CHƯƠNG V: MÁY LÀM ĐẤT
§ 5.1. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI
Công tác làm đất là một thành phần của phần lớn công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp, giao thông, thuỷ lợi và thuỷ điện... Đó là một trong những công việc nặng nhọc và có khối lượng lớn: cứ 01 m3 công trình công nghiệp thường phải có 1,5 ¸ 2 m3 công làm đất hay 01 m3 công trình dân dụng có 0,5 m3 công làm đất. Trong các công trình đó, đất là đối tượng gia công với những phương pháp và mục đích rất khác nhau, nhưng xét cho kỹ ta có thể thu gọn thành những khâu sau: chuẩn bị mặt bằng (cắt cây nhổ gốc dọn đá...), đào, vận chuyển, đắp, san bằng và đầm lèn đất. Máy làm đất giúp chúng ta khắc phục những công việc nặng nhọc này và làm tăng năng suất lao động. Tóm lại máy làm đất là tất cả những máy móc và thiết bị sử dụng để chuẩn bị mặt bằng thi công và gia công đất.
Có thể phân loại theo các nhóm dựa vào công dụng và chức năng như sơ đồ sau:
§ 5.2. MÁY ỦI
I. CÔNG DỤNG: Máy ủi đất thường là một máy kéo có lắp các thiết bị ủi dùng để đào và vận chuyển đất trên một khoảng cách không lớn (50 – 150m) với công dụng chính là: dọn và san phẳng mặt bằng thi công; lấp rãnh, hố hoặc gom đất để đắp đê, mố cầu...; tạo hoặc giảm độ dốc, độ lượn khi đắp đường; san phẳng hoặc xếp đống các vật liệu xây dựng tại kho, bãi; đẩy giúp máy cạp ở giai đoạn lấp đất.
II. PHÂN LOẠI: Máy ủi được phân loại theo các dấu hiệu sau:
- Tính cơ động của lưỡi ủi (cố định trên khung hay có thể quay được so với khung);
- Cơ cấu dẫn động điều khiển lưỡi ủi (bằng cơ khí hoặc thuỷ lực);
- Hệ thống di chuyển (bằng xích hay bằng bánh lốp);
- Theo công suất và lực kéo danh nghĩa của máy kéo cơ sở: rất nặng – công suất động cơ trên 220 Kw, lực kéo trên 300kN; loại nặng - công suất động cơ 110 - 120 Kw, lực kéo trên 200 - 300kN; loại trung bình - công suất động cơ 60 - 108 Kw, lực kéo trên 135 - 200kN; loại nhẹ - công suất động cơ 15,5 - 60 Kw, lực kéo trên 25 - 135kN.
III. CẤU TẠO:
Dưới đây ta xem xét cấu tạo chung của máy ủi được sử dụng rộng rãi hiện nay là máy ủi có cơ cấu điều khiển thuỷ lực (hình 5.1).
Các thông số hình học của thiết bị công tác:
* Góc cát đất d = 47 ¸ 620, thường là 55 ±50. Đất càng cứng thì góc d phải càng nhỏ. Máy ủi điều chỉnh góc d bằng cách thay đổi độ dài hai thanh chống xiên 6 bằng phương pháp thủ công hay thuỷ lực.
* Góc quay ben j = 60 ¸ 900. Máy quay ben chếch đi một góc so với phương chuyển động của máy khi cần ủi đất chạy xiên sang bên cạnh. Góc j điều chỉnh bằng hai xi lanh thuỷ lực 11, cùng với thanh đẩy 10 và con trượt 9 (hình 5.1.c).
* Góc nghiêng ben l = 10 ¸ 120: để tạo độ dốc trên mặt bằng hoặc tạo mặt bằng trên sườn dốc. Máy ủi loại thường (ben không quay được) điều chỉnh l bằng phương pháp thủ công nhờ thanh chống xiên 6 (hình 5.1.a).
Hình 5.1: Máy ủi thuỷ lực: a) hình chiếu bên; b) với lưỡi ủi cố định c) với lưỡi ủi quay được; d) lưỡi ủi lật nghiêng: 1-chốt trượt; 2 & 3 khung ủi; 4 - lưỡi cắt; 5 - lưỡi ủi; 6 – thanh chống xiên; 7 và 11 – xi lanh thuỷ lực; 8 - đầu máy; 9 – con trượt; 10 – thanh đẩy; 12 - khớp cầu.
Cấu tạo ben: Ben được đúc bằng thép hay gang, phía dưới là lưỡi cắt làm bằng hợp kim cứng chịu mài mòn được bắt vít vào thân ben để có thể sửa chữa thay thế khi đã cùn hoặc hỏng (hình 5.2). Ở đây B = 2 ¸5,5 m; H = 0,6 ¸ 1,7 m
Hình 5.2: Cấu tạo ben
IV. Hệ thống điều khiển của máy ủi
Máy ủi, thường được sử dụng hai loại hệ thống điều khiển:
+ Hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực.
+ Hệ thống điều khiển bằng cáp.
1. Hệ thống điều khiển thuỷ lực: được dùng rộng rãi vì tạo được lực ấn xuống đất một cách cưỡng bức. Các xi lanh thuỷ lực có cùng công dụng được bố chí theo từng cặp thành các nhánh riêng, đặc biệt các xi lanh quay ben và nghiêng ben được đấu ngược chiều nhau để một bên piston đẩy ra còn bên kia kéo vào.
Sơ đồ hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực cơ cấu nâng hạ ben của máy ủi được mô tả trên hình 5.3.
Khi nhận được lực từ hộp rút công suất của máy kéo cơ sở truyền tới, bơm dầu số 4 sẽ hoạt động, hai bánh răng của bơm sẽ quay theo chiều mũi tên để hút dầu từ bình chứa dầu số 2 về bơm. Từ bơm này, đầu được tăng áp suất rồi theo đường ống 9 đến van phân phối số 1. Nếu để van ở vị trí a, dầu từ ống 9 qua van sang ống 7 vào phần trên của các xilanh, đẩy các pitông 5 đi xuống để ấn bàn ủi vào đất. Dầu từ phần dưới các pitông 5 theo ống 8 về van và theo 10 về bình chứ số 2. Nếu xoay van đi 900, chuyển sang vị trí b thì dầu sẽ từ bơm 4, qua van 1 vào phần dưới của các xilanh 6 và đẩy pitông 5 đi lên và bàn ủi được nâng lên.
Nếu để van ở vị trí c thì dầu từ bơm 4, qua van 1, lúc này ống 9 và 10 thông với nhau, do đó dầu đi từ ống 9, qua van 1 và theo ống 10 về bình chứa dầu số 2. Dầu không đến các xilanh 6 mà pitông 5 được giữ ở vị trí cố định. Nghĩa là bàn ủi được giữ cố định ở một vị trí nào đó.
Nếu để van ở vị trí d thì phần trên và phần dưới của xilanh 6 thông với nhau thì bàn ủi được thả tự do. Tuỳ theo trọng lượng của thiết bị ủi phản lực của nền đất mà bàn ủi có thể được nâng lên hạ xuống theo sự dịch chuyển của pitông.
Thường áp suất dầu do bơm tạo ra đạt trị số 700 ¸ 750N/cm3. Nếu áp suất dầu vượt quá trị số cho phép, dầu từ bơm 4, qua van an toàn 3 để bình chứa 2.
Hình 5.3: Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực cơ cấu nâng hạ ben của máy ủi
2. Hệ thống điều khiển bằng cáp (hình 5.4.)
Hệ thống điều khiển bằng cáp được sử dụng trên máy ủi phổ biến vào thập kỷ 80 của thế kỷ XX trở về trước. Ngày nay nó ít được sử dụng và sẽ được thay thế bằng hệ thống điều khiển thuỷ lực. Hệ thống điều khiển bằng cáp bao gồm tời một chiều kết hợp với palăng. Nguyên lý làm việc của nó như sau: Khi nhận được chuyển động từ trục rút công suất của máy kéo truyền tới, cặp bánh răng 1 và 2 quay, làm cho trục II quay. Người điều khiển máy ủi có nhiệm vụ điều khiển ly hợp ma sát nón số 5 và phanh đai số 7 để nâng hạ thiết bị ủi.
Nếu đóng ly hợp ma sát 5 thì bánh răng 3 quay cùng trục II, bánh răng 4 quay theo làm cho tang 6 quay, cuốn cáp 8 để nâng khung ủi 9 và bàn ủi 10.
Muốn hạ thiết bị ủi, phải bật cá hãm 11 ra khỏi bánh 12, đồng thời mở ly hợp ma sát 5 để bánh răng 3 không nhận được chuyển động từ trục II. Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân thiết bị ủi, tang 6 được kéo quay ngược lại, nhả cáp 8, hạ thiết bị ủi. Muốn điều chính vận tốc hạ thiết bị ủi thì điều khiển phanh đai 7. Muốn dừng và giữ thiết bị ủi tại vị trí cần thiết trong một thời gian nhất định thì sử dụng cơ cấu kiểu cá hãm như trong kích thanh răng (hình 4.I.6b). Khi đó chi cá hãm 11 vào ăn khớp với bánh hãm 12. Cơ cấu này thường lắp ngay trên trục tang số 6.
Hình 5.4: Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều khiển bằng cáp cơ cấu nâng hạ ben của máy ủi
V QUY TRÌNH LÀM VIỆC:
Quy trình làm việc của máy ủi bao gồm 4 giai đoạn: cắt đất, vận chuyển đất, đổ đất hay rải đất và quay về hoặc lùi nếu quãng đường ngắn (hình 5.5).
Hình 5.5: Sơ đồ quy trình làm việc của máy ủi bao gồm 4 giai đoạn
VI. NĂNG SUẤT:
Năng suất thực tế của máy ủi được tính theo công thức sau:
Ns(ủi) = V0.(1 – 0,005L2)nckKtg; m3/h
Trong đó:
· V0 - thể tích khối đất trước ben vào thời điểm bắt đầu vận chuyển V0» = . = 0,6.B.H2, m3; do b = 400 (gãc ch¶y tù nhiªn cña ®Êt) đối với phần lớn các loại đất nên V0»0,6.B.H2 (hình 5.6).
Hình 5.6.
· Kd - hệ số xét đến ảnh hưởng độ dốc quãng đường vận chuyển tới năng suất của máy: Kd = 0,5 ¸ 1 khi lên dốc và từ 1 ¸ 2,25 khi xuống dốc, với độ dốc i = 0 ¸ 15%
· Kt - hệ số tơi của đất: Kt = Vtơi/Vđất chặt = 1,1 ¸ 1,4
· (1 – 0,005L2) - hệ số phản ánh mức rơi vãi đất dọc đường khi vận chuyển;
· nck - số chu kỳ công tác thực hiện trong 01 giờ; nck = 3600/tck; ở đây tck = t1 +t2 +t3+t4+ 2.tquay vòng (nếu có) +tnâng hạ , sang số...
· Ktg - hệ số sử dụng thời gian làm việc của máy trong 1 ca Ktg = 0,8 ¸ 0,9
VII. CÁC BIỆN PHÁP TĂNG NĂNG SUẤT MÁY ỦI:
· Dùng dãy các máy ủi dàn hàng ngang đi cách nhau từ 0,3 ¸ 0,5 máy hoặc ghép 02 máy ủi đẩy chung một ben dài (khi thi công trên diện tích rộng) có thể làm tăng năng suất từ 10 ¸ 20%;
· Ủi nhiều lần theo một vết cố định để tạo thành hào sâu ngăn cho đất không rơi vãi sang hai bên dẫn đến năng suất tăng được 10 ¸ 15%;
· Dùng nhiều máy ủi đi so-loe với nhau dẫn đến năng suất tăng được 5 ¸ 10%;
· Sử dụng các loại ben chuyên dùng (ben nửa lục lăng, ben có răng...) khi điều kiện cho phép để tăng năng suất.
§ 5.3. MÁY CẠP ĐẤT
Máy cạp đất là loại máy đào chuyên dùng để khai thác và vận chuyển đất trong các công trình thuỷ lợi, giao thông, công nghiệp khai thác mỏ...
Máy cạp đất có thể làm việc trực tiệp với các loại đất cấp I và cấp II, đố với đất cứng, trước khi cạp phải xới tơi. Tuỳ theo kích thước thùng cạp, chiều dày phoi cắt lớn nhất có thể đạt được từ 0,12 ¸ 0,53m, còn chiều dày của lớp đất rải ở dạng tơi thường từ 0,15 ¸ 0,6m. Quãng đường vận chuyển hợp lý của máy cạp có thể lên tới 300m đối với loại kéo theo, 5000 ¸ 8000m đối với loại tự hành.
Máy cạp dùng khá rộng rãi vì nó có tính cơ động cao, rễ bảo dưỡng, vận chuyển đất đi xa mà không bị hao hụt, năng suất cao, giá thành hạ. Tuy nhiên máy bị hạn chế khi làm việc với đất có lẫn đá, gốc cây, đất cứng, đất dính và ướt; nơi làm việc phải có mặt bằng tương đối phẳng và có đường vận chuyển riêng.
Bộ công tác của máy cạp tự hành điều khiển bằng thuỷ lực gồm thùng cạp 4 (hình 4.6), cửa đẩy phía sau 7, cửa đẩy phía trước 8 và lưỡi cắt 1. Phía sau thùng cạp tỳ lên trục sau và bánh xe 6, phía trước đỡ bởi hai càng 2. Càng kéo 10 có dạng cong phía trước liên kết với đầu kéo 12 (h.4.6.b,c) hoặc qua trục đỡ 13 (hình 4.6.d). Khớp vạn năng 11 (hình 4.6.a) cho phép phần kéo quay quanh đầu kéo hay trục đỡ trong tất cả các mặt phẳng. Máy cạp trên sơ đồ hình 4.6.b,c gọi là máy cạp bán kéo theo một trục, còn trên sơ đồ 4.6.d là loại máy kéo hai trục, sơ đồhình 4.6.e là loại máy kéo có một trục. Các loại máy cạp tự hành đặc biệt là loại đầu kéo bánh lốp (h.4.6.a,c) có tính cơ động cao và tốc độ vận chuyển có thể đạt tới 45 – 60km/h. Tuy nhiên không nên tăng quá tốc độ này vì sẽ sinh ra dao động trong hệ thống đầu kéo và bộ phận công tác khi xe đang tải.
I. PHÂN LOẠI:
Máy cạp được phân loại theo phương pháp làm đầy thùng cạp, phương pháp xả đất, cơ cấu điều khiển và theo mối liên kết với đầu kéo và động cơ dùng cho máy cạp
- Theo phương pháp làm đầy thùng cạp: máy cạp được làm đầy thùng cạp trong khi di chuyển, phoi đất tự di chuyển vào thùng (h.4.6.b,c,d,e) và máy cạp đượpc làm đầy thùng bằng cưỡng bức (h.4.6.g) nhưng loại này cồng kềnh vì có động cơ phụ và chỉ dùng động cơ này ở giai đoạn cắt đất mà thôi.
- Theo phương pháp xả đất: có các loại xả đất tự do, xả đất nửa cưỡng bức, xả đất cưỡng bức và xả đất qua khe hở đáy thùng;
- Theo cơ cấu điều khiển: có hai loại là điều khiển cơ khí và điều khiển thuỷ lực. Loại thuỷ lực được sử dụng nhiều hơn vì có nhiều ưu điểm vượt chội.
- Theo cách liên kết giữa bộ công tác và đầu kéo: bao gồm máy cạp tự hành(h.4.a,c) , máy cạp nửa kéo theo (h.4.6.b) và máy cạp kéo theo (h.4.6.d,e);
- Theo dung tích thùng nạp: bao gồm loại nhỏ có dung tích cạp dưới 6m3, loại vừa 6 - 18m3 , loại lớn trên 18m3. Hiện nay hãng Caterpillar đã chế tạo loại máy cạp có dung tích tới 33m3.
Để tăng năng suất đôi khi phải dùng máy kéo đẩy sau máy cạp khi cát đất, nhằm rút ngắn thời gian tích đất vào thùng cạp tức là rút ngắn thời gian một chu kỳ làm việc của máy.
II. CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY CẠP
1, Máy cạp tự hành
Cấu tạo chung của máy cạp tự hành thể hiện trên hình 5.7.
ở máy cạp tự hành, khung chính của máy được tựa trên khớp vạn năng liên kết giữa khung và đầu kéo, trên trục bánh xe chủ động. Nhờ được liên kết bằng khớp vạn nặng với đầu kéo nên trong khi làm việc, mặc dù bánh xe trước và bánh xe sau có thể nằm trong các mặt phẳng khác nhau do mấp mô mặt đường, nhưng khung không bị vặn, đồng thời giúp cho máy quay vòng dễ dàng, bán kính quay vòng nhỏ hơn. Phía sau khung chính được tựa trên khung kéo 14 và khung kéo được tựa trên trục của bánh xe bị động phía sau.
Hình 5.7: Máy cạp tự hành: 1. Đầu kéo; 2. Bánh xe chủ động; 3. Khớp để liên kết giữa kéo và khung chình của máy; 4. Xi lanh thuỷ lực để quay vòng máy cạp; 5. Xi lanh nâng hạ thùng cạp; 6. Đường ống dẫn dầu; 7. Khung chính của máy; 12. Thiết bị để bàn ủi tì vào khi máy ủi trợ giúp máy cạp ở giai đoạn đào đất; 13. Dao cắt đất của thùng cạp; 14. Khung kéo (khung treo thùng cạp).
2, Máy cạp kéo theo
Cấu tạo chung của máy cạp kéo theo thể hiện trên hình 5.8.
Trong đó: Khung chính số 3 có đầu phía trước tựa trên trục bánh xe trước của máy cạp. Đầu phía sau khung chính cũng được tựa trên khung kéo như máy cạp tự hành.
ở máy cạp kéo theo, toàn bộ trọng lượng bản thân của thiết bị làm việc và trọng lượng đất trong thùng được truyền xuống các bánh xe của máy cạp.
Hình 5.8: Cấu tạo chung của máy cạp kéo theo: 1. Móc kéo để nối với máy kéo; 2. Bánh xe phía trước; 3. Khung chính; 4. Xi lanh nâng hạ thùng cạp; 5. Cửa thùng; 6. Thùng cạp; 7. Xi lanh mở cửa thùng; 8. Thành sau; 9.Xi lanh đẩy thành sau chuyển động về phía trước để đổ đất; 10. Bánh xe phía sau; 11. Thiết bị để máy ủi tựa bàn ủi vào trợ lực cho máy cạp; 12. Đáy thùng; 13. Dao cắt đất; 14. Khớp cầu vạn năng.
3, Máy cạp nửa kéo theo
Cấu tạo chung của máy cạp nửa kéo theo được thể hiện trên hình 5.9. nó gần giống như máy cạp tự hành.
Hình 5.9: Máy cạp nửa kéo theo: 1. Máy kéo; 2. Khớp nối; 3. Khung; 4. ống dẫn dầu; 5. Xi lanh điều khiển cửa thùng; 6. Hệ thống tay đòn; 7. Xi lanh nâng hạ thùng; 8. Tay đòn nối với cửa thùng; 9. Thùng; 10. Tấm gạt đất hay còn gọi là thành sau; 11. Bánh hơi; 12. Thiết bị để máy ủi tựa bàn ủi vào khi trợ lực cho máy cạp; 13. Các dao cắt chính; 14. Dao cắt bên cạnh.
III. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CẠP ĐẤT::
1) Hệ thống điều khiển bằng cáp (hình 5.10)
Hình 5.10: Sơ đồ hệ thống điều khiển máy cạp bằng cáp: Gồm có hộp tời 1, trong đó có tang 6 để quấn cáp 2. Mặt đầu của tang có ly hợp ma sát số 5 để nối hoặc tách chuyển động từ cặp bánh răng 4 với tang 6. Cơ cấu điều khiển số 7 gồm có tay quay và đai ốc cố định số 8. Tay quay được lắp vào đầu trục tang của tời một chiều.
Nguyên lý làm việc của nó như sau:
Khi nhận được chuyển động từ hộp rút công suất của máy kéo truyền tới, cặp bánh răng 4 quay, nhưng quay trơn trên trục I (trục tang). Khi tay quay 7, làm trục tang quay theo. Vì trục tang được liên kết bằng ren với đai ốc 8 nên trục tang chuyển động tịnh tiến sang trái, kéo tang chuyển động theo, vào áp sát bề mặt ma sát nón ở mặt đầu của tang với bề mặt ma sát nón của bánh răng 4. Lúc đó tang sẽ cùng quay cùng bánh răng 4 cuốn cáp số 2 để nâng thùng cạp lên. Muốn hạ thùng thì quay tay quay 7 theo chiều ngược lại. Tang được tách ra khỏi bánh răng 4. Dưới tác dụng trọng lượng bản thân, thùng cạp kéo cáp 2, làm tang quay ngược lại, nhả cáp, hạ thùng xuống. Để điều chỉnh vận tốc hạ thùng, sử dụng phanh đai bao quanh mặt đầu của tang. Muốn giữ thùng cố định ở độ cao cần thiết trong khi máy di chuyển, phải dùng cơ cấu cá hãm. Nói chung, hệ thống điều khiển bằng cáp phức tạp, rườm rà, độ chính xác và an toàn khi điều khiển, không cao, chăm sóc, bảo dưỡng phức tạp, nên ngày nay ít được sử dụng trong máy cạp nói riêng cũng như máy xây dựng nói chung.
2) Hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực.
Hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực, khắc phục được nhước điểm của hệ thống điều khiển bằng cáp, góp phần làm cho kết cấu máy gọn, nhẹ, hình dáng đẹp, điều khiển nhẹ nhàng, êm, chính xác, an toàn, chắc chắn; chăm sóc bảo dưỡng đơn giản nên hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực đang được sử dụng rất rộng rãi.
Hình 5.11: Sơ đồ hệ thống điều khiển máy cạp bằng thuỷ lưc
1 – thùng dầu; 2 – phin lọc; 3 – bơm; 4 – van một chiều; 5 – các van phân phối;
6 – van tiết lưu; 7 – xi lanh nâng hạ thùng; 8 - xi lanh đóng mơ cửa thùng;
9 – xi lanh điều khiển thành sau khi xả đất.
Sơ đồ hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực được thể hiện trên hình 5.11. Các bơm dầu số 3 thường được dẫn động từ động cơ chính của đầu máy cơ sở qua trục rút công suất. Hệ sống van phân phối số 5 được đặt trong buồng lái để điều khiển các bộ xi lanh công tác 7, 8, và 9. Mỗi bộ xi lanh này gồm hai xi lanh và được phân phối dầu từ một van phân phối. Hai xi lanh trong một bộ, làm việc đồng thời với nhau. Ngoài ba bộ xi lanh nêu trên, máy cạp tự hành và máy cạp nửa kéo theo còn có thêm hai xi lanh để quay vòng máy.
Khác với ba bộ xi lanh 7, 8, 9 của ba cơ cấu nâng hạ thùng, đóng mở cửa thùng và cơ cấu xả đất, bộ xi lanh để quay vòng máy có hai xi lanh làm việc ngược chiều với nhau, nghĩa là dầu từ van phân phối đến với hai xi lanh theo chiều ngược nhau, sao cho, nếu ở xi lanh này, pitông duỗi ra thì ở xi lanh này, pitông co lại.
ở các máy cạp điều khiển bằng thuỷ lực, khi hạ thùng cạp xuống, để dao cắt ấn sâu vào đất thực hiện quá trình đào đất thì lực ấn sâu vào đất thực hiện quá trình đào đất thì lực ấn sâu dao cắt vào đất gồm hai thành phần: trọng lượng bản thân thiết bị làm việc và áp lực của dầu. Còn ở máy cạp điều khiển bằng cáp thì lực này chỉ do trọng lượng bản thân của thiết bị làm việc tạo ra. Bởi vậy, trọng lượng của thiết bị làm việc (gồm thùng cạp và khung thùng) ở máy cạp điều khiển bằng thuỷ lực nhỏ hơn 10 ¸ 15% so với máy cạp điều khiển bằng cáp cùng công suất máy và dung tích thùng cạp.
IV. CHU KỲ LÀM VIỆC CỦA MÁY CẠP (h.5.12):
Hình 5.12: Các giai đoạn trong một chu kỳ làm việc của máy cạp
- Cắt đất: (h.5.12.a) thùng cạp hạ xuống, cửa đậy phía trước được nâng lên, lưỡi cắt phía dưới đáy thùng ấn sâu xuống nền đất do trọng lượng bản thân hoặc do xi lanh thuỷ lực ấn thùng cạp xuống. Khi máy di chuyển lưỡi cắt đất thành phoi đất và phoi đất trượt vào thùng cạp.
- Vận chuyển đất: (h.5.12..b) khi thùng cạp đã đầy đất , thùng được nâng lên, cửa đậy phía trước hạ xuống đóng lại, lúc này máy di chuyển tới nơi xả đất.
- Xả đất: (h.5.12..c) đất được xả ra trong khi máy di chuyển. Tuỳ theo chiều dày của lớp đất cần xả mà điều chỉnh khe hở cửa xả và tốc độ di chuyển máy. Khi cửa xả nâng lên đất được xả theo bốn cách sau:
· Xả đất tự do phía trước hay phía sau (h.5.13.a,b);
· Xả đất nửa cưỡng bức (h. 5.13.c);
· Xả đất qua khe hở đáy thùng cạp (h. 5.13.d);
· Xả đất cưỡng bức (h. 5.13.e).
Hiện nay thường dùng máy cạp kéo theo với dung tích thùng cạp dưới 10m3, công suất động cơ đên 300 kW. Nhưng phổ biến hơn hay dùng máy cạp tự hành bánh lốp với dung tích thùng cạp tới 30m3.
Hình 5.13: Sơ đồ xả đất của máy cạp
V. NĂNG SUẤT MÁY CẠP ĐẤT:
Ns = 3600.q.Kđ. = q. Kđ . Ktg . Nck / Kt ; m3/h
Trong đó: · q – dung tích thùng cạp, m3
· Kđ - hệ số đầy thùng, với đất nhẹ Kđ = 1,05, đất trung bình – 0,9, đất lèn chặt – 0,8;
· Kt - hệ số tơi của đất = 1,08 ¸ 1,45 ;
· Ktg – hệ số sử dụng thời gian = 0,7 ¸ 0,8
· Tck - thời gian một chu kỳ làm việc, s
· Nck – sè chu kú m¸y lµm ®îc trong 01 giê
Tck = ++m. tc + 2t
Trong đó: , , , - Quãng đường cắt đất vận chuyển, xả và đi ngược về; V1, V2, V3, V0 - vận tốc tương ứng với các công đoạn trên; tc - thời gian sang số (khoảng 1 – 2s); t - thời gian quay máy (khoảng 4 – 5s); m - số lần chuyển số.
§ 5.4. MÁY SAN ĐẤT
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY SAN
1. Công dụng của máy san
Máy san thuộc nhóm máy đào và chuyển đất, được sử dụng để san đất, tạo mặt bằng cho việc xây dựng các khu đô thị mới, các khu công nghiệp, dùng san phẳng các sân vận động, sân bay, sân quảng trường, các nền nhà máy lớn. Máy san được sử dụng rất rộng rãi trong ngành xây dựng đường ôtô và đường thành phố để san phẳng các vật liệu rải trên mặt đường như đá dăm hoặc hỗn hợp bê tông, tạo điều kiện thuận lợi cho các máy đầm làm việc được dễ dàng và hiệu quả đầm tốt hơn.
Đặc biệt máy san được dùng để gạt ta luy cho các mặt đường và các bờ kênh mương dẫn nước mà công việc này, các loại máy ủi máy cạp không thể làm được. Máy san có lắp bàn xới, được dùng xới đất, chuẩn bị cho bàn san vào thi công dễ dàng hơn khi gặp đất rắn. Ngoài ra, máy san còn lắp thiết bị ủi ở phía trước để đào chuyển đất, vun đất thành đồng hoặc thu gom vật liệu. Nhờ lắp thêm các thiết bị làm việc phụ này mà máy san có công dụng đa năng hơn các máy ủi, máy cạp. Cự ly san đất của máy san thường lớn hơn 500m là hợp lý.
Máy san còn được dùng để san lấp móng nhà, san lấp các rãnh đặt đường ống dẫn gaz, dẫn nước hoặc dẫn đầu sau khi công trình đã xây dựng xong. Máy san cũng được dùng để thu dọn hiện trường, thu gom các vật liệu phế thải nằm rải rác trên hiện tường sau khi công việc xây dựng các công trình đã được hoàn thành.
Máy làm việc có hiệu quả cao với đất cấp I và II. Với đất cấp cao hơn nên xới đất trước khi máy san làm việc.
2. Phân loại máy san
Để phân loại máy san có thể dựa vào các đặc điểm sau:
a) Dựa vào công thức trục của máy san: A ´ B ´ C (hình 5.14)
Hình 5.14 Các loại máy san (theo công thức trục của máy)
Trong đó: A- Số trục mang bánh dẫn hướng; B- Số trục mang bánh chủ động; C- Tổng số trục.
+ Máy san 2 trục với các công thức: 1 ´ 1 ´ 2; 2 ´ 2 ´ 2 (hình 5.14.a, b).
+ Máy san 3 trục: 1 ´ 2 ´ 3; 1 ´ 3 ´ 3 và 3 ´ 3 ´ 3 (hình 5.14.c, d, e).
Trong đó: Máy san với công thức trục 1 ´ 2 ´ 3 được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.
Hình 5.14. Các loại máy san (theo công thức trục của máy)
b) Dựa vào phương pháp điều khiển, có:
+ Máy san điều khiển bằng thủy lực
+ Máy san điều khiển bằng cơ khí.
Trong đó, điều khiển bằng thủy lực có nhiều ưu điểm hơn như: điều khiển nhẹ nhàng, chính xác, an toàn, chăm sóc bảo quản đơn giản hơn nên điều khiển bằng thủy lực đang và sẽ được áp dụng rộng rãi ở tất cả các loại máy san.
c) Dựa vào trọng lượng và công suất máy, có:
+ Máy san loại nhẹ có trọng lượng: (7 - 9)T và công suất đến 75 mã lực.
+ Máy san loại trung bình: (10 - 12)T và đến 100 mã lực.
+ Máy san rất nặng: > 18T và công suất đến 250 mã lực.
d) Dựa vào khả năng di chuyển, có:
+ Máy san tự hành
+ Máy san kéo theo (không tự di chuyển được).
Trong đó: Máy san kéo theo có thể sử dụng máy kéo vào công việc khác khi cần thiết, song nó không san đất được khi chạy lùi, năng suất thấp nên hầu như không được sử dụng. Máy san tự hành, san đất được cả khi máy chạy tiến và lùi nên đang được sử dụng rộng rãi.
e) Dựa vào kết cấu khung chính của máy, có:
- Máy san có khung chính gồm hai phần: Phần trước A để treo thiết bị san và các xi lanh điều khiển thiết bị san; Phần sau B để đặt động cơ, cabin, hộp số, li hợp chỉnh và cơ cấu điều khiển máy san. Phần A và B được hàn với nhau. Kết cấu khung chính trong trường hợp này có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ, nhưng bán kính quay vòng của máy lớn, nên nó chỉ được áp dụng với những máy san loại nhẹ hoặc trung bình (hình 5.15.a).
Hỡnh 5.15: Các loại khung chính của máy san
- Máy san có khung chính gồm hai thành phần: Phần trước A được liên kết với phần sau B bằng khớp vạn năng O. Nhờ vậy khi máy san quay vòng, phần trước A có thể quay theo xung quanh khớp O và tạo với trục của phần sau B một góc 15o¸ 20o do đó, làm cho bán kính quay vòng của máy san được thu nhỏ lại. Khung chính này được áp dụng với những máy san loại nặng (hình 15.b).
- Máy san có khung chính như (hình 5.15.c): Phần trước A và phần sau B được lên kết với nhu bằng khớp vạn năng O để tạo thành khung chính. Đồng thời khung chính cũng có thể quay trong mặt phẳng ngang so với phương di chuyển. Nhờ vậy bán kính quay vòng của máy sẽ nhỏ lại. Kết cấu khung chính loại này rất phức tạp, khó chế tạo, giá thành cao nên nó chỉ được áp dụng với máy san rất nặng.
II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY SAN
1. Cấu tạo chung của máy san
Hình 5.16 là sơ đồ cấu tạo chung của máy san 1 ´ 2 ´ 3 điều khiển bằng thủy lực.
Hình 5.16: Cấu tạo chung của máy san 1 ´ 2 ´ 3. a) Sơ đồ cấu tạo chung; b) Sơ đồ động lực học thiết bị san: 1. Ba lăng cân bằng của các bánh xe chủ động số 11; 2. Khung chính của máy sau; 3. Bộ răng sới lắp phía sau bàn san; 4. Bàn san (Bộ phận làm việc chính của máy san); 5. Khung treo bàn san, còn được gọi là khung kéo; 6. Bàn ủi phía trước (Bộ phận làm việc phụ của máy); 7. Xi lanh để đưa khung kéo và bàn sang hai bên cạnh máy; 8. Xi lanh để nâng hạ bàn sau; 9. Xi lanh để nâng hạ bàn ủi; 10. vành răng để quay bàn san trong mặt phẳng ngang.
2. Nguyên lý làm việc của máy san
Trong khi làm việc, thiết bị san hoạt động rất linh hoạt. Cụ thể chúng có những chuyển động sau:
+ Bàn san 4 có thể quay trong mặt phẳng ngang nhờ nó được liên kết với vành răng số 10. Vành răng này sẽ nhận chuyển động quay từ động cơ thủy lực truyền tới qua hộp giảm tốc trục vít - bánh vít, làm cho bàn san có thể quay vòng 360o. Nhờ vậy đến cuối hành trình san, người lái không cần điều khiển quay vòng máy san mà chỉ cần cho bàn san quay 180o rồi cho máy san chạy lùi và việc san đất vấn được tiến hành bình thường như khi máy chạy tiến. Máy san là loại duy nhất trong nhóm máy đào - chuyển đất có thể làm việc khi chạy lùi.
+ Bàn san và khung kéo được dịch chuyển sang hai bên cạnh máy (phải hoặc trái) là nhờ xi lanh số 7. Khung kéo 5 được liên kết với đầu trước khung chính số 2 bằng khớp cầu vạn năng C. Điều đó cho phép khung kéo và bàn san được nâng lên, hạ xuống và dịch chuyển sang hai bên một cách dễ dàng.
+ Bàn san được nâng hạ bởi hai xi lanh số 8. Khác với máy ủi, hai xi lanh này làm việc độc lập nên chúng có thể nghiêng bàn so với phương ngang một góc khá lớn (từ 30o¸ 45o).
Hình 5.17:. Sơ đồ nghiêng bánh trước của máy san
a) Máy san điều khiển bằng cơ khí; b) Máy san điều khiển bằng thủy lực
Khi kết hợp đồng thời các hoạt động nêu trên, máy san là loại duy nhất trong máy làm đất có thể gạt ta luy cho các mặt đường hoặc bờ kênh mương dẫn nước.
+ Khi máy san làm việc trên mặt nghiêng ngang, bánh dẫn hướng phía trước có thể nghiêng đi một góc so với trục đứng của nó (hình 5.17). Nhờ vậy mà tăng được độ ổn định ngang của máy san trong trường hợp này. Góc nghiêng của bánh trước d = 20o¸ 30o.
- Ngoài ra, trên máy san còn có thiết bị làm việc phụ như bàn xới hoặc bàn ủi để có thể sử dụng bàn xới vào việc xới nền đất cứng tạo điều kiện thuận lợi cho bàn san làm việc hoặc đào chuyển đất, vun thành đống nhờ thiết bị ủi. Do đó nâng cao được tính đa năng của máy san. Việc nâng hạ thiết bị phụ này giống như trong máy xới hoặc máy ủi.
Khi san đất, bàn san thường được quay trong mặt phẳng ngang và đặt lệch so với trục dọc của máy một góc j = 40 ¸ 45o. Vì vậy, mặc dù máy san cắt đất và di chuyển thẳng về phía trước nhưng đất chạy dọc theo chiều dài của bàn san và được đổ sang bên cạnh máy. Khi máy san được dùng để rải vật liệu cho ngành làm đường thì nâng bàn san lên khỏi mặt đường và khoảng cách từ mép dưới dao cắt đến mặt đường chính bằng chiều dầy lớp vật liệu cần rải.
Bên cạnh lưỡi san chính có thể lắp thêm lưỡi san phụ để vét rãnh nước hoặc bạt ta luy (hình 5.18).
Lưỡi san có dạng cong đều từ trên xuống dưới với bán kính cong:
R = .
Trong đó: H là chiều cao của lưỡi san, d góc cắt đất của dao cắt. Góc cắt d có thể thay đổi được nhờ một thiết bị được điều khiển bằng tay vì chỉ cần tiến hành thay đổi góc cắt trước khi cho máy thi công
Hình 5.18: Kết cấu lưỡi san
1. Lưỡi san chính; 2. Cánh liên kết lưỡi chính với lưỡi phụ; 3. Lưỡi phụ.
3. Hệ thống điều khiển máy san
Hiện nay hầu hết các máy san trên thế giới đều được điều khiển bằng hệ thống thủy lực..
Hệ thống điều khiển bằng thủy lực của máy san giúp cho bàn san hoạt động linh hoạt hơn bàn ủi. Do đó, nó có một số điểm khác nhau cơ bản so với hệ thống điều khiển bằng thủy lực của máy ủi, cụ thể là:
+ Việc nâng hạ bàn san được thực hiện nhờ hai xi lanh số 3. Hai xi lanh này làm việc độc lập nên hai đầu bàn san có thể chuyển động ngược chiều nhau (đầu này nâng lên, đầu kia hạ xuống). Bởi vậy, bàn san có thể nghiêng so với phương ngang từ 30o¸ 45o.
+ Bàn san nhận được chuyển động quay từ động cơ thủy lực số 5, qua hộp giảm tốc trục vít - bánh vít 5* và một bánh răng nhỏ ăn khớp trong với vành răng lớn (vành răng 10 ở hình 5.16.b). Bàn san được lắp với vành răng này nên nó cũng quay theo vành răng một góc 360o trong mặt phẳng ngang.
Hình 5.19: Sơ đồ hệ thống điều khiển bằng thủy lực của máy san:
1. Bơm dầu; 2 Bình chứa dầu; 3. Xi lanh nâng hạ bàn san; 4. Xi lanh nâng hạ bàn sới (hoặc bàn ủi); 5. Động cơ thủy lực để quay bàn san trong mặt phẳng; 5* Hộp giảm tốc trục vít - bánh vít để quay bàn san; 6. Xi lanh để đưa bàn san sang hai phía; 7. Xi lanh để nghiêng bánh trước; 8. Xi lanh để điều khiển hướng chuyển động của bánh trước khi xe quay vòng; 9. Xi lanh đưa khung kéo sang một phía của máy san; 10. Hệ thống van điều khiển cho dầu đến các xi lanh công tác.
+ Bàn san và khung kéo được đưa sang phải hoặc sang trái so với trục dọc của máy nhờ các xi lanh 6 và 9.
+ Khi máy san làm việc trên bề mặt nghiêng ngang thì các bánh trước dẫn hướng được nghiêng đi một góc phù hợp với góc nghiêng của bề mặt làm việc nhờ xi lanh số 7, do đó làm tăng độ ổn định ngang của máy khi làm việc trong trường hợp này. Xi lanh số 8 để trợ lực cho cơ cấu lái.
III.Xác định năng suất máy san
Năng suất máy san phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố; Các thông số cơ bản của máy như công suất động cơ, lực kéo tiếp tuyến trên bánh xe chủ động, các kích thước hình học của bàn san như chiều dài, chiều cao, tốc độ làm việc của máy, chiều dài vùng san, biện pháp quản lý và tổ chức thi công cũng như các điều kiện làm việc khác.
1. Xác định năng suất máy san theo đơn vị m3/h
Năng suất sử dụng của máy san được xác định theo công thức:
Q = , m3/h
Trong đó:
L- Chiều dài vùng san, km;
F- Diện tích tiết diện lớp đất cắt sau một lần san, m2. F được xem như không thay đổi trong suốt quãng đường san đất.
ktg- Hệ số sử dụng thời gian; ktg = 0,8 ¸ 0,9;
n1, n2, n3 - Số lần di chuyển theo một hướng để cắt đất, chuyển đất và san tinh để đạt được độ phẳng theo yêu cầu.
v1, v2, v3 - Các tốc độ tương ứng, km/h.
tq - Thời gian một lần quay đầu máy; tq = (0,08 ¸ 0,1)h. Nếu cuối hành trình san không quay đầu máy mà quay bàn san 180o, thì thời gian quay tq sẽ giảm và bằng một nửa thời gian quay đầu máy san.
2. Xác định năng suất máy san theo m2/h
Trong trường hợp này có thể áp dụng công thức tính năng suất máy ủi vạn năng khi san đất:
Q' = , m2/h
Trong đó: L- Chiều dài vùng san, m;
L1- Chiều dài bàn san, m;
a- Góc tạo bởi bàn san và phương di chuyển của máy, thường a = 40¸50o;
C- Chiều rộng của phần bàn san trùng lên nhau giữa hai lần san, C = (0,2 ¸ 0,3)m.
n- Số lần san tại một tuyến để đạt được độ phẳng theo yêu cầu.
v- Tốc độ di chuyển của máy khi san, m/s
tq- Thời gian một lần quay bàn san 180o; hoặc quay đầu máy.
§ 5.5. MÁY XÚC MỘT GẦU
I. KHÁI NIỆM CHUNG
1) Công dụng:
Máy xúc một gầu hay còn gọi là máy đào một gầu là một trong những loại máy chủ đạo trong công tác làm đất nói riêng và trong công trình xây dựng nói chung. Máy xúc một gầu làm nhiệm vụ khai thác đất và đổ vào phương tiện vận tải hoặc chúng tự vân chuyển nếu cự ly vận chuyển không lớn như đào kênh mương, móng vv... Máy xúc một gầu đảm nhiệm từ 50 – 70% khối lượng công tác bốc xúc đất.
Máy xúc một gầu làm việc theo chu kỳ gồm các nguyên công:
- đào và tích đất vào gầu
- nâng gầu lên và quay tới vị trí cần đổ
- đổ vào phương tiện vận tải hoặc đổ thành đống.
Ngoài chức năng đào xúc đất khi ta thay đổi các bộ phận công tác vào máy cơ sở máy có thể thực hiện các chức năng khác như máy cần trục, máy đóng cọc ...
2) Phân loại: Máy xúc một gầu có thể phân loại theo các dấu hiệu sau:
- theo công dụng của máy
- theo cơ cấu di chuyển
- theo kiểu dẫn động điều khiển gầu
- theo kiểu treo gầu
a) Theo công dụng của máy ta có thể chia máy thành 02 loại
- máy xúc một gầu đa chức năng: đa số các loại máy xúc hiện nay là máy xúc đa chức năng tức là khi ta thay đổi bộ phận công tác vào máy cơ sở máy có thể thực hiện các chức năng khác như máy cần trục, máy đóng cọc ...
- máy xúc một gầu chuyên dùng : chỉ có chức năng duy nhất là bốc xúc đất, ta thường gặp chúng tại các công trường xây dựng tuy nen giao thông hoặc Nhà máy thuỷ điện.. trên các công trương khai thác than lộ thiên như ЭКГ-5А, ЭКГ-8Й & ЭКГ-10
b) Theo cơ cấu di chuyển máy xúc một gầu được chia thành những nhóm sau:
- Loại bánh lốp: loại này cơ động phù hợp với các công trình phân tán có khối lượng bốc xúc không lớn
- loại bánh xích: đây là loại làm việc ổn định, thể tích gầu bốc có thể tích khác nhau phù hợp với các công trường có khối lượng bốc xúc lớn
- Ngoài 02 loại liệt kê trên ta còn thấy có loại bánh sắt, loại di chuyển bằng cơ cấu tự bước và loại đặt trên phao, tuy nhiênít gặp hơn
c) Theo cơ cấu điều khiển dẫn động gầu, máy xúc một gầu có thể được chia thành 02 nhóm sau:
- Loại điều khiển dẫn động gầu kiểu cơ khí, tức là bằng puli, tời và cáp như ЭКГ-5А, ЭКГ-8Й & ЭКГ-10 của LB. Nga
- Loại máy xúc thuỷ lực với dẫn động điều khiển gầu bằng các xi lanh thuỷ lực.
d) Theo kiểu treo gầu
- máy xúc gầu thuận, còn gọi là máy xúc gầu ngửa
- máy xúc gầu nghịch, còn gọi là máy xúc gầu sấp
- máy xúc gầu quoăng, còn gọi là máy xúc gầu
- máy xúc gầu ngoạm
- máy xúc gầu bào
II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
1. Máy xúc gầu thuận dẫn động thuỷ lực
a) Cấu tạo:
Hình 5.20: Sơ đồ cấu tạo máy xúc gầu thuận dẫn động thuỷ lực
1. Cơ cấu di chuyển; 2. Cơ cấu quay;3. Bàn quay; 4. Xi lanh nâng hạ cần; 5. Cần; 6. Xi lanh quay gầu;; 7.Gầu xúc; 8. Tay cần; 9. Xi lanh co duỗi tay cần; 10. Buồng điều khiển; 11. Động cơ; 12. Đối trọng.
Kết cấu của máy xúc một gầu dẫn động thuỷ lực gồm hai thành phần chính: phần máy cơ sở (máy kéo bánh xích) và bộ phận công tác (thiết bị làm việc).
Phần máy cơ sở, bao gồm: Cơ cấu di chuyển 1 là loại di chuyển bằng xích; Cơ cấu quay 2; Bàn quay 3 ở trên đó lắp toàn bộ các cơ cấu, bộ truyền động, thiết bị làm việc, thiết bị điều khiển; Cabin 10 nơi tập trung điều khiển các hoạt động của cả máy; Động cơ 11 là động cơ điezel, cung cấp năng lượng cho các cơ cấu khác làm việc. Đối trọng 12 làm nhiệm vụ cân bằng tĩnh của máy.
Phần thiết bị công tác: Cần máy 5, có kết cấu phụ thuộc vào cỡ máy, chân cần được lắp khớp bản lề với bàn quay, đầu cần liên kết với tay cần cũng bằng khớp bản lề, cần được nâng lên hạ xuống nhờ xi lanh thuỷ lực 4, tay cần một đầu liên kết với cần và đầu kia liên kết với gầu 7, cần co duỗi nhờ xi lanh 9, gầu 7 quay được quanh khớp liên kết với tay gầu nhờ xi lanh 6.
b) Nguyên lý làm việc của máy:
Máy làm việc ở nơi nền đất cao hơn mặt bằng đứng của máy. Đất được xả qua miệng gầu nhờ có xi lanh 6. Nhưng có những máy đất xả qua đáy gầu nhờ xi lanh thuỷ lực mở đáy gầu. Máy làm việc theo chu kỳ, một chu kỳ làm việc của máy bao gồm những nguyên công sau:
Máy đến vị trí làm việc. Hạ gầu và đưa gầu về vị trí sát máy, tiếp xúc với nền đất vị trí I (hình 15.20). Cho gầu chuyển động từ vị trí I, II, III. Nhờ xi lanh 9 hoặc kết hợp với xi lanh 4. Gầu tiến hành cắt đất và tích đất vào gầu. Đến vị trí III coi như gầu đã đầy đất và kết thúc quá trình cắt đất. Đưa gầu ra khỏi tầng đào nhờ xi lanh 4. Quay máy về vị trí xả đất nhờ cơ cấu quay 2. Đất có thể xả thành đống hoặc xả trực tiếp vào phương tiên vận chuyển. Đất được xả ra qua miệng gầu nhờ xi lanh 6. Quay máy về vị trí làm việc với một chu kỳ tiếp hoàn toàn tương tự.
2. Máy xúc gầu nghịch dẫn thuỷ lực:
a) Cấu tạo:
Kết cấu của máy gồm hai phần chính: phần máy cơ sở (máy kéo xích) và phần thiết bị công tác (thiết bị làm việc).
Trên hình 5.21 phần máy cơ sở gồm: Cơ cấu di chuyển (1) chủ yếu di chuyển máy trong công trường. Nếu cần di chuyển máy với cự ly lớn phải có thiết bị vận chuyển chuyên dùng. Cơ cấu quay (2) dùng để thay đổi vị trí của gầu trong mặt phẳng ngang trong quá trình đào và xả đất. Trên bàn quay (3) người ta bố trí động cơ, các bộ truyền động cho các cơ cấu,…Ca bin (10) nơi tập trung cơ cấu điều khiển toàn bộ hoạt động của máy. Đối trọng (12) là bộ phận cân bằng bàn quay và ổn định của máy.
Phần thiết bị công tác: Cần (9) một đầu được ghép khớp bản lề với bàn quay còn đầu kia được lắp khớp bản lề với tay gầu. Cần được nâng lên hạ xuống nhờ xilanh (4). Điều khiển gầu xúc (5) nhờ xilanh (6). Gầu thường được lắp thêm các răng để làm việc trên nền đất cứng.
Hình 5.21: Sơ đồ cấu tạo máy xúc gầu nghịch dẫn động thuỷ lực
1 – cơ cấu di chuyển; 2 – cơ cấu quay; 3 – bàn quay; 4 – XLTL nâng hạ cần; 5 – gầu ; 6 – XLTL điều khiển gầu; 7 – tay gầu; 8 – XLTL điều khiển tay gầu; 9 – cần; 10 – ca bin; 11 - động cơ đốt trong; 12 - đối trọng.
b) Nguyên lý làm việc:
Máy khai thác ở nền đất thấp hơn mặt bằng đứng của máy (cũng có những trường hợp máy khai thác đất ở nơi cao hơn, nhưng nền đất mềm và chỉ có xilanh quay gầu để cắt đất). Đất được xả qua miệng gầu. Máy làm việc theo chu kỳ và một chu kỳ làm việc của máy bao gồm những nguyên công sau:
Máy đến vị trí làm việc. Đưa gầu vươn xa máy và hạ xuống, răng gầu tiếp xúc với nền đất (vị trí I hình 5.21 ). Gầu tiến hành cắt đất và tích đất vào gầu từ vị trí I đến II nhờ xi lanh 8 hoặc kết hợp với xilanh 4.
Quỹ đạo chuyển động của răng gầu trong quá trình cắt đất là một đường cong. Chiều dày phoi cắt thông thường thay đổi từ bé đến lớn. Vị trí II gầu đầy đất và có chiều dày phoi đất lớn nhất. Đưa gầu ra khỏi tầng đào và nâng gầu lên nhờ xilanh 4. Quay máy về vị trí xả đất nhờ cơ cấu quay 2. Đất có thể xả thành đống hoặc xả vào phương tiện vận chuyển. Đất được xả ra khỏi miệng gầu nhờ xilanh 6. Quay máy về vị trí làm việc tiếp theo với một chu kỳ tiếp hoàn toàn tương tự.
III. NĂNG SUẤT MÁY XÚC MỘT GẦU:
Ns = .q.Kđ.. Nck; m3/h
Trong đó:
· q – dung tích hình học của gầu, m3
· Kđ - hệ số đầy gầu, Kđ = 0,8 - 1,05.
· Kt - hệ số tơi của đất = 1,08 ¸ 1,45 ;
· Ktg – hệ số sử dụng thời gian = 0,8 ¸ 0,9
· Nck – số chu kỳ máy làm được trong 01 giờ.
IV. CÁC BIỆN PHÁP TĂNG NĂNG SUẤT:
Để đảm bảo năng suất cao phải đua ra giải pháp thi công hợp lý, chọn chế độ làm việc và các giải pháp kỹ thuật tối ưu cho máy, ngoài ra thợ máy cần lưu ý thêm:
+ Chọn đường cong khai thác đất hợp lý;
+ Kết hợp các thao tác có thể vận hành đồng thời;
+ Bố trí phương tiện vận tải đứng ở nơi có góc quay nhỏ nhất;
+ Nừu góc quay lớn hơn 1500 thì cho toa máy quay trọn vòng 3600 khi xả đất.
§ 5.6. MÁY ĐẦM ĐẤT
I. KHÁI NIỆM CHUNG:
Đất sau khi được đào đắp để làm nền móng cho các công trình xây dựng, cầu đường, thuỷ lợi... thường không đảm bảo độ lèn chặt cần thiết. Đầm đất làm cho đất được nén chắc lại, khối lượng riêng và độ bền của đất tăng lên để đủ sức chịu tác dụng của tải trọng, chống lún, nứt nẻ...
Muốn cho nền đất chịu được tải lớn khi có ngoại lực tác dụng thì đất phải được đầm lèn tự nhiên hoặc nhân tạo. Đầm tự nhiên là do người, máy móc đi lại (không vì mục đích đầm lèn) và mực tác dụng. Kiểu đầm này thường phải có thời gian dài và cường độ chịu tải của nền đất không theo ý muốn.
Chất lượng của nền đất sau khi đầm chủ yếu phụ thuộc vào ba yếu tố; thời gian đầm và độ ẩm.
Trong quá trình đầm cần chú ý rằng ứng suất lớn nhất sinh ra trong nền đất (do ngoại lực) không vượt quá giới hạn cho phép. Nếu vượt quá sẽ dẫn đến phá vỡ cấu trúc của nền đất đầm và trên bề mặt sẽ để lại những lượn sóng nhấp nhô. Vì sau mỗi lượt đầm, giới hạn bền của đất lại tăng, do đó cần tăng dần áp lực tiếp xúc; cho nên khi đầm sơ bộ dùng máy hoặc lực và đập nhẹ, khi kết thúc cần dùng loại máy đầm nặng hoặc lực và đập lớn.
Trong quá trình đầm, sự biến dạng của nền đất bao giờ cũng tiến triển theo thời gian. Khi có lực tác dụng đột ngột, thời gian đất ở trạng thái nén căng là rất nhỏ so với thời gian cần thiết để biến dạng hoàn toàn. Vì vậy, để đạt được chất lượng của nền đất sau khi đầm, cần tác dụng lực lâu hoặc nhiều lần.
Ngoài hai yếu tố lực và thời gian, có thể chủ động khắc phục được bằng cách chọn lực và tốc độ đầm hợp lý tuỳ theo loại đất. Nhưng yếu tố là độ ẩm là khó khăn khắ phục nhất. Cho nên đối với đất khô thì phải tưới thêm nước, đối với đất ướt phải đợi cho đất ráo nước, tạo ra độ ẩm tối ưu cho đầm.
Hiện nay tất cả các loại máy đầm đều dựa trên các phương pháp đầm đất cơ bản, đầm đất do lực tĩnh, đầm do rung động và đầm do lực động (hình 5.22).
Đất nén bằng lực tĩnh (h. 5.22..a): đất được đầm là do trọng lượng bản thân, máy đầm truyền qua quả lăn cứng trơn, lu chân cừu hay bánh lốp chuyển động trên bề mặt lớp đất rải với độ dày nhất định. Trong quá trình đầm đất lực đầm không đổi. Đầm đất bằng tải trọng động (h.5.22.b): đất được đầm nhờ động năng của quả đầm khi rơi. Lực tác dụng lên đất thay đổi theo khoảng cách H. Còn đầm đất bằng rung động (h. 5.22.c): máy đầm truyền cho đất dao động làm cho các hạt đất chuyển động tương đối với nhau và liên kết chặt lại. Trong trường hợp này, khác với đầm đất bằng tải trọng động là tần số rung của đầm lớn nhưng năng lượng đầm nén nhỏ.
Chất lượng đầm nén được đánh giá bằng khối lượng riêng, độ bền, và mômen biến dạng của đất sau khi đầm.
Hình 4.22: Sơ đồ nguyên lý đầm:
a, Lực tĩnh; b, Lực động; c, Lực rung động.
II. Lu bánh cứng trơn
Lu bánh cứng trơn là loại máy đầm đơn giản nhất (hình 5.23.a), có thể kéo theo hoặc tự hành. Loại lu này gồm quả lăn bằng thép trơn 5, khung 3 và móc kéo vào 1. Quả lăn liên kết với khung bằng ổ trục 4. Qua nắp gia tải 7 có thể đổ cát vào trong quả lăn để tăng áp lực lên đất khi cần thiết. Trên khung còn lắp bộ phận gạt đất dính 6. Loại này dùng máy kéo hoặc đầu kéo để kéo theo. Lu bánh cứng trơn có chiều sâu đầm nhỏ (0,15 - 0,20m). Bề mặt đất đắp, sau khi đầm dễ trở thành nhẵn mịn làm cho lớp đất đắp tiếp theo khó dính kết với bề mặt đất lớp dưới. Sức bám của máy kém, máy cồng cồng, nặng và chậm, chỉ phù hợp khi đầm bề mặt đất có lẫn đá, trong thi công đường ô tô, đầm những lớp đất hoàn thiện kể cả lớp áo đường bê tông nhựa.
III. Lu chân cừu
Lu chân cừu (h..5.23.b) thường là loại kéo theo. Khác với lu bánh trơn là trên bề mặt lu có hàn vấu 9 với số lượng và trình tự nhất định. Chiều sâu ảnh hưởng lớn so với lu cứng bánh trơn và lu bánh lốp. Đặc biệt hiệu quả khi đầm đất dính, nhưng độ ẩm được quy định chặt chẽ. Loại này dùng nhiều trong thuỷ lợi. Năng suất của máy đầm chân cừu cao, nền đất đắp nhiều lớp nhưng vẫn đảm bảo một thể thống nhất.
Để đầm bề mặt rộng có thể lắp liên tiếp hai hay năm quả lăn bằng một giàn kéo chung (h.5.23.c).
IV. Lu bánh lốp
Lu bánh lốp có thể tự hành (h.5.23.e) hoặc kéo theo (h.5.23.d) gồm một khung 3 tỳ lên cơ cấu yên ngựa 2 của đầu kéo 1, hoặc nối trực tiếp bằng móc kéo 12 với máy kéo hay ô tô. Các lốp xe 7 được lắp thành một hoặc hai hàng trên một trục hoặc hai trục. Thùng xe chứa đất, cát, đá hoặc bằng gang hay bê tông đúc sẵn (h.5.23.d) hoặc bằng nhiều tấm gang, mà có thể lấy ra hay lắp vào dễ dàng để điều chỉnh lực đầm. Máy có tốc độ làm việc lớn và năng suất cao, thích ứng với mọi loại đất (kể cả mặt đường bê tông - asphalt) do tăng giảm được khối lượng máy và áp suất trong lốp. Xi lanh 4 làm nhiệm vụ điểu khiển (lái) xe lu (h.5.23.e). Chiều sâu đầm lớn so với lu bánh cứng trơn, có thể đạt từ 40 đến 45cm.
H×nh 5.23: C¸c lo¹i lu
V. Lu rung tự hành
Trên hình 5.23.g là sơ đồ động học của lu rung tự hành. Loại lu rung này là loại máy kết hợp cả hai phương pháp đầm: đầm tĩnh và đầm rung. Nó có hai bánh lăn, một bánh dẫn hướng phía trước, bánh chủ động phía sau 5 bên trong được trang bị bộ gây rung 4 bổ sung thêm lực xung kích khi cần thiết nếu đóng khớp nối 2. Tuy khối lượng máy nhỏ nhưng chiều sâu đầm lớn nhờ lực xung kích của bộ gây rung hỗ trợ thêm. Bộ gây rung có thể là bánh hoặc trục lệch tâm được dẫn động bằng bộ truyền cơ khí 3 (hay động cơ thuỷ lực) dẫn động từ động cơ diezel 1 (h.5.23.g) của lu rung tự hành hoặc kéo theo, hoặc bằng động cơ riêng đặt trên lu kéo theo. Lu rung có thể áp dụng trên cả lu bánh trơn và lu chân cừu.
VI. Máy đầm động
Cơ cấu công tác của máy là một quả đầm rơi, bởi vậy còn có thể gọi là máy đầm rơi (h.5.24).
Quả đầm trong các máy đầm rơi phổ biến là gang và bê tông cốt thép. Chiều sâu đầm đất (dính hoặc đất không dính) theo từng lớp, sâu 1 - 1,5m và không đòi hỏi độ ẩm chặt chẽ lắm, khô quá hoặc ướt quá đều đầm được, nhưng năng suất đầm không cao.
Hình 5.24: Máy đầm động
a, So đồ cấu tạo; b, Sơ đồ động học của cơ cấu dẫn động bộ công tác:
1 hộp giảm tốc; 2 - thanh dẫn; 3 - tấm gang; 4,9 - giảm chấn; 5 - khớp nối mômen giới hạn; 6 - cơ cấu nâng; 7 - cáp; 8 - động cơ trang 103)
VII. Máy đầm rung
Máy làm việc nhờ lực ly tâm, có hiệu quả đối với đất rời có kích thước hạt khác nhau và lực liên kết nhỏ. Vì vậy nó thích hợp nhất đối với đất cát, đá cát, đá dăm nhỏ, sỏi. Còn đất dính và khô như đất sét thì dùng máy đầm rung không thích hợp. Máy đầm rung có hai loại: tự hành nhờ động cơ di chuyển hoặc nhờ lực cản định hướng và loại không tự hành. ở loại máy không tự hành, máy chỉ rung động thuần tuý, máy muốn di chuyển phải nhờ đầu kéo hoặc người kéo (đẩy).
Hình 5.25. Máy đầm rung:
a, Hình chung; b, Sơ đồ làm việc khi đứng yên; c, Khi tiến; d, Khi lùi
Khi sử dụng các loại máy này thì độ ẩm của đất đòi hỏi phải lớn hơn khi sử dụng các loại máy đầm tĩnh và động khoảng từ 10 đến 12%. Bộ phận chính của máy là bàn đầm 1 (h. 5.25.), dao động của bàn đầm do bộ phận bánh lệch tâm 2 tao ra. Khi thay đổi vị trí của bộ gây rung so với bàn đầm sẽ xuất hiện thành phần nằm ngang của lực Q làm máy có thể tự di chuyển được theo hướng của thành phần lực này. Động cơ đặt trên vỏ che được cách ly với bàn đầm bằng lò xo hoặc đệm cao su. Nhờ bộ truyền đai, truyền chuyển động quay cho bộ gây rung đặt trên bàn rung.
Để điều khiển máy đầm dùng tay đẩy gắn trên vỏ đầm và cũng được cách ly với bàn đầm bộ giảm chấn.
VIII. Năng suất máy đầm
1. Đối với máy đầm tĩnh và máy đầm rung: Có thể tính năng suất kỹ thuật theo công thức sau:
Q = 1000.(B - b).h; m3/h
Trong đó: B - chiều rộng vệt đầm bằng chiều rộng máy lu, bằng chiều rộng bàn đầm, m;
b - Khoảng cách trùng nhau giữa hai vệt đầm (b = 0,1 ¸ 1,15m)
h - Chiều sâu tác dụng của đầm, m;
v - Vận tốc di chuyển máy khi đâm, km/h;
n - Số lần đầm trên một chỗ
2. Đối với máy đầm động học (đầm rơi)
Q = 60.m.(a - b); m3/h
Trong đó: m - Số lần rơi của đầm trong một phút, ph-1
a - Diện tích vệt đầm, m2;
b - Diện tích vệt trùng nhau giữa hai vệt đầm, m2;
h - Chiều sâu tác dụng của đầm, m;
n - Số lần rơi của đầm tại một chỗ
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro