MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BỘ PHẬN ÉP CỦA  MÁY CỌC THỦY LỰC

1.1. Yêu cầu bản luận án:

1.2. Các phương án sử dụng máy ép cọc thuỷ lực :

1.2.1. Sơ lược về vị trí ép cọc :

1.2.2. Phân loại máy ép cọc :

1.2.2.1. Búa máy Diezel:

1.2.2.2. Búa rung:

1.2.2.3. Cọc khoan nhồi:

1.2.2.4. Máy ép cọc thuỷ lực :

1.3. Lựa chọn  máy ép cọc:

1.4. Lựa chọn kiểu máy ép cọc thuỷ lực:

1.4.1. Loại 1:

1.4.2. Loại 2:

1.4.3. Kết luận:

1.5. Lựa chọn phương án cho bộ phận ép:

1.5.1. Lựa chọn phương án bố trí  xylanh thủy lực ép cọc:

1.5.1.1. Phương án 1:

1.5.1.2. Phương án 2:

1.5.1.3. Kết luận:

1.6. Lựa chọn kiểu khung trượt dùng để ép:

1.6.1. Loại 1:

1.6.2. Loại 2:

1.6.3. Kết luận:

1.7. Các thông số cơ bản dùng trong bản thiết kế:

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ÉP

2.1. Tính toán thiết kế khung trượt:

2.1.1. Sơ đồ cấu tạo:

2.1.2. Sơ đồ tính toán:

2.1.3. Tính toán má thép giữ cọc:

2.1.3.1. Sơ đồ cấu tạo:

2.1.3.2. Sơ đồ tính toán:

2.1.3.3. Tính toán kiểm tra bền má ép :

2.1.3.4. Kiểm tra bulông gắn má ép:

2.1.3.4.1. Kiểm tra theo điều kiện bulông chịu cắt:

2.1.3.4.2. Kiểm tra theo điều kiện ép mặt:

2.1.3.5. Kiểm tra bản mã, chốt chặn gắn xylanh thủy lực với má ép:

2.1.3.5.1. Kiểm tra bản mã:

2.1.3.5.2. Kiểm tra chốt chặn :

2.1.3.6. Tính toán xylanh thủy lực giữ cọc:

2.1.3.6. 1. Sơ đồ cấu tạo:

2.1.3.6. 2. Sơ đồ tính toán:

2.1.3.6. 3. Tính toán vỏ xylanh thủy lực giữ cọc:

2.1.3.6. 4. Tính toán piston và cán piston:

2.1.3.6. 5. Tính toán lưu lượng dầu:

2.1.3.6. 6. Tính Bulông gắn xylanh ép ngang với khung trượt:

2.1.3.7. Tính toán kết cấu thép khung trượt:

2.1.3.7. 1. Sơ đồ cấu tạo:

2.1.3.7. 2. Sơ đồ tính toán :

2.1.3.7. 3. Tính toán kết cấu thép khung trượt:

2.1.3.7. 4. Tính toán bền dầm 1

2.1.3.7. 5. Kiểm tra về mối hàn dầm 1 vào khung thép:

2.1.3.8. Tính toán con lăn của bộ phận ép :

2.1.3.8.1. Sơ  đồ cấu tạo:

2.1.3.8.2. Sơ đồ tính toán :

2.1.3.8.3. Tính toán cho trục con lăn:

2.1.3.9. Tính toán vỏ thép tấm của khung ép:

2.1.3.9.1. Sơ đồ cấu tạo:

2.1.3.9.2. Sơ đồ tính toán :

2.1.3.9.3. Tính toán kiểm tra bền :

2.1.3.9.4. Tính toán cho vị trí 1:

2.1.3.9.51. Tính toán vị trí 2 :

2.2. Tính toán thiết kế khung ép:

2.2.1. Sơ đồ cấu tạo:

2.2.2. Sơ đồ tính toán:

2.2.3. Tính xylanh thủy lực ép cọc:

2.2.3.1. Sơ đồ cấu tạo:

2.2.3.2. Sơ đồ tính toán:

2.2.3.3. Tính vỏ xylanh thủy lực ép cọc:

2.2.3.4. Tính toán piston và cán piston:

2.2.3.5. Tính Bulông gắn xylanh thủy lực ép dọc :

2.2.3.6. Tính kết cấu thép khung ép:

2.2.3.6.1. Sơ đồ cấu tạo:

2.2.3.6.2. Sơ đồ tính toán:

2.2.3.6.3. Tính toán dầm gắn xylanh thủy lực với khung ép:

2.2.3.6.4. Tính toán bền tại chốt chặn :

2.2.3.6.5. Tính bền cho chốt chặn :

2.2.3.6.6. Tính toán bền cho dầm thép gắn xylanh thủy lực:

2.2.3.6.7. Tính toán bền cho khung thép:

Tính toán kết cấu thép khung ép:

2.2.3.7. Tính đai thép và bulông gắn khung thép với giá máy:

2.2.3.7.1. Tính toán đai thép:

2.2.3.7.2. Tính toán bulông:

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ĐỐI TRỌNG, BỘ PHẬN ĐỠ VÀ GIÁ MÁY

3.1. Thiết kế đối trọng và bộ phận đỡ:

3.1.1. Thiết kế đối trọng:

3.1.2. Thiết kế dầm đỡ đối trọng:

3.1.2.1. Sơ đồ cấu tạo:

3.1.2.2. Sơ đồ tính toán:

3.2. Tính toán và thiết kế giá máy:

3.2.1. Sơ đồ cấu tạo của giá máy:

3.2.2.  Tính toán dầm đỡ cần trục:

3.2.3.  Tính toán dầm ngang giá máy:

3.2.4. Tính toán cần đỡ dầm đỡ đối trọng:

3.2.4.1. Trường hợp 1:

3.2.4.2. Trường hợp 2:

3.2.5. Tính toán dầm dọc giá máy:

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THỦY LỰC

4.1. Nhiệm vụ và yêu cầu :

4.1.1. Nhiệm vụ thiết kế:

4.1.2. Số liệu ban đầu:

4.2. Sơ đồ truyền động thủy lực:

4.3. Tính toán chọn các cụm chi tiết chính:

4.3.1. Tính toán xy lanh thủy lực giữ cọc:

4.3.2. Tính toán chọn xy lanh thủy lực ép cọc:

4.3.3. Chọn bơm:

4.3.4. Chọn các chi tiết khác trong hệ thống thủy lực:

4.3.4.1. Tính toán áp suất van an toàn 7:

4.3.4.2. Tính chọn chi tiết cho hệ thống xy lanh thủy lực giữ cọc :

4.3.4.3. Tính chọn chi tiết cho hệ thống xy lanh thủy lực ép cọc:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

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 vụ: “Thiết kế máy ép cọc thuỷ lực, lực ép 30 - 100 tấn. Thiết kế hệ thống ép”

   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: T.S…………… 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: T.S…………… 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

                           ……………….

CHƯƠNG 1:

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BỘ PHẬN ÉP CỦA  MÁY CỌC THỦY LỰC

1.1. Yêu cầu bản luận án:

- Thiết kế máy ép cọc thuỷ lực, lực ép 30 - 100 tấn phục vụ ép cọc khu Phú Mỹ Hưng.

- Thiết kế hệ thống ép.

1.2. Các phương án sử dụng máy ép cọc thuỷ lực :

1.2.1. Sơ lược về vị trí ép cọc :

Móng cọc được sử dụng làm móng xây dựng trên nhiều loại đất khác nhau, kể cả đất sụt lún, đất trương nở, đất trầm tích sông hồ

Móng cọc được dùng phổ biến trong xây dựng nhà cao tầng, các mố cầu lớn, kè cảng.

Cọc  bê tông cốt thép được sản xuất hàng loạt, tiêu chuẩn hóa cao, nên sử dụng được các thiết kế điển hình, giảm được tới 60% - 80%  công việc đào, chuyển đất so với các loại hình móng khác. Đồng thời giảm độ lún tổng thể cho công trình. Vì vậy cọc ngày càng sử dụng rộng rãi. Và do đó các loại máy đóng cọc cũng liên tục được hoàn thiện để công việc được hoàn thành theo đúng yêu cầu kỹ thuật các công trình.

1.2.2. Phân loại máy ép cọc :

Để thực hiện công việc ép cọc hiện nay, có rất nhiều  loại máy khác nhau được sử dụng  cho công tác ép cọc

1.2.2.1. Búa máy Diezel:

Dùng để đóng các cọc chịu tải lớn ở xa khu dân cư và các công trình có sẵn khác

Loại máy này có các ưu nhược như sau:

1.2.2.2. Búa rung:

Hoạt động trên nguyên tắc rung cho cọc chìm dần lực rung tạo ra bởi một thiết bị tạo ra lực ly tâm hay còn gọi là đề palăng

1.2.2.4.  Máy ép cọc thuỷ lực :

Sử dụng lực nén của các xylanh thủy lực để ép cọc

1.3. Lựa chọn  máy ép cọc:

So sánh ưu điểm và nhược điểm các loại máy với các yêu cầu ép cọc cho khu vực Phú Mỹ Hưng em lựa chọn phương án máy ép cọc thuỷ lực là thích hợp nhất so với các yêu cầu của  bản luận án đề ra.

1.4. Lựa chọn kiểu máy ép cọc thuỷ lực:

Trong tình hình sử dụng máy ép cọc thuỷ lực hiện nay ở nước ta, người ta thường sử dụng 2 loại máy ép cọc thuỷ lực

1.4.1. Loại 1: Máy ép cọc thuỷ lực sử dụng khung ép, không tự di chuyển được.

Nguyên lý hoạt động : đối trọng 1 được  đặt trên một khung thép 5 , khung ép4 được  gắn với khung thép 5. Cọc được  cẩu và định vị phía trong khung trượt 3,sau đó bơm dầu 8 hoạt động bơm dầu vào hệ thống, trên khung ép có 2 xy lanh thủy lực làm nhiệm vụ ép cọc. Khi thi công  xong 1 hoặc1 chùm cọc tất cả đc dời đến nơi khác để thực hiện tiếp công việc ép cọc

1.4.2. Loại 2: Máy ép cọc thuỷ lực sử dụng xylanh thủy lực để giữ cọc, ép cọc bằng bốn xylanh thủy lực, có thể tự di chuyển.

Nguyên lý hoạt động : cọc được  cần cẩu 1 đưa vào phía  trong khung trượt 10, cọc được  dịnh vị nhờ 4 má ép phía trong khung trượt, cọc được  ép nhờ vào 4 xy lanh thủy lực 2, khi cọc được  ép hết giới hạn thì cọc bêtông được  thay thế bằng một cọc thép để ép hết chiều dài cọc bêtông. Sau khi ép hết 1 cọc thì máy sẽ tự di chuyển qua vị trí làm việc mới.

1.4.3. Kết luận:

Sau khi so sánh hai phương án trên em chọn loại hai để làm đề tài cho bản luận án

1.7. Các thông số cơ bản dùng trong bản thiết kế:

Các thông số cơ bản dùng trong bản thiết kế được thể hiện như bảng 1.1.

CHƯƠNG 2:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ÉP

2.1. Tính toán thiết kế khung trượt:

2.1.1. Sơ đồ cấu tạo:

Sơ đồ cấu tạo được thể hiện như hình 2.1.

Nguyên lý làm việc : cọc được cần trục đưa vào giữa khung ép sau đó được  hai má ép 6 sẽ ép vào giữ cọc, sau đó 2 má ép 7 sẽ ép vào giữ chặt cọc để xylanh thủy lực ép cọc làm việc

2.1.2. Sơ đồ tính toán:

Ta có:

N : lực ép giữ cọc của các má ép

F_ms : lực ma sát sinh ra do má ép tác dụng lên cọc

2.1.4. Tính toán xylanh thủy lực giữ cọc

2.1.4.1. Sơ đồ cấu tạo:

Sơ đồ cấu tạo được thể hiện hình 2.5.

2.1.4.4. Tính toán vỏ xylanh thủy lực giữ cọc:

Với mỗi má ép ta bố trí hai xylanh thủy lực, với mỗi xylanh thủy lực sẽ chịu lực ép: N_xl = Tấn =36000 KG

Vì điều kiện chịu lực của vỏ xylanh thủy lực nên ta đưa về bài toán tính ống dày vỏ mỏng: (tài liệu 3) với các thông số như hình vẽ.

2.1.6. Tính Bulông gắn xylanh ép ngang với khung trượt:

Chọn bulông thép CT3 có cường độ tính toán R_tt = 1900KG/cm²

Chọn đường kính bulông : d = 2 cm

Số bulông : n = 10

Thay số ta được:  S = 1150KG/cm²< R_tt = 1900KG/cm²

=> Bulông thỏa mãn điều kiện bền

2.1.7 Tính toán con lăn của bộ phận ép :

Chọn vật liệu làm bánh xe và con lăn là thép CT3

2.1.7.1. Sơ đồ tính toán :

Do giữa khung ép và con lăn trên khung trượt có khe hở nên khi ép xylanh thủy lực ép dọc cọc sẽ tác dụng lên con lăn một lực như sơ đồ:

Ta có thể quy đổi tất cả các lực trong khung ép cùng nưamf trong mặt phẳng để tính toán cho con lăn khung ép thành khung có hình. Khi đó ở vị trí 1sẽ có 2 con lăn chịu tác dụng của N₁,  vị trí2 ẽ có 2 con lăn chịu tác dụng của N₂

Khi đó lực ép cọc sẽ giảm một lượng A= 61KG nhưng không đáng kể

Phương trình cân bằng mômen quay quanh N₁: với các cánh tay đòn như hình 2.18

Thay số ta được: N₂ = 21 KG

2.1.7.2. Tính toán cho trục con lăn:

Khi tính toán cho trục con lăn ta có thể quy đổi về dầm.

Ta có:

P = 27(KG) = 270 (N)

b = 100 (mm) chiều rộng con lăn

r = 40 (mm) bán kính con lăn

f = 0,1 hệ số ma sát của thép với thép

Thay số ta được: S_d = 61,3 N/mm² => Con lăn đủ bền

2.1.8. Tính toán vỏ thép tấm của khung ép:

2.1.8.1. Sơ đồ cấu tạo:

Sơ đồ cấu tạo thể hiện như hình 2.9.

2.1.8.2. Sơ đồ tính toán :

Ta có:

Lực T chính là lực do xylanh thủy lực ép tạo ra trên thép tấm

Lực N chính là lực do má ép tạo ra  khi xylanh thủy lực đi xuống

Vị trí hai gối tựa chính là vị trí 2 dầm thép dọc của khung trượt

2.1.8.3. Tính toán kiểm tra bền :

Đối với thép tấm ta có thể quy đổi như hình

Với các lực được tính toán như sau:

Với

Q: lực ép cọc: Q= 100000 KG => T = 25000 KG

P: lực ép cọc, giả sử trường hợp này khung ép không bị lệch: P = 100000 KG =>N = 25000KG

y = 48,5 cm: tọa độ trọng tâm của tấm 1

F = 45.3.2=270(cm² ): diện tích mặt cắt tấm 1

2.2. Tính toán thiết kế khung ép:

2.2.1. Sơ đồ cấu tạo:

Sơ đồ cấu tạo thể hiện như hình 2.10

2.2.3. Tính xylanh thủy lực ép cọc:

2.2.3.1. Sơ đồ cấu tạo:

Sơ đồ cấu tạo thể hiện như hình 2.11

2.2.3.2. Sơ đồ tính toán:

Lực ép N chính lực ép của một xylanh thủy lực ép dọc. Do trọng lượng bản thân khung và cọc ép không đáng kể so với lực ép nên ta có thể chọn N_xl = 25000(KG)

2.2.3.4. Tính toán piston và cán piston:

Chọn Vật liệu làm piston và cán piston: thép C45.

Piston được làm rỗng có chiều dày 20(mm)

Chọn hệ số cấu tạo : p = 2

Với D = 18cm 

Chọn d = 13cm

Kiểm tra bền : piston và cán piston chịu lực N_xl = 25000 KG

S = 88 KG/cm² < 3000KG/cm²

=> Cán piston và piston thỏa mãn điều kiện bền

- Kiểm tra độ ổn định cán piston: do xy lanh thủy lực chủ yếu chịu nén mà hành trình piston lớn l=1500(mm) nên ta phải kiểm tra độ ổn định. Có thể xe cán piston như cột chịu nén đúng tâm

2.2.4.6. Tính đai thép và bulông gắn khung thép với giá máy:

2.2.4.6.1. Tính toán đai thép:

Khi tính toán đai thép gắn khung ép vào giá máy ta cần kiểm tra mối hàn đai thép vào khung ép.

Theo hình vẽ 2.2.13 ta tính được phản lực ở mỗi gối N_g=25000(KG), mối hàn chủ yếu chịu cắt với chiều cao mối hàn h_h=1,5(cm)

Với  F_đ=43.15-40.11-6.3,1.2=167,8(cm²): diện tích mặt cắt đai thép

=> Đai thép thỏa mãn điều kiện bền cắt

2.2.4.6.2. Tính toán bulông: 

Theo hình vẽ 2.2.13 thì trạng thái chịu lực của bulông chủ yếu chịu kéo

Kiểm tra bulông về điều kiện kéo.

Số bulông tại mỗi đai thép n = 3, đường kính bulông d = 3(cm)

CHƯƠNG 3:

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ĐỐI TRỌNG, BỘ PHẬN ĐỠ VÀ GIÁ MÁY

3.1. Thiết kế đối trọng và bộ phận đỡ:

3.1.1. Thiết kế đối trọng:

Đối trọng là chi tiết quan trọng không thể thiếu của các máy ép cọc mà trọng lượng tự trọng bản thân nhỏ

Đối trọng rất quan trọng vì có khi ta chỉ sử dụng tải đối trọng làm lực ép chính lên cọc, đôi khi lên đến 1000 Tấn

Trên máy ép cọc 100 Tấn được  thiết kế phân  bố 2 bên máy, mỗi bên 6 đối trọng

Tổng cộng có tất cả 12 đối trọng

G_đt = 1,386.2,5=3,465 (tấn)

Tống khối lượng các đối trọng ở 1 phía: G_td =3456 (tấn)

Tống khối lượng các đối trọng cho máy ép : G=20,29.2=41,58 (tấn)

3.1.2. Thiết kế dầm đỡ đối trọng:

3.1.2.1. Sơ đồ cấu tạo:

Sơ đồ cấu tạo thể hiện như hình 3.1.

Dầm được cấu tạo từ thép tấm dày 10 (mm) hàn lại với nhau có h_h=10 (mm)

3.1.2.2. Sơ đồ tính toán:

Vì đối trọng được đặt trên gía máy và dầm đỡ nên khi thiệt kế để đảm bảo độ bền ta có thể xem  khối lượng đối trọng  tác động chủ yếu lên dầm  đỡ.

Ta có thể quy đổi dầm đỡ đối trọng thành dầm giản đơn như hình 3.1.4

Với tải trọng của tất cả đối trọng được quy đổi thành tải trọng phân bố 

Tải trọng bản than.

V=2(l.h.d+l.b.d)=2(6,9.0,8.0,01+6,9.0,3.0,01)=0,207(m³)

l=6,9(m): chiều dài dầm

h=1(m): chiều cao dầm

d=0,01(m): chiều dày thép tấm

b=0,3 : chiều rộng dầm

g=7,85(Tấn/m³) : khối lượng riêng của thép

Hai gối tựa chính là trung điểm của nơi tiếp xúc giữa dầm và giá máy

Kiểm tra tại mặt cắt nguy hiểm có M_x =1762100(KGcm), Q_c=10960(KG). Do dầm thiết kế có mặt cắt thay đổi nên ta phải kiểm tra tại mặt cắt ngay tại gối đỡ.

- Kiểm tra tại mặt cắt 2-2 : cách gối đỡ 115cm có: Q_x = 10960(KG) ; M_x=920000(KGcm):

Mặt cắt tại vị trí cách gối đỡ 115cm giống mặt cắt 1-1

=> Mặt cắt 2-2 thỏa mãn điều kiện bền

- Kiểm tra mặt cắt 3 - 3

Vị trí mặt cắt 3-3 chịu chủ yếu lực cắt Q_c=10960(KG)

d=1,5(cm)

B=30(cm): chiều dày phía ngoài dầm

H=35(cm): chiều cao phía ngoài dầm

b =B-2d=27(cm): chiều dày phần rỗng

h = H-2d=32(cm): chiều cao phần rỗng

=> Mặt cắt 3-3 thỏa mãn điều kiện bền

3.2. Tính toán và thiết kế giá máy:

3.2.1. Sơ đồ cấu tạo của giá máy:

Giá máy có nhiệm vụ làm khung nâng đỡ cho toàn bộ hệ thống khung ép, cần trục, cabin và cẻ kết cấu thép của hệ thống di chuyển.

3.2.2. Tính toán dầm đỡ cần trục:

Khi tính toán dầm đỡ cần trục ta có thể quy đổi thành dầm côngxon, trong đó ngàm chính là vị trí hàn gắn dầm đỡ cần trục vào giá máy.

G_ct =8000+2,25=10,25(KG) khối lượng cần trục và cọc ép

Khối lượng bản thân dầm thép được tính gần đúng phân bố trọng tâm dầm: G = 750 KG

- Kiểm tra mối hàn tại ngàm có: M_x = 825000(KGcm), Q=11000(KG)

Các thông số hình học như sau: với chiều cao đường hàn s = 15 cm.

3.2.3. Tính toán dầm ngang giá máy:

Khi tính toán cho dầm ngang  ta tính toán cho trường hợp chịu tải trọng  lớn nhất.

Trong hai dầm ngang trên giá máy thì dầm ngang phía cần trục chịu tải trọng lớn nhất do phải chịu mômen xoắn do cần trục gây ra.

Tính toán cho trường hợp chịu tải nặng nhất cho dầm có hai trường hợp sau:

Trường hợp 1: khi này máy đứng yên không làm việc khi đó toàn bộ trọng lượng máy được  phân bố trên 4 dép của máy mà 4 dép có diện tích bằng nhau. 

Trường hợp 2: khi máy ép cọc di chuyển, 2 dép ngoài được  nhấc khỏi mặt đất, khi đó toàn bộ trọng lượng máy sẽ phân bố trên 2 dép trong và được 2 chốt của dầm ngang đỡ.

=> Vậy ta chọn trường hợp 2 để tính toán bền cho dầm ngang. Sơ đồ tính toán cho dầm ngang trong trường hợp chịu tải trọng lớn nhất

Vì dầm ngang có tiết diện không đổi nên ta kiểm tra tại mặt cắt có tiết diện nguy hiểm nhất ở vị trí giữa dầm có Q = 19700(KG), M_xmax = 1792700(KGcm), mômen xoắn M_z =412500(KGcm).

3.2.4. Tính toán cần đỡ dầm đỡ đối trọng:

Tính toán cho trường  hợp chịu tải trọng lớn nhất : máy ép cọc có 4 cần đỡ 2 dầm đỡ đối trọng nhung 2 cần đỡ phía cần trục chịu tải nặng hơn do vậy ta tính toán chủ yếu cho hai cần ở vị trí này.    

Do cần đỡ dầm được gắn vào giá máy bằng chốt chặn nên ta có thể xem như ngàm tại chốt. 

Vị trí ngàm là vị trí tâm chôt chặn, vị trí lực N_xl là vị trí đặt xy lanh thủy lực của hệ thống di chuyển, vị trí lực N_dt là vị trí đặt dầm đỡ đối trọng

Khi tính toán cho cần đỡ ta tính toán cho 2 trường hợp:

3.2.4.1. Trường hợp 1:

Trường hợp này là khi máy thực hiện ép cọc: 2 dép trong được  nhấc khỏi mặt đất. khi đó toàn bộ khối lượng máy ép sẽ phân bố trên 4 xy lanh thủy lực của hệ thống di chuyển

Trọng lượng bản thân tính gần đúng xem như phân bố giữa dầm: 

Lực tác dụng lên xy lanh thủy lực, có thể quy đối giá máy về sơ đồ tính toán như sau: G = 1,23 Tấn

Trong đó :

G_CT =11000(KG) : tổng trọng lượng của cần trục

G_m = 102000(KG): tổng trọng lượng máy ép cọc trừ di khối lượng hai dép di chuyển

- Kiểm tra tại mặt cắt nguy hiểm:

Từ biểu đồ mômen và nội lực ta kiểm tra tại hai mặt cắt nguy hiểm: mặt cắt 1-1 tại vị trí có M_xmax = 2972696(KGcm), Q =  19485(KG) và mặt cắt 2-2 có: M_x=405520(KGcm), Q = 20688(KG)

d=2(cm)

B=40(cm): chiều dày phía ngoài dầm

H=60(cm): chiều cao phía ngoài dầm

b =B-2d=36(cm): chiều dày phần rỗng

h = H-2d=56(cm): chiều cao phần rỗng

3.2.4.2. Trường hợp 2:

Trường hợp này là khi máy thực hiện việc di chuyển: 2 dép ngoài được  nhấc khỏi mặt đất. khi đó toàn bộ khối lượng máy ép sẽ phân bố trên 2 chốt trên giá máy.

Khi đó cần chủ yếu chịu khối lượng của đối trọng (tính toán được  ở phần 3.1.2.2) : N_dt = 10960 Kg

Kiểm tra tại mặt cắt nguy hiểm:

Từ biểu đồ mômen và nội lực ta kiểm tra tại hai mặt cắt nguy hiểm: mặt cắt tại ngàm có M_xmax = 274200(KGcm), Q = 17190(KG)

3.2.5. Tính toán dầm dọc giá máy:

Tính toán cho trường hợp chịu tải trọng lớn nhất:

Vì dầm dọc được  nối với khung ép và các cần đỡ  kết cấu thép giá máy, xét 2 trường hợp chịu tải của dầm dọc

 Trường hợp 1: máy đang đứng yên không làm việc khi đó máy  chỉ chịu tác dụng của trọng lượng bản thân của máy ép cọc

Trường hợp 2: khi máy làm việc, ngoài trọng lượng máy dầm dọc còn chịu thêm lực tác dụng từ khung ép do quá trình ép cọc tạo ra

=> Vậy ta chỉ xét tới trường hợp 2 khi đó dầm dọc chịu tác dụng của nhiều lực hơn

Vì mặt cắt dầm dọc không đổi nên ta chỉ cần kiểm tra tại vị trí 1 mặt cắt nguy hiểm là đủ:

Mặt cắt nguy hiểm tại vị trí có :

Q=23525(KG)

M_x=6990937

M_z=3262944

Các thông số hình học như hình vẽ.

CHƯƠNG 4:

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THỦY LỰC

4.1. Nhiệm vụ và yêu cầu :

4.1.1. Nhiệm vụ thiết kế:

- Xây dựng Sơ đồ truyền động thủy lực tổng thể

- Tính chọn các thông số cơ bản cho hệ thống

- Chọn các cụm máy chính

- Sơ đồ phải đảm bảo hoạt động đồng thời hoặc riêng biệt của các cụm máy

4.1.2. Số liệu ban đầu:

Dựa vào các tính toán ở trên ta nhận được số liệu tính toán của hệ thống thủy lực như bảng.

Áp suất bơm thủy lực : p_b=23(Mpa)=230(KG/cm²)

4.2. Sơ đồ truyền động thủy lực:

Nguyên lý làm việc : khi cọc được  đưa vào khung ép 8  xy lanh thủy lực giữ cọc thực hiện qua trình ép giữ chặt cọc, ban đầu 2 má ép ở hai phía đối diện nhau sẽ ép vào, khi đã ép chặt cọc rồi thì 2 má ép còn lai sẽ ép vào giữ cặt 4 phía cọc . Sau đó 4 xy lanh thủy lực 2 có nhiệm vụ ép cọc theo chiều thẳng đứng. 

Nhận xét :

- Trong khung ép có 4 má ép mỗi má ép được  gắn với 2 xy lanh thủy lực giữ cọc khi đó 2 xy lanh thủy lực này phải có cùng có cùng vận tốc ép và cùng hành trình ép, mỗi lần ép thì có 2 má ép tức có 4 xy lanh thủy lực cùng ép được  bố trí làm hai nhóm, ở mỗi má ép các xy lanh thủy lực được  nối với nhau bằng một đường dầu vào qua cụm van tiết lưu và van một chiều. Với 4 xy lanh thủy lực ép do khung ép phải thực hiện cùng hành trình ép nên ta có thể chia làm hai nhóm xy lanh thủy lực, với mỗi hai xy lanh thủy lực ta sử dụng một van tiết lưu.

- Hai quá trình ép giữ cọc và ép dọc cọc thưc hiện riêng lẻ không được  thực hiện cùng một lúc.

4.3. Tính toán chọn các cụm chi tiết chính:

4.3.1. Tính toán xy lanh thủy lực giữ cọc:

Khi cọc được đưa vào vị trí để ép thì tất cả các xy lanh thủy lực giữ cọc sẽ cùng ép một lượt có cùng hành trình làm việc để có thể ép giữ cọc đúng tim cọc cần ép

Các thông số xy lanh thủy lực giữ cọc:

- Áp suất  làm việc : p_a = 141,5 (KG/cm²)

 - n = 4: số xy lanh thủy lực  giữ cọc cùng làm việc một lúc

 => Q₁ = 132,7 lít/phút (lít/phút)

4.3.3. Chọn bơm:

Từ kết quả tính toán ta nhận thấy lưu lượng lớn nhất của hệ thống là lưu lượng của xy lanh thủy lực giữ cọc : Q₁ =132,7(lít/phút)  

Lưu lượng của bơm được chọn như sau: Q_B = 1,1.Q₁ = 1,1.132,7=146(lít/phút)

Dựa vào các điều kiện trên ta chọn bơm piston rôto hướng trục kiểu G-75 có các thông số :

Lưu lượng riêng :         q =75  (cm³/vòng)  

Áp suất dầu định mức:        p_đm= 21 (MPa)

Áp lưc lớn nhất :          p_max = 25(MPa)

Tốc độ định mức:        n_đm = 2000(vòng/phút)

Tốc độ lớn nhất:          n_max =2200(vòng/phút)

4.3.4. Chọn các chi tiết khác trong hệ thống thủy lực:

Áp suất làm việc cao nhất của hệ là áp suất của xy lanh thủy lực giữ cọc : p_max=14,15(Mpa)

4.3.4.1. Tính toán áp suất van an toàn 7:

Khi tính toán chọn ap suất an toàn cho van 7 ta dựa vào áp suất công tác lớn nhất trong  hệ thống : chính là áp suất cung cấp cho xy lanh thủy lực giữ cọc.

Thay số ta được: P_at = 16,65 Mpa

Vậy van an toàn 7 phải điều chỉnh áp suất: P_at = 16,65 Mpa

4.3.4.4. Tính chọn chi tiết cho hệ thống xy lanh thủy lực ép cọc:

Các thông số trong hệ thống

- Chọn lưu lượng dầu tối thiểu qua van tiết lưu Q_min  = 0.1 (lít/phút)

- Lưu lượng lớn nhất qua là lưu lượng dầu cung cấp cho 4 xy lanh thủy lực ép cọc cùng hoạt động: Q_max =132,7  (lít /phút)

- Áp suất làm việc lớn nhất của hệ thống : p_max  = 166,9(MPa)

- Áp suất làm việc của van an toàn 12 chính là áp suất công tác của xy lanh thủy lực ép cọc: p = 108,6(MPa)

Dựa vào những thông số trên ta lựa chọn các cụm chi tiết van một chiều, van tiết lưu, van phân phối có thông số sau :

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Đào Bá Thực

Kết cấu bê tông cốt thép

Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải - Hà Nội 2006

2. Lều Thọ Trình

Cơ Học Kết Cấu (tập 1 - tập 2)

Nhà xuất bản Khoa Học Kỹ Thuật - Hà Nội 2003

3. Vũ Đình Lai - Phạm Văn Dịch

Sức Bên Vật Liệu

Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải - Hà Nội 1995              

4. Nguyễn Văn Lẫm - Nguyễn Trọng Hiệp.

Thiết Kế Chi Tiết Máy

Nhà xuất bản Giáo Dục - 1993

5. Huỳnh Văn Hoàng - Đào Trọng Thường

Tính toán máy trục

Nhà xuất bản Khoa Học Kỹ Thuật - Hà Nội 1995       

 "TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"