ thuỷ lực dẫn động cơ cấu quay 74

3.4 Tính chọn bơm thuỷ lực 75

CHƯƠNG 4: THÁO DỠ VÀ LẮP ĐẶT MÁY ÉP CỌC 76

4.1 Quá trình chuẩn bị 77

4.2 Quy trình lắp dựng 83

4.3 Quy trình thi công ép cọc 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

Lời nói đầu

Nền tảng để Việt Nam hội nhập vào nền kinh tế thế giới là phải xây dựngđược cơ sở hạ tầng thiết yếu đảm bảo về cả chất và lượng Điều này tạo cơ hộicho máy móc thiết bị ở nước ta ngày càng đa dạng Một yêu cầu đặt ra là đòi hỏinhững kĩ sư máy phải biết vận dụng sáng tạo công nghệ hiện đại của các nướctiên tiến vào tình hình cụ thể của Việt Nam sao cho đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuậtcao nhất

Trong thời gian gần đây, đất nước ta đã có nhiều chuyển đổi mới, nềnkinh tế nước ta hội nhập ngày càng sâu rộng với với nền kinh tế thế giới Trongquá trình phát triển sẽ xuất hiện nhiều khu đô thị, trung tâm chính trị, kinh tế, xãhội như TP Hồ Chí Minh hoặc thủ đô Hà Nội Cùng với đó là sự phát triển dân

số, tập trung dân cư, do vậy vấn đề giải quyết cơ sở hạ tầng là rất bức thiết Đểthi công một công trình cần kỹ thuật của nhiều ngành khác nhau, trong đó ngành

Cơ khí Máy Xây Dựng chiếm tầm quan trọng không nhỏ Hiện tại, yêu cầu đặt

ra rất khắt khe, việc xây dựng không những đòi hỏi tiến độ, mà còn đòi hỏi mức

độ an toàn cho bản thân công trình và các công trình xung quanh

Để thi công các công trình xây dựng lớn hiện nay thì việc gia cố nềnmóng là rất quan trọng Cấu tạo của nền sau khi đào, đắp, đầm thường khôngđồng nhất và khả năng chịu áp lực nhỏ; Vì vậy trong công tác xây dựng nhà caotầng (mang tính vĩnh cửu) và xây dựng cầu, đập nước, ống khói, v.v người taphải xử lý móng Một trong các cách xử lý nền móng vừa kinh tế lại vừa đảmbảo độ bền vững của công trình là dùng phương pháp đóng cọc Cọc dùng đểđóng có thể là cọc tre, gỗ, hoặc cọc thép, cọc bê tông-cốt thép, cọc cát Trongđiều kiện hiện nay thì cọc bê tông-cốt thép được sử dụng rộng rãi nhất vì cónhiều ưu điểm hơn các loại cọc khác Đó là điều kiện áp dụng không phụ thuộcvào tình hình mực nước ngầm (tuy nhiên khi dùng cọc ở những nơi nước mặnthì phải chú ý tới hiện tượng ăn mòn cốt thép trong cọc) giá thành của cọc nhỏhơn nhiều so với cọc thép, sức chịu tải của cọc cao Hầu hết các công trình hiệnnay

đều dùng cách gia cố nền móng bằng cọc Chính vì vậy, việc xuất hiện nhữngmáy mới nhằm thực hiện công tác thi công cọc là rất quan trọng.

Được sự phân công nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp của bộ môn Máy xây dựng

& xếp dỡ, đề tài: “Tính toán thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước lực ép

680T” được thực hiện bởi hai sinh viên lớp Cơ khí GTCC – K56; Với nhiệm vụ

cụ thể như sau:

1 Vũ Văn Mạnh: Tổng quan về máy ép cọc tĩnh di chuyển bước; Tính

toán thiết kế tổng thể; Tính toán thiết kế toàn bộ kết cấu thép; Tính toán thiết kế bộ

di chuyển bước; Xây dựng quy trình vận hành và sử dụng

2 Lê Đức Hùng: Tính toán thiết kế bộ máy ép cọc; Tính toán thiết kế cần

trục cấp cọc và xây dựng quy trình lắp dựng máy

Trong quá trình thực hiện đồ án không tránh khỏi những sai sót và nhữnghạn chế Em mong nhận đựơc sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn sinhviên để đồ án được hoàn thiện hơn Cuối cùng, em xin chân thành cám ơn thầy

PGS TS-Nguyễn Văn Vịnh và toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn Máy Xây

Dựng – Xếp dỡ đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành những nội dung của đồ án

Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2019

Sinh viên

Lê Đức Hùng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ MÁY ÉP CỌC THỦY LỰC DI

CHUYỂN BƯỚC

1.1 Giới thiệu máy thiết kế

Nội dung chính của đồ án này là nghiên cứu 1 loại máy ép cọc mới hiện naycũng dựa trên phương pháp dùng lực ép tĩnh Đó là loại máy ép cọc mới trongcông nghiệp xây dựng hiện nay Loại máy này rất phù hợp với các công trìnhxây dựng ở những khu đô thị nhờ vào tính linh hoạt, không gây ồn, không làm

hư hỏng các công trình xum quanh Hiện nay loại máy này đang được sửdụng rất phổ biến ở Việt Nam Máy sử dụng lực tĩnh mạnh được sinh ra bởi dầu

áp lực cao để ép cọc vào trong đất một cách dễ dàng mà không gây chấn độngmạnh Mọi thao tác của máy như: nâng cọc, kẹp cọc, giữ bàn kẹp, di chuyểnmáy đều được thực hiện bằng thủy lực Máy có thể ép được nhiều loại cọc cóhình dáng và kích thước khác nhau: cọc vuông, cọc tròn, cọc thép chữ H tùythuộc vào yêu cầu kỹ thuật Kích thước của cọc vuông 0,4  0,4 m , 0,6  0,6

 m ,0,4  0,6 m

Chất lượng của cọc ép luôn được đảm bảo vì trong quá trình ép sẽ kiểm tracọc Tỷ lệ thành công của cọc là rất lớn Cọc sẽ đạt được chất lượng cao vàgiảm được nhiều chi phí sản xuất So với các phương pháp ép khác hoặc trongquá trình đóng cọc thì cọc đạt đựoc chất lượng cao hơn rất nhiều Hoạt động củamáy êm và phạm vi làm việc của máy rộng vì nó hoàn toàn được điều khiểnbằng thủy lực và có thể tự di chuyển được trên công trường Lực ép cọc đượctạo ra là rất lớn Và một đặc điểm rất quan trọng của máy mà có nhiều ngườiquan tâm đó là máy có thể ép được cọc nghiêng từ 0o đến 5o Điều này rấtquan trọng vì trong thực tế hiện nay việc ép cọc nghiêng là rất khó khăn

Máy ép cọc tĩnh thủy lực di chuyển bước có những ưu điểm nổi trội sau:

1 Khi thi công không gây chấn động, không ô nhiễm, ít tiếng ồn, không

làm rạn nứt công trình xung quanh Khi thi công ở khu vực tập trung nhiều công

trình kiến trúc và nội đô của các đô thị cũ nó sẽ phát huy hết những đặc tính

ưu việt này, thể hiện nó đúng là loại thiết bị thi công lí tưởng cho phương pháp bảo vệ thành phố

2 Quá trình ép cọc: Trên máy có lắp đặt đồng hồ đo thể hiện rõ áp suất

dầu khi ép cọc, cung cấp số liệu kỹ thuật đáng tin cậy cho công nhân thao tác

3 Thời gian thi công ngắn, hiệu suất cao, làm việc liên tục, nối cọc dễ

dàng, hiệu suất cao hơn hẳn so với các loại máy ép cọc khác, là lựa chọn hiệuquả cho việc thi công các công trình có quy mô diện tích lớn, thời gian thi côngnhanh

4 Chất lượng thi công tốt, tỷ lệ cọc hoàn thành cao, cọc chịu áp lực thấp,

số lượng cọc bị hỏng ít So với kiểu máy đóng cọc kiểu búa hay loại chấn độngthì giá thành làm cọc tiền chế thấp hơn 30%

Do đó, máy ép cọc thủy lực tuy mới nhập vào Việt Nam nhưng do ưu thế nổi trội trên nó đã nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường

1.2 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của máy.

Hình 1.1 Kết cấu chính của máy ép thủy lực 680 tấn

2 Dầm đặt đối trọng gia tải 10 Xylanh nâng hạ máy

3 Gối đỡ dầm gia tải 11 Xylanh di chuyển dọc

4 Chân đế di chuyển ngang 12 Cabin điều khiển cơ cấu ép cọc

6 Gân tăng cường cho gối đỡ dầm gia tải 14 Cơ cấu ép cọc

7 Chân đế di chuyển dọc 15 Xylanh ép cọc

8 Xylanh di chuyển ngang 16 Cẩu cấp cọc

Hình 1.2 Máy ép cọc thủy lực tự hành không ép được vùng biên.

Hình 1.3 Máy ép cọc thủy lực tự hành có ép được vùng biên.

1.2.2.Quá trình làm việc của máy ép

 Quá trình làm việc của giá ép

- Giá ép bao gồm các xylanh ép chính, các xylanh ép phụ và các bàn kẹp cọc

Hệ xylanh ép được liên kết mềm (tự lựa) với các chân bàn kẹp cọc nhờ các gối tựahình cầu (khớp cầu) Nhờ vậy mà cho phép giữa chúng có góc lắc nhỏ đảm bảocho toàn bộ máy ở trạng thái cân bằng Quá trình làm việc của giá ép như sau:Máy di chuyển tới vị trí cần ép cọc và hạ các chân đế xuống để ổn định máy Cácxylanh ép cọc lúc này bắt đầu co lại nâng hai bàn kẹp lên vị trí cao nhất (hết hànhtrình co của xylanh ép) Sau đó cọc được cẩu vào khoảng giữa của các bàn kẹpnhờ chính cần cẩu được bố trí trên máy Khi cọc đã được đưa vào trong đó và đếnlúc đầu dưới của cọc chạm đất thì cả hai hệ thống bàn kẹp cùng làm việc, chúngcùng kẹp cọc lại Như vậy cọc luôn được đảm bảo ép đúng vị trí cần thiết Nhờvậy cọc luôn được đảm bảo độ thẳng đứng trong suốt quá trình ép

Hình 1.4 Quá trình làm việc của các xylanh ép

- Khi bắt đầu ép với lực ép nhỏ chỉ dùng một xylanh ép chính đẩy ra và épbàn kẹp cùng đi xuống Khi hết hành trình của xylanh thì cả hai cơ cấu bàn kẹp

sẽ cùng nhả cọc ra và co lại Xylanh ép sẽ đưa các bàn kẹp trở về vị trí ban đầu

và tiếp tục lặp lại quá trình kẹp cọc và ép cọc xuống

- Khi ép với lực ép lớn dùng cả 2 xylanh ép chính và xylanh ép phụ, các bướccòn tương tự như khi ép với lực nhỏ

 Quá trình di chuyển của máy

- Sự di chuyển của máy đầu tiên phải kể đến quá trình làm việc của cơcấu nâng hạ máy Cơ cấu nâng của máy bao gồm các xylanh nâng hạmáy và các dầm của máy Các dầm của máy gồm có hai dầm chính vàhai dầm phụ Hai đầu của hai dầm chính gắn với bốn xylanh, đầu củapiston nâng hạ liên kết với bốn bánh xe di chuyển Đó chính là hệ thốngbánh xe để di chuyển máy

Hình 1.5 Chân đế di chuyển (chân đế dài)

Hình 1.6 Cụm bánh xe và xylanh trong chân đế

- Khi pittông đẩy ra hoặc co vào thì thân máy sẽ được nâng lên hay hạ xuống Hệ thống bánh xe đó được chạy trên các tấm chân đế Trong mỗitấm chân đế có hai xylanh di chuyển (nằm theo chiều dọc) và dẫn động các bánh xe Các bánh xe di chuyển mang theo toàn bộ thân máy di chuyển theo Các bánh xe chạy trên các ray nằm trong các chân đế và cóthể chạy trong chân đế để kéo chân đế theo trong quá trình chuyển động.

- Các xylanh nằm dọc trong chân đế được gắn khớp với các bánh xe Đầucủa pittông có liên kết khớp với chân đế để di chuyển máy và cũng để dichuyển chính chân đế

a Quá trình di chuyển theo chiều ngang

Máy di chuyển theo chiều ngang nhờ hai cặp chân đế nằm dọc theo hai bênmáy Hành trình di chuyển theo chiều ngang máy là 0,8 m Đó cũng chính làhành trình của hai xylanh nằm trong hai chân đế này Khi bắt đầu di chuyển, đầutiên các xylanh nâng hạ máy co lại hết hành trình Như vậy hai chân đế nằmngang sẽ được co lên theo các xylanh nâng hạ

Hình 1.7 Kết cấu của cơ cấu di chuyển ngang

Lúc này các xylanh nằm trong các chân đế ngang sẽ hoạt động, chúng đẩy

ra hết hành trình của xylanh Như vậy toàn bộ máy được đẩy tới trước cùng vớihai chân đế ngang máy nhờ các cụm bánh xe di chuyển chạy trên các ray trongchân đế Khi các xy lanh ngang hết hành trình thì các xylanh nâng hạ bắt đầu đẩy

ra và từ từ hạ hai chân đế ngang xuống Khi 2 hai chân đế ngang chạm đất ,các xylanh nâng hạ nâng hai chân đế dọc máy được nâng lên khỏi mặt đất Lúc này cácxylanh nâng hạ dừng lại, tiếp theo các xylanh ngang trong chân đế sẽ co lại Quátrình co lại này sẽ kéo theo các cụm bánh xe di chuyển theo Như vậy lúc này cácchân đế ngang sẽ trượt trên các cụm bánh xe di chuyển và tiến về phía trước Sau

đó các xylanh nâng hạ lại co lại và bắt đầu một bước di chuyển mới Quá trìnhnày cứ lặp đi lặp lại và làm cho máy di chuyển được tới vị trí mong muốn theochiều ngang (bên trái hoặc bên phải)

b Quá trình di chuyển theo chiều dọc

Quá trình di chuyển theo chiều dọc thân máy giống như quá trình di chuyểntheo chiều ngang ,nhưng khác là hành trình của các xylanh là 3,0m và các chân

đế này bị hạn chế hành trình bởi hai chân đế nằm dọc

Hình 1.8 Kết cấu của cơ cấu di chuyển dọc

1.3 Sơ đồ và nguyên lý truyền động thuỷ lực

1.3.1 Sơ đồ hệ thống thuỷ lực

Hình 1.9 Sơ đồ mạch thủy lực của hệ máy ép

3 Thùng chứa dầu 12 Các xylanh chính ép cọc

4 Van điều chỉnh bơm 13 Các xylanh phụ ép cọc

5 Bơm thủy lực có van điều chỉnh 14 Các xylanh kẹp cọc

8 Van phân phối điều khiển 17 Van phân phối điều

khiển xylanh ép cọc và kẹp cọc xylanh nâng hạ máy

9 Van phân phối điều khiển 18 Đồng hồ đo áp

các xy anh di chuyển 19 Van an toàn

1.3.2 Nguyên lý hoạt động của mạch thuỷ lực

Mạch điều khiển thủy lực gồm có 2 bơm thủy lực (5) Mỗi bơm này đượcdẫn động bằng một động cơ điện ba pha (7) Dầu áp lực từ bơm sẽ được phân bốđến các van phân phối cho các hệ xylanh trong từng quá trình công tác Các vanphân phối này được điều khiển bởi người điều khiển Dầu sau hành trình côngtác được đưa trở về thùng dầu (3) qua một bộ làm mát và bộ lọc

Van an toàn (4) sẽ luôn giữ cho áp lực của dầu trong hệ thống lớn nhất là

25 MPa Van khoá đảm bảo cho các xylanh không bị tụt áp trong quá trình làmviệc Cụm van an toàn có tác dụng giảm tải trọng động cho động cơ thuỷ lực

Các xylanh di chuyển ngang dọc, nâng hạ, ép, kẹp, và các động cơ làmviệc độc lập theo yêu cầu cụ thể khi vận hành

Các phần tử thuỷ lực:

Hình 1.10 Bơm piston hướng kính

Hình 1.11 Van an toàn

Hình 1.12 Van phân phối

Hình 1.13 Đồng hồ đo áp

Hình 1.14 Bầu lọc dầu

2.1.1 Cấu tạo cơ cấu ép cọc

Hệ xylanh ép cọc làm nhiệm vụ đẩy bàn kẹp hướng xuống dưới Quá trình

đó các bàn kẹp đã kẹp chặt cọc và đưa cọc vào sâu lòng đất Lực ép yêu cầu củaxylanh là đủ để đưa cọc vào trong đất nhẹ nhàng và đảm bảo yêu cầu thiết kế

Hệ xylanh ép cọc gồm bốn xylanh, trong đó hai xylanh chéo nhau làm việcđồng thời và gắn chặt với bàn ép, chúng vừa làm nhiệm vụ kéo bàn cọc chuyểnđộng lên xuống vừa ép cọc, hai xylanh còn lại dùng để tăng lực dìm cọc khi cọcxuống sâu trong lòng đất

Xylanh ép cọc gồm có hai cặp làm việc đồng thời, trong đó có một cặp vừalàm nhiệm vụ ép cọc và vừa làm nhiệm vụ kéo bàn kẹp đi lên Do đó tính chọnmột xylanh thực hiện cả hai nhiệm vụ trên, còn các xylanh còn lại tính chọntương tự

Xilanh

ép (4 cái) Cọc

Xilanh kẹp (8 cái)

Q1

Q2 Q2

Hình 2.1 Sơ đồ động hệ thống ép

Q1 Q2Q2 Q1

Q1 Q2Q2 Q1 Q1 Q2Q2 Q1Q1 Q2Q2 Q1

Q1 Q2Q2 Q1Q1 Q2Q2 Q1

Q1 Q2Q2 Q1

Q1 Q2Q2 Q1 Q1 Q2Q2 Q1

Q1 Q2Q2 Q1 Q1 Q2Q2 Q1

Bước 2: Cọc được cẩu vào vị trí lỗ ép của bàn ép

Bước 3: Sau khi được cẩu cọc vào vị trí lỗ ép, các xylanh kẹp duỗi để kẹp chặt

cọc trong suốt quá trình ép

Bước 4: Các xylanh ép duỗi để ép bàn ép xuống đưa cọc vào sâu trong lòng đất Bước 5: Các xylanh kẹp co lại nhả má kẹp

Bước 6: Xylanh ép co lại hết hành trình để đưa bàn ép đi lên kết thúc một chu

trình ép Các bước tiếp theo lặp lại tương tự như bước 2 đến bước 6

Q1

Q2 Q1

Q2 Q1

Q2 Q1

Q2 Q1

Q2 Q1

Q2 Q1

Q2 Q1

Q2 Q1

Q2 Q1

Q2 Q1

Q2 Q1

Q2

- Tốc độ làm việc của xylanh khi ép ta có: v = 0,7 (m/ph).

 Sơ đồ thủy lực của bộ phận ép cọc:

Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống thuỷ lực cơ cấu ép cọc

2 Bơm thuỷ lực 8 Cụm van tiết lưu-van 1 chiều

3 Van phân phối 9 Bộ làm mát

4.Ống nối mềm 10 Van an toàn

5.Cụm xylanh ép chính 11 Bộ lọc dầu

6.Cụm xylanh ép phụ

3.4.2.1 Nguyên lý làm việc:

- Chế độ không tải (Treo bàn kẹp cọc)

Ở chế độ này các van phân phối 4 cửa 3 vị trí đóng (không cho dầu qua).Bơm vẫn hoạt động nhưng dầu được bơm qua van phân phối 4 cửa 3 vị trí rồi lạitrở về thùng Van 1 chiều có điều khiển đóng để giữ cho dầu trong khoang dướicủa xylanh không về thùng (Van chống tụt), kể cả khi tắt động cơ thì vẫn treođược bàn ép

- Chế độ ép nhanh (Tốc độ nhanh 4,5 m/ph)

Dầu được bơm lên hệ thống bằng 3 bơm thủy lực qua van phân phối 4 cửa 3

vị trí qua van 1 chiều có điều khiển đi tới các khoang của xylanh Dầu hồi vềqua van 1 chiều có điều khiển (trích dòng thủy lực của đường dầu đi điều khiểnvan một chiều mở) qua cửa của van phân phối về thùng Khi van 1 chiều donguyên nhân nào đó mà không điều khiển mở được thì dầu qua van an toàn để

về thùng dầu tránh phá vỡ đường ống và các thiết bị thủy lực khác Chế độ lênthì ngược lại (Chỉ ép được nhanh khi tải nhỏ vì lực tạo ra nhỏ)

- Chế độ ép chậm (Tốc độ chậm 0,7 m/ph)

Dầu được bơm lên hệ thống bằng 3 bơm thủy lực Khi gặp cữ hành trình bắtđầu chế độ ép chậm thì bơm áp suất ép và đóng van 1 chiều, dầu từ bơm lưulượng qua van tràn trở về thùng Dầu được bơm lên hệ thống bằng bơm áp suấtqua van phân phối 4 cửa 3 vị trí qua van 1 chiều có điều khiển đi tới các khoangcủa xylanh Dầu hồi về qua van 1 chiều có điều khiển (trích dòng thủy lực củađường dầu đi điều khiển van một chiều mở) qua cửa của van phân phối vềthùng

 Tính chọn xylanh:

Mô hình của xylanh ép cọc

Hình 2.5 Mô hình của xylanh ép cọc

T

của xylanh: P1.A1 - P2.A2 = 1

Trong đó:

P1, P2: áp suất dầu công tác (Pa)

T1: Lực đẩy hoặc ấn cán piston (N) c:Hiệu suất cơ khí của xylanh thuỷ lực, c 0,96

A1, A2: diện tích bề mặt chịu áp lực dầu của bề mặt piston

- Chọn hệ số cấu tạo:  = 1,25

 P1

1 2

Khi P1 = const và  = const thì T

1 tăng làm cho P2 giảm

250.10

200.10 1,25

η (c  )

T P P



- Do tổn áp trên van phân phối và tổn áp trên các đường ống, ta chọn

áp suất P1 và P2 như sau: P1 = 200.105 (Pa); P2 = 6.105 (Pa)

- Vậy diện tích cần thiết của xylanh được xác định như sau:

 

4

2 1

5 2

1

170.10

0,0907 6.10

p

Vậy chọn xylanh D-250-MF3-360/180-1800 có thống số sau:

Hãng sản xuất : Công ty cổ phần MTS (http://mtsjsc.com)Đường kính trong xylanh : 360 mm

Đường kính ngoài xylanh : 433 mm

Đường kính cán piston : 180

Áp suất dầu định mức : 25 MPa

Hành trình piston : 1800 mm

2.2 Cơ cấu kẹp cọc

Quá trình ép cọc được thực hiện trước tiên bởi sự làm việc của các

bàn kẹp cọc Bàn kẹp cọc gồm có 8 xylanh kẹp đặt bố trí vuông góc với

nhau Do lực ép cọc lớn nên yêu cầu các xilanh kẹp phải có lực kẹp

tương đương để có thể giữ được cọc trong suốt quá trình ép xuống đất

2.2.1 Các thông số yêu cầu

Hình 2.8 Sơ đồ cơ cấu kẹp cọc

- Hành trình xylanh:

Kích thước của khoang trống giữa để hạ cọc vào là 85x85 cm Cọc có kíchthước nhỏ nhất là 30x30 cm Theo kết cấu máy và kích thước của lỗ trống ta cóhành trình xylanh là: h = 16cm

- Lực đẩy của xylanh:

Khi ép cọc với lực ép là 6800 kN thì sử dụng bàn kẹp để kẹp cọc và hai cặpxylanh ép chính và ép phụ làm việc đồng thời Để ép được cọc thì phải có đủ lực

ma sát giữa cọc và các má kẹp Ở đây ta tính cho lực ép là 6800 kN trong trườnghợp sử dụng cọc bê tông cốt thép

- Hệ số ma sát giữa thép và bê tông: fms = 0,63

- Ta có lực ma sát giữa bàn kẹp và cọc: Fms = F.fms  6800 (kN)

- F: Lực kẹp của các xylanh (kN)

 F =

6800 0,63

ms ms

2.2.2 Sơ đồ hệ thống thuỷ lực

Hình 2.9 Sơ đồ hệ thống thuỷ lực cơ cấu kẹp

1 Thùng dầu 6 Ống nối mềm

2 Bơm thuỷ lực 7 Van khóa

3 Van an toàn 8 Cụm van tiết lưu-van 1 chiều

4 Van phân phối 9 Bộ làm mát

5 Cụm xylanh kẹp 10 Bộ lọc dầu

2.2.3 Tính chọn xylanh:

Cọc

Má kẹp cọc Xylanh kẹp cọc

A1 A2 P2 P1

A2 A1 P2

P1

A1 A2 P2 P1

A2 A1 P2

Trong đó: P1, P2 : Áp suất dầu công tác (Pa)

T1: Lực đẩy hoặc ấn cán piston (N)

c: Hiệu suất cơ khí của xylanh thủy lực, c= 0,96

A1, A2: Diện tích bề mặt chịu áp lực dầu của bề mặt piston

- Chọn hệ số cấu tạo: 

1 2

A A

2

c 1

TA

- Do tổn áp trên van phân phối và tổn áp trên các đường ống, ta chọn áp suất P và

P2 như sau: P1 = 200.105 (Pa); P2 = 6.105 (Pa)

-Vậy diện tích cần thiết của xylanh được xác định như sau:

 

4

2 2

5 2

1

137,5.10

0,0733 6.10

4.

4

A D



4.0,0733 3,14

(http://mtsjsc.com) Đường kính trong xylanh: 320 mm

Đường kính ngoài xylanh :

2.2.4 Kiểm tra khả năng chịu lực kẹp của cọc bêtông cốt thép khi

ms ms

F F

f

10795 kNNhư vậy lấy F = 11000 (kN)

Vậy ta có lực kẹp của một xylanh: 1

Đường kính má kẹp ở trạng thái Max là 60 cm như vậy ta có áp lực tác dụng lên

cọc:

1

F p

má kẹp là 30 cm Khi đó thì áp lực của xylanh kẹp tác dụng vào cọc là: p =1,79(kN/cm2), như vậy với bê tông mác 300 thì vẫn ép được cọc vào trong đất

2.3 Tính chọn bơm thuỷ lực

2.3.1 Lưu lượng của bơm cần cung cấp cho xylanh ép cọc

Để xác định được bơm dẫn động cho các xylanh, ta cần xác định

được lưu lượng cung cấp cho các xylanh

Vận tốc piston: v=0,7 (m/ph) {chế độ ép chậm}

Hiệu suất thể tích của bơm:  Q 0,98

Đường kính trong xylanh: D= 0,36 (m)

Qb =

72,67

76,5( / ) 0,95

 = 0,95, hiệu suất trung bình của hầu hết các bơm.

Tổng lưu lượng cần thiết của bơm là: Q1 = 4 76,5 = 306 ( l/ph )

Công suất yêu cầu của xylanh:

600

xl

Q p

(kW) Trong đó: Q là lưu lượng của xilanh, l/ph

p là áp lực dầu làm việc trong hệ thống, bar.

xl

b = 0,95, hiệu suất trung bình của hầu hết các bơm

Công suất trên trục rôto của bơm cần để cung cấp cho hệ xylanh ép:

2.1.1 Lưu lượng của bơm cần cung cấp cho xylanh kẹp cọc

Để xác định được bơm dẫn động cho các xylanh, ta cần xác định

được lưu lượng cung cấp cho các xylanh

Tính lưu lượng dầu cần cung cấp cho cho một xylanh kẹp:

Trong đó: Vận tốc piston v=0.4 (m/ph)

Hiệu suất thể tích của bơm Q 0.98

Đường kính trong xylanh D= 0,32 (m)

Như vậy ta có lưu lượng của bơm cần cung cấp cho xylanh kẹp cọc là:

Tổng lưu lượng cần thiết của bơm là Q2 8.Q b  276 (l/ph)

Công suất yêu cầu của xylanh:

600

Q - Lưu lượng của xylanh, l/ph.

p - áp lực dầu làm việc trong hệ thống, bar.

Vậy ta có: Q = 276 (l/ph), p = 250 (bar)

276.250

115( ) 600

xl

b = 0,95, hiệu suất trung bình của hầu hết các bơm

Công suất trên trục rôto của bơm cần để cung cấp cho hệ xylanh kẹp cọc:

115

121( ) 0,95

xl b

2.4.1 Tính chọn van an toàn

Van an toàn đảm bảo cho hệ thống truyền động thuỷ lực được an toàn khi quátải Nó giữ cho áp lực dầu làm việc trong hệ thống không vượt quá áp lực quyđịnh

Khi áp lực dầu trong hệ thống vì một lý do nào đó lớn hơn áp suất cho phép thìvan an toàn mở ra tháo dầu về thùng chứa, lúc đó áp suất giảm đi hệ thống đượcbảo vệ an toàn

Khi tính toán chọn áp suất an toàn ta dựa vào áp suất công tác lớn nhất trong

hệ thống Áp suất tại đầu vào của van phân phối đi cung cấp cho xylanh thủylực giữ cọc: P vpp P xl   p

 p : Tổng lượng sụt áp của hệ thống,      p p tl p vpp  p od  p vk

p tl =0,8(MPa): tổn áp của van tiết lưu

p vpp= 0,8(MPa): tổn áp van phân phối

p od= 0,8(MPa) : tổn áp trên đường ống dẫn

p vk= 0,8(MPa) : tổn quán qua van khóa

Vậy van an toàn phải điều chỉnh áp suất: P at 28, 2MPa

2.4.2 Tính chọn các thiết bị trong hệ thống thuỷ lực ép cọc

 Van phân phối

+ Tính chọn van phân phối:

Van phân phối làm nhiệm vụ phân chia dòng dầu cao áp vào các đường ốngkhác nhau để điều khiển hệ xylanh thủy lực theo các tín hiệu điều khiển

Van phân phối có nhiều loại theo đặc điểm điều khiển: loại điều khiểnbằng cần gạt, loại điều khiển bằng nam châm điện, hay áp lực dầu Để thuận