MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ……………………………………………………….……………6

PHẦN I : GIỚI THIỆU MÁY ………………………………………….…………7

1 . Sơ lược về máy ép cọc thủy lực ……………..…………………….………7

1.1. Tình hình sử dụng máy thi công nền móng ……………………...……7

1.2. Cấu tạo chung ……………………………………………………….....7

2 . Phân loại ……………………………………………………….…………..........................7

2.1. Máy kiểu cũ không tự di chuyển ……….………….......................... 7

2.1.1. Sơ đồ cấu tạo …………………………………………………..…7

2.1.2. Giới thiệu ……………………………………………………….8

2.2. Máy ép cọc thuỷ lực tự hành ……………………………………………...8

2.2.1. Sơ đồ cấu tạo ……………………………………………………..9

2.2.2. Giới thiệu ……………………………………………………….9

PHẦN II : THIẾT KẾ TÍNH TOÁN ……………………………………………10

1. Hệ thống di chuyển …………………………………………………………..….…10

1.1. Các giả thiết ban đầu ………………………………………………10

1.1.1. Trọng lượng máy …….…………….....................................……10

1.1.2. Các tính chất của đất ……………………………………………10

1.1.3. Thông số cọc ……………………………………………………10

1.2. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống di chuyển ……………..……10

1.2.1. Phương án 1 ……………………………………………..………10

1.2.2. Phương án 2 ……………………………………………..………10

1.2.3. Phương án 3 …………………………………………………..…11

1.3. Cấu tạo chung, nguyên lý hoạt động của hệ thống di chuyển …..…11

1.4. Tính toán kết cấu thép …………………….……….12

1.4.1. Hai khối đế thép ngoài ……………………………….…………12

1.4.1.1. Vật liệu …………………………………………….………12

1.4.1.2. Hình dạng kích thước sơ bộ ……………….………………12

1.4.1.3. Sơ đồ tính toán ……………………………………..………12

1.4.1.4. Chọn sơ bộ tiết diện ………………………………….……13

1.4.1.5. Kiểm tra chiều dày của tấm đáy tiết diện …………..……14

1.4.1.6. Các thông số của tiết diện ………………………...………15

1.4.1.7. Vẽ biểu đồ nội lực …………………………………………15

1.4.1.7.1. Máy ở vị trí giữa chân đế ……………………………15

1.4.1.7.2. Máy ở vị trí đầu của chân đế …………………..……18

1.4.1.8. Tính toán gân chịu lực …………………………….………22

1.4.1.8.1. Trạng thái chịu lực……………………………………22

1.4.1.8.2. Các thông số của tiết diện ……………………..……22

1.4.1.8.3. Sơ đồ tính toán ………………………………….……23

1.4.1.8.4. Vẽ biểu đồ nội lực …………………………..….……23

1.4.1.9. Mối hàn của khối đế thép …………………………...……26

1.4.2. Hai khối đế thép trong …………………………………….……27

1.4.2.1. Hình dạng kích thước sơ bộ ……………………….………27

1.4.2.2. Sơ đồ tính toán …………………………………….………27

1.4.2.3. Kiểm tra chiều dày của tấm đáy tiết diện ………..………28

1.4.2.4. Vẽ biểu đồ nội lực …………………………………………29

1.4.2.5. Tính mối hàn ……………………………………...……….37

1.4.2.6. Tính dầm đỡ nối giữa toàn bộ máy 2 xe con của đế trong..37

1.4.3. Xe con …………………………………………………………...44

1.4.3.1. Tính lỗ trục và ổ đỡ …………………………………..……44

1.4.3.2. Tính toán đường kính và chiều rộng bánh xe …….………44

1.4.3.3. Kết cấu xe con ……………………………………..………45

1.4.3.4. Kiểm tra độ bền xe con ……………………………...……45

1.4.4. Khớp nối giữa xylanh và xe con ………………………..………47

1.4.4.1. Kết cấu ……………………………………………..………47

1.4.4.2. Kiểm tra mối hàn ……………………………….…………47

1.5. Tính toán thủy lực hệ thống di chuyển ………………………………48

1.5.1. Sơ đồ thủy lực ……………………………………………..…….48

1.5.2. Hệ thống thủy lực nâng hạ toàn bộ máy ………………………48

1.5.2.1. Xylanh nâng hạ toàn bộ máy ………………………..……48

1.5.2.2. Bơm thủy lực nâng hạ toàn bộ máy ………………………54

1.5.3. Hệ thống thủy lực di chuyển xe con …………………….……..55

1.5.3.1. Xylanh đẩy xe con ở đế ngoài …………………….………55

1.5.3.2. Xylanh đẩy xe con ở đế trong …………………….………56

1.5.3.3. Bơm thủy lực …………………………………….…….…..56

1.5.4. Tính chọn động cơ điện dẫn động bơm …………….…..………57

1.5.5. Tính chọn thùng dầu …………………………………………….57

2. Tính toán các bộ máy của hệ thống cung cấp cọc (cần trục) …………57

2.1. Bộ máy nâng hạ hàng ……………………………………..………..57

2.1.1. Lựa chọn phương án …………………………………………….57

2.1.1.1. Lưa chọn động cơ …………………………….……………57

2.1.1.2. Lựa chọn bộ truyền ………………………………………..58

2.1.2. Sơ đồ truyền động ………………………………………………58

2.1.3. Tính toán các bộ phận của cơ cấu nâng ……………...………59

2.1.3.1. Tính chọn dây cáp …………………………………………59

2.1.3.2. Tính toán kích thước của tang và ròng rọc ….….…..……60

2.1.3.3. Tính chọn động cơ ………………………………...………63

2.1.3.4. Tính chọn bộ truyền ………………………………………63

2.1.3.5. Phanh ………………………………………….…………64

2.2. Bộ máy thay đổi tầm với ……………………………………………..65

2.2.1. Co duỗi cần ………………………………………………..……65

2.2.1.1. Các thông yêu cầu kỹ thuật của cần ………………..……65

2.2.1.2. Lựa chọn phương án ………………………………………65

2.2.1.3. Tính toán ……………………………………………..……65

2.2.2. Thay đổi góc nghiêng cần ………………………….……..……69

2.2.2.1. Lựa chọn phương án ………………………………………69

2.2.2.2. Tính toán ………………………………………….……….69

2.2.2.3. Xác định lực trong hệ thống nâng cần ……………………69

2.3. Bộ máy quay …………………………………………………………72

2.3.1. Các thông số ban đầu …………………………………..………72

2.3.2. Sơ đồ truyền động ………………………………………………72

2.3.3. Sơ đồ cấu tạo ……………………………………………………73

2.3.4. Tính ổ bi …………………………………………………..…….73

2.3.5. Tính chọn động cơ dẫn động ……………………………………73

2.3.5.1. Lưa chọn động cơ …………………………………………73

2.3.6. Tính chọn bộ truyền ……………………………….……………75

2.3.6.1. Xác định bánh răng , vành răng …………………..………75

2.3.6.2. Hộp giảm tốc ………………………………………………76

2.3.7. Phanh ……………………………………………………………76

2.4 .Hệ thống thủy lực trên cần trục ………………………………..……77

2.4.1. Tính chọn bơm thủy lực …………………………………………77

2.4.2. Tính chọn động cơ điện  ………………………………..………77

PHẦN III : TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………...……..79

LỜI NÓI ĐẦU

   Trong thời gian gần đây, đất nước ta đã có nhiều chuyển biến tốt đẹp, nền kinh tế nước ta đã hội nhập với nền kinh tế thế giới . Trong quá trình phát triển sẽ xuất hiện nhiều trung tâm chính trị , kinh tế , xã hội như thành phố Hồ Chí Minh hoặc 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 . Để thi công một công trình thì cần rất nhiều kỹ thuật của nhiều ngành khác nhau , trong đó ngành cơ khí máy xây dựng chiếm tầm quan trọng không nhỏ .

   Ngày nay , yêu cầu đặt ra ngày càng  khắt khe , việc xây dựng không những đòi hỏi tiến độ mà còn đòi hỏi mức độ an toàn cao cho bản thân công trình và các công trình xung quanh .

   Trong xây dựng , việc thi công nền móng là rất quan trọng . Để đáp ứng yêu cầu về tiến độ , an toàn , không gây chấn động cho các công trình xung quanh , hiện nay đã xuất hiện máy ép cọc thủy lực tự hành . Máy có nhiều ưu điểm , nên em được giao nhiệm vu: Thiết kế máy ép cọc thủy lực tự hành với lực ép tối đa 100 tấn.

   Trong quá trình thiết kế , em đã vận dụng tất cả kiến thức cũng như tham khảo nhiều tài liệu . Tuy nhiên việc thiết kế đòi hỏi nhiều kinh nghiệm nhưng em được sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của thầy: TS…….................... cùng các thầy cô và các bạn nên em đã hoàn thành bài thiết kế tốt nghiệp với tất cả khả năng của mình .

   Mặc dù đã cố gắng hết mình nhưng kinh nghiệm và trình độ có hạn nên vẫn còn nhiều thiếu sót , hạn chế , rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô để khắc phục và sau này làm được tốt hơn trong thực tế , trở thành hành trang bước vào đời .

   Em xin chân thành cám ơn thầy: TS....................... cùng các thầy cô và các bạn đã giúp đỡ em rất nhiều trong thời gian vừa qua .        

                                       TP Hồ Chí Minh , ngày ... tháng ... năm 20...

                                  Sinh viên thực hiện

                                ......................

PHẦN I : GIỚI THIỆU MÁY

1. Sơ lược về máy ép cọc thủy lực

1.1 Tình hình sử dụng máy thi công nền móng

Hiện nay tại Việt Nam có rất nhiều máy sử dụng cho thi công nền móng . Có nhiều phương pháp thi công nên máy móc sử dụng cũng rất đa dạng .

Những năm trước đây thường dùng các loại búa máy đóng cọc chạy bằng dầu diesel . Loại này có nhược điểm là năng suất thấp , gây rung động phá hủy các công trình xung quanh .

1.2 Cấu tạo chung

Máy ép cọc thủy lực có 2 phần , phần di động để ép cọc và phần tĩnh để đặt đối trọng . Khung ép được ép xuống nhờ các xy lanh thủy lực tựa trên phần tĩnh có gắn đối trọng .

2. Phân loại       

2.1 Máy kiểu cũ không tự di chuyển

2.1.1 Sơ đồ cấu tạo

Sơ đồ cấu tạo thể hiện như hình 1.1.

2.1.2 Giới thiệu

Máy ép cọc thủy lực có 2 phần , phần di động để ép cọc và phần tĩnh để đặt đối trọng . Khung ép được ép xuống nhờ các xy lanh thủy lực tựa trên phần tĩnh có gắn đối trọng , tăng cường đối trọng bằng các khối bêtông đặt lên những dầm ngang . 

2.2 Máy ép cọc thuỷ lực tự hành

2.2.1 Sơ đồ cấu tạo

Sơ đồ cấu tạo thể hiện như hình 1.2.

2.2.2 Giới thiệu

Máy ép cọc loại này cũng có 2 phần tĩnh và di động . Phần di động là khung ép , phần tĩnh chính là khung máy với những động cơ , bơm dầu , cần trục , đối trọng được đặt trên đó .Đối với máy ép cọc tự hành loại này thì việc gắn cọc vào khung ép được thực hiện bằng các má ép , được xy lanh thủy lực ép vào , nhờ lực ma sát mà giữ chặt cọc với khung ép . Trên máy có sẵn 1 cần trục để cẩu cọc đưa vào khung ép . Máy di chuyển nhờ các thanh ray đặt trên những tấm thép dày và những tấm thép này có thể di chuyển theo máy .

PHẦN II : THIẾT KẾ TÍNH TOÁN

1. Hệ thống di chuyển

1.1 Các giả thiết ban đầu

1.1.1 Trọng lượng máy

Máy được thiết kế để ép cọc với lực ép tối đa là 100T nên máy phải có khối lượng (tính luôn các khối bê tông đối trọng) là phải trên 100T . Vậy giả thiết khối lượng toàn bộ máy là 120T .

1.1.2 Các tính chất của đất

Nơi máy thi công là khu Phú Mỹ Hưng , trước kia là đất ruộng mới được đắp nên đất có các thông số sau

Tải trọng giới hạn trên 1 đơn vị diện tích [p] = 4T/m²(theo quy phạm xây dựng 40-75 [ 4 ])

Hệ số nền k₀ = 5.10 KN.cm3

1.1.3 Thông số cọc

Máy có thể đóng cọc lớn nhất là loại  .

Chiều dài mỗi cọc từ 8-14 m . 2 đầu có bọc thép để có thể hàn nối đầu cọc .

Trọng lượng mỗi cọc xấp xỉ  5,6T .

1.2 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống di chuyển

1.2.1 Phương án 1

Toàn bộ máy được đặt trên 4 khối thép trong đó 2 khối thép dài nằm ngoài và 2 khối thép vuông nằm bên trong . Hệ thống sẽ di chuyển bước .

1.2.2 Phương án 2

Máy được đặt trên hệ thống di chuyển xích .

1.2.3 Phương án 3

Toàn bộ máy đặt trên các dầm ngang và dọc , di chuyển tương tự như xe con của cầu trục .

1.3 Cấu tạo chung, nguyên lý hoạt động của hệ thống di chuyển

Hệ thống di chuyển của máy được đặt trên 4 khối thép rỗng và làm từ thép tấm khá dày. 2 khối nằm phía ngoài có chiều rộng nhỏ nhưng chiều dài lớn, phía trên mỗi khối có 2 xylanh thủy lực dùng để nâng máy lên khi di chuyển , 2 xylanh này một đầu tỳ vào khung máy , một đầu tỳ lên xe con chạy trên ray trên 2 khung thép dài dùng để di chuyển dọc . 2 khối còn lại nằm phía trong có các kích thước theo các chiều sai khác nhau ít hơn và dính vào khung máy thông qua 1 ống trụ đặc , trên mỗi khối thép cũng có 2 xe con chạy trên ray dùng để di chuyển ngang . Các xe con khi di chuyển được là nhờ sự kéo đẩy của xylanh thủy lực trên mỗi đầu ray .

1.4 Tính toán kết cấu thép

1.4.1 Hai khối đế thép ngoài

1.4.1.1 Vật liệu

Vật liệu dùng là thép CT3.

1.4.1.2 Hình dạng kích thước sơ bộ

Kích thước sơ bộ của 2 khối thép ngoài và trong xác định dựa trên khả năng chống lún của nền.

Q : tải trọng đặt trên 1 khối đế thép ngoài

F : tiết diện mặt mặt tỳ lên đất của khối đế thép

-> F>=15 m²

Vậy ta chọn khối thép ngoài có kích thước: 16,8 m²

1.4.1.3 Sơ đồ tính toán

Hai khối thép ngoài có dạng dầm và tỳ trên mặt đất mềm nên có thể xem đây là bài toán dầm trên nền đàn hồi . Ta xét tại 2 vị trí

Máy đang ở vị trí chính giữa của chân.

- Máy ở vị trí đầu của chân đế

- Ta tính trong điều kiện máy tựa trên 2 khối thép ngoài .

1.4.1.4 Chọn sơ bộ tiết diện

Tiết diện có dạng hộp , được hàn với nhau , bên trong có các gân tăng cường . 2 gân chạy dọc khối thép có chiều dày 20mm để chịu tải trọng của toàn bộ máy đặt vào đường ray phía trên .

Sau khi kiểm tra bền tại mặt cắt có ứng suất lớn nhất thì ta thấy kếu cấu đủ bền . Ứng suất lớn nhất tại mặt cắt nguy hiểm nhỏ hơn nhiều so với ứng suất cho phép , tuy nhiên em vẫn chọn kết cấu như vậy vì đế thép làm việc trong môi trường ẩm ướt nên dễ bị gỉ sét và ăn mòn , nếu chọn mỏng hơn thì không đảm bảo tuổi thọ phục vụ . Hơn nữa nếu chọn mỏng hơn thì toàn bộ dàn chân sẽ nhẹ hơn thực tế , không đảm bảo độ ổn định của toàn bộ máy. Kích thước trên đây cũng phù hợp với thực tế mà em đã khảo sát.

Trên biểu đồ nội lực ta thấy tại các vị trí 5m , 9m , 14m nội lực tương đối không cao nên tấm dưới của đế ngoài được ghép lại từ 3 tấm thép có chiều rộng 120cm , chiều dày 3cm , và chiều dài lần lượt là 5m , 4m , 5m .

1.4.1.8 Tính toán gân chịu lực

Các gân chịu lực được bố trí cách nhau 1m , hàn vuông góc với các dầm chính . Để tính toán ta xem mỗi gân như một dầm , phía trên chịu lực tập trung , phía dưới chịu lực phân bố .

1.4.1.8.1 Trạng thái chịu lực

 Trạng thái chịu lực thể hiện như hình 2.1.

1.4.1.7.2 Các thông số của tiết diện

Các thông số của tiết diện:

F = 540 cm²

j = 38054,17 cm⁴

q = 0,074KN/cm

1.4.1.7.3 Sơ đồ tính toán

Vì dầm đối xứng nên ta xét 1 bên

Ứng suất trên các thanh gân chịu lực nhỏ hơn rất nhiều so với giới hạn bền của thép CT3 nhưng với kết cấu trên thì dễ dàng cho việc hàn giáp mối các tấm phủ lên trên đế thép .

1.4.1.8 Mối hàn của khối đế thép

Mối ghép giữa các tấm thép được hàn với nhau bằng phương pháp hàn tự động hoặc bằng tay tùy trường hợp . Que hàn sử dụng loại .

Ta kiểm tra mối hàn nguy hiểm tại điểm liên kết giữa dầm chính và gân chịu lực .  Theo mụ 1.4.1.7 , mômen uốn tại điểm này bằng 236,28KNcm

Tiết diện 1 của mối hànSố 3777,292 là môđun chống uốn của kết cấu thép tại tiết diện đang xét mối hàn , có tác dụng chịu lực chung với mối hàn .

S_h chỉ cần lớn hơn một số âm nên ta chọn h = 10mm .

1.4.1.9 Tính hệ thống ray

Hệ thống ray gồm có ray đặt dưới và tấm thép L chắn ở trên để có thể nâng hạ các đế thép .

Ray được chọn là ray P38 có chiều cao từ đáy lên đến đỉnh là 135mm .

1.4.2 Hai khối đế thép trong

1.4.2.1 Hình dạng kích thước sơ bộ

Hai khối thép trong có dạng gần như là vuông , các kích thước theo các phương khác nhau không sai khác nhau nhiều . Đế thép trong phải có diện tích mặt đáy bằng với đế thép ngoài để bảo đảm máy không bị lún nên ta chọn hình chữ nhật 4800mmx3000mm .

1.4.2.3 Kiểm tra chiều dày của tấm đáy tiết diện

Khối đế thép rỗng và có các gân tăng cường bên trong . Các gân được bố trí nằm ngang và hàn vào các tấm thành dọc , mỗi gân dày 20mm và cách nhau 68cm . Ta xét phần tấm thép nằm chính giữa đế có kích thước . Coi như tấm thép này chịu lực phân bố của đất tác dụng lên và 4 phía được hàn chặt .

Tính toán tương tự như đối với đế thép trong

1.4.2.4 Vẽ biểu đồ nội lực

1.4.2.4.1 Trường hợp 1

Ta xem tải trọng 25 tấn trên mỗi ray thông qua ray phân bố đều lên dọc theo chiều dài ray , ta xét trên 1m dài theo dọc ray . Có mô hình tính toán sau.

Với tiết diện ngang là tiết diện theo phương dọc ray tính trên 1 đoạn 68cm.

1.4.2.5 Tính mối hàn

Cũng giống như đế thép ngoài , chiều cao mối hàn h_h = 10mm .

1.4.2.6 Tính dầm đỡ nối giữa toàn bộ máy và 2 xe con của đế trong

Dầm này có dạng dầm hộp ,  chiều dày thành hộp 20mm , bên trong có gân tăng cường .

Thanh này chỉ có tác dụng treo phần đế giữa lên trong khi di chuyển , khi đế giữa tì xuống đất thì hai đầu của dầm sẽ đỡ toàn bộ máy.

Trong quá trình làm việc cốt còn chịu uốn nhẹ nên chọn d_ch= 4cm .

Đường kính thực tế của lỗ chốt d =8cm .

Xét tiết diện tại vị trí bị khoét lỗ

Hệ số giảm yếu lớn hơn 1 nên hệ dầm ổn định tổng thể .

Kiểm tra ổn định cục bộ:

Đối với phần bụng gần gối tựa , chủ yếu chịu ứng suất tiếp . Nếu h_b < =70d_b sẽ bảo đảm ổn định cục bộ => 19  < = 70 . 3 = 210

Đối với phần bụng vùng giữa dầm mất ổn định chủ yếu do ứng suất pháp . Nếu h_b 160d_b sẽ bảo đảm ổn định cục bộ => 19 < = 160 . 3 = 480

=> Vậy dầm bảo đảm ổn định tổng thể và ổn định cục bộ .

Kiểm tra 2 đầu dầm nơi máy tỳ lên

Máy tì lên toàn bộ dầm theo hình vuông 50cmx50cm . Phía dưới nối với xe con bằng 1 cốt thép có đường kính

Chọn d = 10cm

Cốt thép này được gắn sâu vào trong dầm và hàn lại. Đầu dưới gắn với xe con bằng 1 chốt xoay có đường kính 8cm .

Phần diện tích chịu nén = 50.50 – 4.13,5.20,5 – 3,14.6² = 1279,96 cm²

Kết cấu trên rất bền nén nhưng để bảo đảm ổn định nên em chọn các kích thước trên .

Kiểm tra chiều dày tấm trên nơi máy trực tiếp tỳ vào

Ta đưa về bài toán kiểm tra chiều dày 1 tấm thép chữ nhật 20,5cmx13,5cm được hàn chặt 4 phía .

1.4.3 Xe con

Xe con di chuyển trên ray có 4 bánh xe ở hai phía . Mỗi xe con chịu lực lớn nhất là 25T và thấp nhất là 5T nên mỗi bánh sẽ chịu lớn nhất P_max=6,25T và nhỏ nhất la P_min=1,25T .

1.4.3.1 Tính lỗ trục và ổ đỡ

Trục đỡ bánh xe làm bằng thép CT3 có đường kính d chịu tác dụng lực như một dầm côngson và dài 100mm . Lực từ bánh xe thông qua ổ bi đặt vào trục xem như lực tập trung 67,5 KN đặt tại điểm cách điểm cố kết 62mm.

Chọn d = 60mm . Ta chọn ổ bi đỡ lòng cầu 2 dãy cỡ trung rộng , kí hiệu ổ 1612 . Đường kính ngoài lắp với lỗ D = 130mm , đường kính trong lắp với trục d = 60mm .

1.4.3.2 Tính toán đường kính và chiều rộng bánh xe

Ta có:

P_max : Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe P_max =62,5KN

K_bx :  Hệ số tính đến chế  độ làm việc của cơ cấu ứng với chế độ làm việc, chọn K_bx =1,2 .

=> P_bx =0,9.1,2.62,5 =67,5 KN=67500N

Chọn b = 75 mm , r = 125 mm .

1.4.3.3 Kết cấu xe con

Xe con có dạng hình hộp rỗng được hàn lại từ những tấm thép dày 20mm , bên trong có các gân tăng cường .

Gân đỡ có chiều rộng mỗi bên 48mm để bảo đảm độ bền dập cho chốt .

Tất cả các xe con đều có kết cấu giống như nhau để bảo đảm có thể lắp lẫn trong quá trình sữa chữa, thay thế, lắp ráp .

1.4.3.4 Kiểm tra độ bền xe con

- Khoảng cách 35cm là khoảng cách 2 trục bánh xe.

- Tiết diện ngang của xe tại mặt cắt chính giữa thân xe.

1.5 Tính toán thủy lực hệ thống di chuyển

1.5.1 Sơ đồ thủy lực

Các xylanh 1 2 3 4 dùng để nâng hạ toàn bộ máy . Các xylanh này có van khóa để có thể điều khiển độc lập với nhau . Xylanh 1 ở phía trước bên trái , xylanh 2 ở phía trước bên phải , xylanh 3 ở phía sau bên trái , xylanh 4 ở phía sau bên phải . Với sơ đồ bố trí như trên thì 2 đế ngoài có thể nâng cao thấp độc lập , máy có thể nghiêng mọi phía , thích hợp cho việc điều chỉnh máy để cho cọc đứng thẳng ở nền đất lún không đều .

1.5.2 Hệ thống thủy lực nâng hạ toàn bộ máy

1.5.2.1 Xylanh nâng hạ toàn bộ máy

Mỗi xylanh nâng hạ toàn bộ máy phải nâng 250KN , có hành trình 1200mm , vận tốc nâng 0,015m/s=1,5cm/s

Trong quá trình làm việc toàn bộ máy đôi khi chịu tác dụng của lực ngang nhưng không lớn lắm , tuy nhiên cũng có thể gây mất ổn định cho xylanh vì ngoài xylanh ra thì không còn ngàm trượt để chịu tải trọng ngang . Tải trọng ngang có thể là gia tốc , do gió .

Vì xylanh chịu uốn nên chọn đường kính lớn để bảo đảm cho các phớt chắn dầu ít bị uốn .

Chọn d_tr = 10

=> d = 10,82 cm. Chọn d = 16 cm

1.5.2.2 Bơm thủy lực nâng hạ toàn bộ máy

Công suất của bơm: N =18,75kW

Em chọn bơm cánh gạt tác dụng kép kiểu 15K-150 . Thông số kỹ thuật của bơm là: P_dm= 65BAR

Tốc độ quay n = 950 vg/pt

Công suất N = 21,2 kW

Công suất của máy có cao hơn lý thuyết do máy có thể đặt thêm tải trọng để ép cọc lớn hơn tại vùng đất cứng hơn .

1.5.3 Hệ thống thủy lực di chuyển xe con

1.5.3.1 Xylanh đẩy xe con ở đế ngoài

Xe con có thể di chuyển trong khoảng biên độ 2800mm , vậy xylanh phải có hành trình 2800mm . Vận tốc di chuyển 0,08 m/s.

=> Lực đẩy của 1 xylanh trong hành trình đi lẫn về = 8.3,125 =2 5KN

1.5.3.2 Xylanh đẩy xe con ở đế trong

Ở đế trong xe con di chuyển trong khoảng biên độ 80cm nên xylanh có hành trình 80cm , những kích thước khác tương tự như xylanh đẩy của đế thép ngoài .

1.5.3.3 Bơm thủy lực

Hệ thống nâng và di chuyển xe con không làm việc đồng thời nên có thể dùng chung 1 bơm .

Em chọn bơm cánh gạt tác dụng kép kiểu 15K-150 . Thông số kỹ thuật của bơm là: P_dm= 65BAR

Tốc độ quay n = 950 vg/pht

Công suất N = 21,2 kW

1.5.4 Tính chọn động cơ điện dẫn động bơm

Chọn động cơ 4A200M6Y3 có các thông số kỹ thuật sau

Công suất : 22KW

Vận tốc quay : 975 vg/pht

1.5.5 Tính chọn thùng dầu    

Z : hệ số tỉ lệ. Chọn Z = 0,33

Q_b : lưu lượng của bơm . Do hệ thống nâng hạ , di chuyển và hệ thống ép dùng chung 1 bình dầu nên lưu lượng tính bằng tổng lưu lượng

=> Q_b=254,34 + 268,58 = 522,92

2. Tính toán các bộ máy của hệ thống cung cấp cọc (cần trục)

2.1 Bộ máy nâng hạ hàng

2.1.1 Lựa chọn phương án

2.1.1.1 Lưa chọn động cơ

Có 2 phương án là dùng động cơ điện hoặc động cơ thuỷ lực:

Động cơ điện :

Ưu điểm :

- Truyền được đường xa và rất xa nhưng kích thước vẫn nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ

- Có khả năng tự động hóa cao

Nhược điểm :

- Đòi hỏi chặt chẽ các biện pháp và thiết bị an tòan cho người và thiết bị

- Yêu cầu trình độ sử dụng cao

2.1.1.2 Lựa chọn bộ truyền

Hộp giảm tốc thường: Loại này có ưu điểm là chế tạo đơn giản nhưng ngược lại về kích thước lại lớn hơn các loại khác .

Hộp giảm tốc hành tinh: Loại này có ưu điểm là kết cấu gọn nhẹ, có thể truyền được tỉ số truyền lớn và cống suất lớn nhược điểm của nó là quá trình chế tạo đòi hỏi phải chính xác và công nghệ cao .

2.1.2 Sơ đồ truyền động

Sơ đồ truyền động thể hiện như hình 3.3.

Các thông số tính toán cơ bản

- Tải trọng nâng tối đa 4T (bao gồm cả cụm móc câu)

- Tốc độ nâng hàng 12 m/ph (ứng với Q­_max)

- Chiều cao nâng tối đa 16m.

- Bội suất pa lăng a=2.

2.1.3 Tính toán các bộ phận của cơ cấu nâng

2.1.3.1 Tính chọn dây cáp

Chọn cáp ¶K – P06 x 36 = 216 (ROCT 7668 – 55) với giới hạn bền của sợi thép : 1500 ÷ 1900 N/m²

Lựa chọn kích thước dây cáp:

Theo điều kiện chịu kéo Sđ >=Smax . n

K: hệ số an toàn bền nhỏ nhất cho phép của cáp được xác định bằng thực nghiệm (bảng).

Smax: lực kéo tối đa của cáp khi làm việc (N).

Chọn K = 5,5  dẫn động bằng máy (chế độ trung bình).

Tính lực kéo đứt của cáp Sđ theo lực căng tối đa Smax trong dây cáp:

S_d = S_max.K = 20614,3 . 5,5 = 113378,65 N

Ta chọn cáp ROCT 3081-69 có d_c =14mm với giới hạn kéo đứt S_d = 116000N, giới hạn bền của sợi dây là 1600000 daN/mm²

2.1.3.2 Tính toán kích thước của tang và ròng rọc

Tang làm bằng thép

Chiều dài tang : chiều dài tang phải đảm bảo sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất thì trên tang vẫn còn lại ít nhất 1,5 vòng dây, không kể những vòng nằm trong cặp .

Chiều dài có ích của cáp: L = H.a = 16 .2 = 32 m

Trong thực tế có những lúc dây cáp được kéo đi xa để lôi cọc về nên chọn L = 60 m .

Tính cặp đầu cáp trên tang

Phương pháp cặp đầu cáp trên tang đơn giản và phổ biến nhất hiện nay là dùng tấm cặp và vít vít chặt trên tang. Số tấm cặp phải dùng là 2 tấm.

Do trên tang luôn có số vòng dự trữ không sử dụng đến, lực tác dụng trực tiếp lên cặp sẽ không phải là lực lớn nhất S_max, mà là lực S₀ nhỏ hơn, do đó có ma sát giữa mặt tang với các vòng cáp an toàn

2.1.3.3 Tính chọn động cơ

Sau khi tính toán ta chọn động cơ thủy lực kiểu piston roto hướng trục số hiệu G20 của hãng intermot có các thông số kỹ thuật sau

- Lưu lượng riêng 20,5 cm³

- Ap suất dầu vào 21Mpa

- Tốc độ quay định mức

- Lưu lượng định mức 32,8l/pht

- Mômen xoắn định mức trên trục động cơ 67,2Nm

- Công suất khai thác định mức 10 KW

- Hiệu suất cơ khí 0,95

- Trọng lượng 16 KG

2.1.2.4 Tính chọn bộ truyền

Tỉ số truyền này sẽ phân ra cho cặp bánh răng ăn khớp ngoài của tang và hộp giảm tốc. Khoảng cách từ trục tang đến trục vào nối với hộp giảm tốc

Chọn khoảng cách 2 trục là 250mm

Môđun của cặp bánh răng m = 0,02 . 300 = 6

Các thông số của cặp bánh răng ăn khớp trên tang

Đường kính chia:

d₁ = m. z₁ = 6 . 25 = 150mm

d₂ = m. z₂ = 6 . 75 = 450mm

Đường kính đỉnh răng

d_a1 = 162

d_a2 = 462

Đường kính đáy răng

d_f1 = 135

d_f2 = 435

Chiều rộng bánh răng lớn 50mm .

Công suất truyền N = 10KW

Hộp giảm tốc

Sử dụng hộp giảm tốc II2-300 có tỷ số truyền  25, công suất truyền được ở CĐ60% là 11,3 KW .

2.2 Bộ máy thay đổi tầm với

Bộ máy thay đổi tầm với gồm 2 phần , thay đổi góc nghiêng cần và thay đổi chiều dài cần 

2.2.1 Co duỗi cần

2.2.1.1 Các thông yêu cầu kỹ thuật của cần

Cần lồng gồm 2 đoạn , mỗi đoạn dài 9m . Khi duỗi ra hết dài 17m .

2.2.1.2 Lựa chọn phương án

Phương án 1 : co duỗi bằng xylanh lồng

Ưu điểm : tryền động êm dịu

Nhược điểm : giá thành xylanh lồng đắt , kết cấu thép phức tạp .

Phương án 2 : co duỗi bằng thanh răng bánh răng

Ưu điểm : kết cấu gọn nhẹ , đơn giản dễ thiết kế , chế tạo , lắp ráp . Dễ dàng bảo trì , sữa chữa .

Nhược điểm : thanh răng mau mòn , bôi trơn kém do không được bảo vệ trước mưa nắng .

2.2.1.3 Tính toán

Xét trong trường hợp cần đang mang hàng . Sức nâng của cần truc tại vị trí cao nhất là 4T .

Sơ đồ tính toán

Tại vị trí cần nghiêng 80⁰

2.2.2 Thay đổi góc nghiêng cần

2.2.2.1 Lựa chọn phương án

Phương án 1 : thay đổi góc nghiêng cần bằng dây cáp

Ưu điểm : Kết cấu đơn giản , rẻ tiền , chỉ cần puly và động cơ dẫn động .

Nhược điểm : chiếm nhiều không gian do dây cáp lằng nhằng , hơn nữa đây là cần lồng nên thay đổi góc nghiêng bằng dây cáp là không thích hợp .

Phương án 2 : thay đổi bằng xylanh thủy lực

Ưu điểm : gọn gàng , êm dịu .

Nhược điểm : đắt tiền .

Từ những ưu nhược điểm trên em chọn thay đổi góc nghiêng cần bằng xylanh thuỷ lực .

2.2.2.2 Tính toán

Trường hợp này có thể không cần phải xét vì trọng lượng vật nâng sẽ nhỏ hơn khi cần có góc nghiêng lớn nhất , tuân theo biểu đồ sức câu tầm với .

Vậy ta sẽ dùng 2 xylanh nâng hạ cần , mỗi xylanh đẩy được 160KN .

Tính chọn xylanh

Chọn áp suất dầu tương đương với động cơ thủy lực co duỗi cần P = 21Mpa

Ta chọn xylanh giống như xylanh di chuyển xe con

D = 16cm

d = 8cm

Biên độ của xylanh là 2200mm .

Tính lưu lượng

Tốc độ co duỗi của xylanh là 0,02 m/s

2.3 Bộ máy quay

2.3.1 Các thông số ban đầu

- Vận tốc quay 0,8 vòng/phút

- Trọng lượng hàng    360000N

- Trọng lượng bô phân quay không kể cần là 170000N

- Trọng lượng cần 180000N

- Chiều cao nâng tối đa 10m

- Coi trọng tâm của cần là ở giữa cần

- cần dài 18m

- Lực gió 250N/m²

2.3.2 Sơ đồ truyền động

Sơ đồ truyền động thể hiện như hình 3.9.

2.3.5 Tính chọn động cơ dẫn động

2.3.5.1 Lưa chọn động cơ

Có 2 phương án là dùng động cơ điện hoặc động cơ thuỷ lực .

Động cơ điện :

Ưu điểm :

- Truyền được đường xa và rất xa nhưng kích thước vẫn nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ

- Có khả năng tự động hóa cao

- Đảm bảo vệ sinh môi trường

Ưu điểm :

- Có khả năng truyền được lực lớn và đi xa

- Có khả năng tạo ra tỷ số truyền lớn

- Quán tính của chuyển động nhỏ

2.3.5.2 Tính chọn động cơ thủy lực

Ta có:

M : mô men lật đối với trục quay ; M = 302163,18Nm

V : Lực dọc trục ; V = 115000N

D_tb : đường kính vòng lăn ; D_tb = 1,1m

Chọn động cơ thủy lực kiểu piston roto hướng trục số hiệu G20 của hãng intermot có các thông số kỹ thuật sau

- Lưu lượng riêng 20,5 cm³

- Ap suất dầu vào 21Mpa

- Tốc độ quay định mức 1600vg/pht

- Lưu lượng định mức 32,8 l/pht

- Mômen xoắn định mức trên trục động cơ 67,2Nm

- Công suất khai thác định mức 10 KW

- Hiệu suất cơ khí 0,95

2.4 Hệ thống thủy lực trên cần trục

2.4.1 Tính chọn bơm thủy lực

Chọn bơm thủy lực số hiệu G90 do hãng intermot chế tạo có các thông số kỹ thuật sau

- Lưu lượng riêng 89,1 cm³

- Ap suất dầu ra 25Mpa

- Tốc độ quay định mức1252 vg/pht

- Lưu lượng định mức 142,56 l/pht

- Trọng lượng 29 KG

- Công suất 50KW

2.4.2 Tính chọn động cơ điện

Chọn động cơ 4A225M4Y3 có các thông số kỹ thuật sau:

Tốc độ quay 1470 vg/pht

Công suất 55KW.

PHẦN III : TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Vũ Thanh Bình – Nguyễn Đăng Điệm

Truyền động máy xây dựng và xếp dỡ - NXB Giao Thông Vận Tải

2. Trịnh Chất - Lê Văn Uyển

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí - NXB Giáo Dục

3. GS. Nguyễn Ngọc Cẩn

Truyền động dầu ép trong máy cắt kim loại – ĐH Bách Khoa

4. Vũ Liêm Chính - Đỗ Xuân Đinh - Nguyễn Văn Hùng - Hoa Văn Ngũ - Trương Quốc Thành - Trần Văn Tuấn

Sổ tay máy xây dựng - NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật

5. TS . Trương Tất Đích

Chi tiết máy - NXB Giao Thông Vận Tải Hà Nội - 2001

6. Huỳnh Văn Hoàng - Đào Trọng Thường

Tính toán máy trục

 "TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"