Tài liệu Giáo trình máy xây dựng

  • Số trang: 117 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 383 |
  • Lượt tải: 2
tranvantruong

Đã đăng 3224 tài liệu

Mô tả:

giáo trình máy xây dựng
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BÀI GIẢNG MÁY XÂY DỰNG (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Theo chương trình 150 TC hay 180 TC hoặc tương đương Số tín chỉ: 02 Thái Nguyên, năm 2011 Trang 9 MỤC LỤC Nội dung Trang * Muc lục ............................................................................................................................. 5 * Đề cƣơng chi tiết học phần ............................................................................................. 6 Chƣơng I. ĐẠI CƢƠNG VỀ MÁY XÂY DỰNG ............................................................ 9 1.1. Khái niệm và phân loại .................................................................................................. 9 1.2. Cấu tạo và yêu cầu chung ............................................................................................. 9 1.3. Phƣơng hƣớng phát triển ............................................................................................. 10 Chƣơng II. CƠ SỞ TÍNH TOÁN MÁY XÂY DỰNG.................................................... 11 2.1. Tải trọng trên máy xây dựng ....................................................................................... 11 2.2. Vật liệu thƣờng dùng trong chế tạo máy xây dựng ..................................................... 14 2.3. Phƣơng pháp tính toán các chi tiết và các cụm chi tiết máy xây dựng ....................... 15 Chƣơng III. HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG TRONG MÁY XÂY DỰNG .......................... 18 3.1. Khái niệm và các phƣơng thức dẫn động trên máy xây dựng ..................................... 18 3.2. Thiết bị động lực trên máy xây dựng (động cơ điện, động cơ đốt trong) ................... 19 3.3. Các hệ truyền động đặc trƣng trong máy xây dựng .................................................... 20 Chƣơng IV. CÁC CHI TIẾT VÀ CỤM CHI TIẾT CÓ CÔNG DỤNG CHUNG TRONG MÁY XÂY DỰNG ............................................................................................ 26 4.1. Cáp thép (cấu tạo, cách tính chọn, puly và palăng cáp) .............................................. 26 4.2. Xích (xích hàn, xích bản lề) ........................................................................................ 33 4.3. Thiết bị dừng và phanh (thiết bị dừng, các loại phanh má, phanh đai, phanh tự động) ................................................................................................................................... 34 4.4. Thiết bị tựa quay (thiết bị tựa quay trên cột, vòng tựa quay) ...................................... 47 Chƣơng V. CÁC CƠ CẤU THƢỜNG GẶP TRONG MÁY XÂY DỰNG ................. 51 5.1. Cơ cấu nâng (cấu tạo, cách tính toán) ......................................................................... 51 5.2. Cơ cấu di chuyển (cấu tạo, sơ lƣợc về cách tính) ........................................................ 65 5.3. Cơ cấu quay (cấu tạo, sơ lƣợc về cách tính) ................................................................ 74 5.4. Cơ cấu thay đổi tầm với (cấu tạo, sơ lƣợc về cách tính) ............................................. 76 Chƣơng VI. CÁC PHƢƠNG TIỆN VẬN CHUYỂN TRONG XÂY DỰNG ............... 79 6.1. Đặc điểm chung ........................................................................................................... 79 6.2. Ôtô vận tải, máy kéo, đầu kéo ..................................................................................... 79 6.3. Các phƣơng tiện vận chuyển chuyên dùng .................................................................. 80 6.4. Máy vận chuyển liên tục .............................................................................................. 83 Chƣơng VII. GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI MÁY VÀ THIẾT BỊ XÂY DỰNG ........ 91 7.1. Máy nâng ..................................................................................................................... 91 7.2. Máy làm đất ................................................................................................................. 94 7.3. Thiết bị gia cố nền móng ............................................................................................ 107 * Ngân hàng câu hỏi ........................................................................................................ 117 * Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 119 Trang 10 ĐỀ CƢƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN 1. Tên học phần: Máy xây dựng (MS: MEC308) 2. Số tín chỉ: 2 3. Trình độ cho sinh viên năm thứ: 3 4. Phân bổ thời gian: 2(2/1/4)/12 - Lên lớp thuyết: 24 tiết chuẩn; - Thảo luận: 12 tiết/2 = 6 tiết chuẩn. 5. Các học phần học trƣớc: Vẽ kỹ thuật, Sức bền vật liệu. 6. Học phần thay thế, học phần tƣơng đƣơng: Không 7. Mục tiêu của học phần: Trang bị các khái niệm cơ bản về máy xây dựng, những kiến thức về cấu tạo, nguyên lý làm việc cũng nhƣ cách tính toán thiết kế những bộ phận chính của các chủng loại máy và thiết bị chủ yếu dùng trong thi công xây dựng để có thể khai thác, sử dụng vận hành cũng nhƣ sửa chữa thay thế, chế tạo các thiết bị đó trong thực tế. 8. Mô tả vắn tắt nội dung học phần: Khái niệm chung về máy xây dựng, các chi tiết và cụm chi tiết có công dụng chung trong máy xây dựng, các loại máy và thiết bị chủ yếu dùng trong thi công xây dựng. 9. Nhiệm vụ của sinh viên: - Dự lớp ≥ 80% tổng số thời lƣợng của học phần - Chuẩn bị thảo luận. - Bài tập. 10. Tài liệu học tập: - Sách, giáo trình chính: [1]. Đặng Thế Hiển, Máy xây dựng, tập I-II, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 1991. [2]. Vũ Liêm Chính, Phạm Quang Dũng, Trƣơng Quốc Thành, Cơ sở Thiết kế máy máy xây dựng, Nhà xuất bản Xây dựng, 2002. [3]. Nguyễn Văn Hùng, Phạm Quang Dũng, Nguyễn Thị Mai, Máy xây dựng, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006. [4]. Nguyễn Văn Hùng; Máy và thiết bị xây dựng, Nhà xuất bản Xây dựng, 2001. [5]. Nguyễn Đăng Cƣờng (chủ biên), Máy nâng chuyển và thiết bị cửa van; Nhà xuất bản Xây dựng, 2003. [6]. Trƣờng Quốc Thành (chủ biên), Máy và thiết bị nâng, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 1999. [7]. TS Trần Thọ, Giáo trình Máy nâng chuyển, Trƣờng ĐH Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên, 1995. [8]. ThS. Hồ Ký Thanh, ThS. Trần Thế Quang, Giáo trình Máy nâng chuyển, Trƣờng ĐH Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên, 2009. Trang 11 - Sách tham khảo: [9]. Trần Văn Tuấn, Nguyễn Văn Hùng, Nguyễn Hoài Nam, Khai thác máy xây dựng, NXB Giáo dục, Hà Nội 1996. [10]. Nguyễn Đình Thuận, Sử dụng máy xây dựng, Nhà xuất bản Giao thông vận tải, Hà Nội, 1995. 11. Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên và thang điểm: * Tiêu chuẩn đánh giá - Chuyên cần; - Thảo luận, bài tập; - Kiểm tra giữa học phần; - Thi kết thúc học phần. * Thang điểm + Điểm đánh giá bộ phận chấm theo thang điểm 10 với trọng số nhƣ sau: - Chuyên cần: là điều kiện cần thiết để đƣợc dự thi kết thúc học phần. - Thảo luận, bài tập: 20% - Kiểm tra giữa học phần: 20% + Thi kết thúc học phần: 60%. 12. Nội dung chi tiết học phần: (Lịch trình giảng dạy) Tài liệu Hình Tuần học tập, Nội dung thức thứ tham học khảo 1 [1], [2], Giảng Chƣơng I. Đại cƣơng về máy xây dựng [3], [4] 1.1. Khái niệm và phân loại 1.2. Cấu tạo và yêu cầu chung 1.3. Phƣơng hƣớng phát triển Chƣơng II. Cơ sở tính toán máy xây dựng 2.1. Tải trọng trên máy xây dựng 2.2. Vật liệu thƣờng dùng trong chế tạo máy xây dựng 2.3. Phƣơng pháp tính toán các chi tiết và các cụm chi tiết máy xây dựng 2.4. Giới thiệu phƣơng pháp tính kết cấu kim loại máy xây dựng Chƣơng III. Hệ thống dẫn động trong máy xây dựng 3.1. Khái niệm và các phƣơng thức dẫn động trên máy xây dựng 3.2. Thiết bị động lực trên máy xây dựng (Động cơ điện, động cơ đốt trong) 3.3. Các hệ truyền động đặc trƣng trong máy xây dựng 2,3 [1], [2], Giảng Chƣơng IV. Các chi tiết và cụm chi tiết có công dụng Trang 12 4 chung trong máy xây dựng 4.1. Cáp thép (cấu tạo, cách tính chọn, puly và palăng cáp) 4.2. Xích (xích hàn, xích bản lề) 4.3. Thiết bị dừng và phanh (thiết bị dừng, các loại phanh má, phanh đai, phanh tự động) 4.4. Thiết bị tựa quay (thiết bị tựa quay trên cột, vòng tựa quay) Thảo luận chƣơng II, III, IV 7 Chƣơng V. Các cơ cấu thƣờng gặp trong máy xây dựng 5.1. Cơ cấu nâng (cấu tạo, cách tính toán) 5.2. Cơ cấu di chuyển (cấu tạo, sơ lƣợc về cách tính) 5.3. Cơ cấu quay (cấu tạo, sơ lƣợc về cách tính) 5.4. Cơ cấu thay đổi tầm với (cấu tạo, sơ lƣợc về cách tính) Thảo luận chƣơng V 8 KIỂM TRA GIỮA KỲ 9 Chƣơng VI. Các phƣơng tiện vận chuyển trong xây dựng 6.1. Đặc điểm chung 6.2. Ôtô vận tải, máy kéo, đầu kéo 6.3. Các phƣơng tiện vận chuyển chuyên dùng 6.4. Máy vận chuyển liên tục Chƣơng VII. Giới thiệu một số loại máy và thiết bị xây dựng 7.1. Máy nâng 7.1.1. Khái niệm và phân loại 7.1.2. Cấu tạo một số cơ cấu nâng: kích, tời, palăng, thang nâng, cần trục... Thảo luận chƣơng VI 5,6 10 11 [3], [4], [5], [6], [7], [8] [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8] [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8] Thảo luận Giảng [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8] Thảo luận [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10] Giảng [1], [2], [3], [4], [9], [10] Giảng [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10] Thảo luận Trang 13 13 7.2. Máy làm đất 7.2.1. Khái niệm và phân loại 7.2.2. Giới thiệu một số máy làm đất: máy đào đát, máy đầm đất... 7.3. Thiết bị gia cố nền móng 7.3.1. Khái niệm và phân loại 7.3.2. Giới thiệu một số thiết bị gia cố nền móng: Búa đóng cọc, máy khoan cọc nhồi, máy cắm bấc thấm... Thảo luận chƣơng VII và ôn tập 14 Tuần dự trữ 12 [1], [2], [3], [4], [9], [10] Giảng [1], [2], [3], [4], [9], [10] Thảo luận Trang 14 CHƢƠNG I. ĐẠI CƢƠNG VỀ MÁY XÂY DỰNG * Nội dung chƣơng I nhằm giới thiệu về các khái niệm cơ bản, cách phân loại máy xây dựng, cấu tạo chung và các yêu cầu của máy xây dựng. * Yêu cầu sinh viên cần nắm đƣợc các kiến thức: 1. Khái niệm và phân loại máy xây dựng, lấy ví dụ minh họa cho từng loại; 2. Cấu tạo và các yêu cầu chung của máy xây dựng. 1.1. Khái niệm và phân loại 1.1.1. Khái niệm Máy xây dựng là danh từ chung chỉ các loại máy móc và thiết bị phục vụ cho các công tác xây dựng cơ bản nhƣ các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải, bến cảng, thuỷ lợi… 1.1.2. Phân loại máy xây dựng Máy xây dựng rất đa dạng về chủng loại, tính năng kỹ thuật, phƣơng thức kỹ thuật, phƣơng thức làm việc … nên có nhiều cách phân loại khác nhau, tuy nhiên chúng thƣờng đƣợc phân loại theo tính chất thi công hay công dụng nhƣ sau: 1. Tổ máy phát lực: để cung cấp động lực cho các máy khác làm việc nhƣ động cơ đốt trong, động cơ điện, động cơ thuỷ lực … tổ hợp động cơ đốt trong - bơm - động cơ thuỷ lực… 2. Máy vận chuyển: để vận chuyển vật liệu hàng hóa và chia ra: - Máy vận chuyển ngang: hƣớng vận chuyển song song với mặt đất, vận chuyển theo chu kỳ; di động trên đƣờng bộ nhƣ ô tô, máy kéo; di động trên đƣờng sắt nhƣ: xe lửa, xe goòng; di động trên mặt nƣớc nhƣ xà lan, tàu thuỷ; di động trên không nhƣ máy bay vận tải, trực thăng…; - Máy nâng chuyển: hƣớng vận chuyển thẳng đứng, nghiêng hoặc lên cao nhƣ kích, tời, pa lăng, cần trục, thang máy chở ngƣời trong khi thi công… Ngoài ra nó còn có thể có cơ cấu dịch chuyển ngang; - Máy vận chuyển liên tục: hƣớng vận chuyển có thể ngang, nghiêng, hay thẳng đứng nhƣng đặc điểm là vật phẩm đƣợc vận chuyển thành dòng liên tục và ổn định nhƣ băng tải, xích tải, guồng tải, vít tải…; - Máy xếp dỡ: thƣờng vận chuyển ở cự ly ngắn, chủ yếu làm công tác xếp dỡ, bốc xúc ở các bến cảng, nhà kho, bãi vật liệu, … nhƣ các loại xe nâng hàng, máy xúc lật, máy xếp dỡ hàng cồng kềnh, công-ten-nơ… 3. Máy làm đất: gồm các loại máy phục vụ các khâu thi công đất, đá nhƣ các máy làm công tác chuẩn bị (phát cây, nhổ gốc, xới đất, …), máy đào đất (một gầu và nhiều gầu), máy đào - chuyển đất (máy ủi, máy cạp, máy san, …), và các loại máy đầm nén đất; 4. Máy gia công đá: phục vụ cho việc nghiền, sàng và rửa sỏi, đá, cát nhƣ các loại máy nghiền, các máy sàng rung, máy rửa đá,…; 5. Máy phục vụ cho công tác bê-tông và bê-tông cốt thép: máy trộn, vận chuyển bêtông, đầm bê-tông, các loại máy gia công cốt thép (cắt, uốn, hàn, …); 6. Máy gia cố nền móng: gồm các loại nhƣ máy đóng cọc, máy ép cọc, máy khoan cọc nhồi, máy cắm bấc thấm, …; 7. Các loại máy chuyên dùng cho từng ngành: các loại máy hoàn thiện, máy rải bêtông và bê-tông nhựa, máy sản xuất vật liệu xây dựng nhƣ gạch, ngói, xi măng, … 1.2. Cấu tạo và yêu cầu chung của máy xây dựng Trang 15 1.2.1. Cấu tạo chung Máy xây dựng đƣợc xem nhƣ một hệ thống bao gồm những bộ phận chính sau: 1. Động cơ và thiết bị động lực (cụm động lực): là nguồn cung cấp năng lƣợng hoặc để chuyển đổi năng lƣợng nhƣ chuyển điện năng thành cơ năng, chuyển điện xoay chiều thành điện một chiều; 2. Hệ truyền động: thực hiện truyền năng lƣợng tới các cơ cấu; 3. Cơ cấu công tác: thực hiện các chức năng đã định trƣớc cho từng loại máy; 4. Cơ cấu di chuyển; 5. Cơ cấu quay; 6. Hệ thống điều khiển; 7. Khung và bệ máy; 8. Các thiết bị phụ trợ khác: thiết bị an toàn, chiếu sáng, tín hiệu… 1.2.2. Yêu cầu chung Để đáp ứng quá trình công nghệ trong xây dựng, máy xây dựng phải đảm bảo các yêu cầu chung sau: 1. Các yêu cầu kết cấu - công nghệ: có độ bền, tuổi thọ cao, độ tin cậy cao, công nghệ tiên tiến; 2. Yêu cầu về năng lƣợng: chọn công suất động cơ hợp lý, chọn nguồn năng lƣợng hợp lý, tiết kiệm (với máy xây dựng thƣờng là động cơ đốt trong, tổ hợp động cơ đốt trong - bơm động cơ thuỷ lực); 3. Kích thƣớc gọn nhẹ: dễ vận chuyển, lắp dựng, dễ cơ động, có khả năng thi công thuận tiện trong nhiều địa bàn (nhất là các địa bàn chật hẹp); 4. Các yêu cầu khai thác - công nghệ: đảm bảo năng suất và chất lƣợng thi công trong những điều kiện nhất định, có khả năng phối hợp với các máy khác trong quá trình thi công, có khả năng thay đổi cơ cấu công tác, sửa chữa bảo dƣỡng thuận tiện và nhanh chóng, có khả năng dự trữ nhiên liệu làm việc tƣơng đối dài (một vài ca liên tục); 5. An toàn, thuận tiện khi vận hành, tự động hoá điều khiển; 6. Đảm bảo các yêu cầu vệ sinh môi trƣờng, vệ sinh công nghiệp; 7. Đảm bảo tính kinh tế: giá thành đơn vị sản phẩm thấp. 1.3. Phương hướng phát triển - Sử dụng công nghệ tin học trong quá trình tính toán thiết kế, đặc biệt đƣa vào các yếu tố động lực, các yếu tố ngẫu nhiên … để phù hợp hơn với điều kiện thực tế, nâng cao độ tin cậy, tiết kiệm năng lƣợng, đạt hiệu quả kinh tế cao. - Thay thế truyền động cơ khí bằng truyền động thuỷ lực để thuận lợi cho việc tự động hoá, tối ƣu hoá quá trình làm việc, tăng năng suất làm việc. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG I Câu 1. Anh (Chị) hãy trình bày khái niệm và phân loại máy xây dựng? Câu 2. Anh (Chị) hãy trình bày về cấu tạo và yêu cầu chung của máy xây dựng? Trang 16 CHƢƠNG II. CƠ SỞ TÍNH TOÁN MÁY XÂY DỰNG * Nội dung chƣơng II trình bày về các loại tải trọng và các loại vật liệu dùng trong máy xây dựng; phƣơng pháp tính các chi tiết và cụm chi tiết trên máy xây dựng. * Yêu cầu sinh viên nắm đƣợc một số kiến thức: 1. Lý do phải xác định chế độ làm việc của máy xây dựng và các chi tiêu xác định; 2. Các thành phần tải trọng tác dụng lên máy xây dựng và ảnh hƣởng của chúng đến khả năng làm việc bình thƣờng của máy; 3. Yêu cầu khi chọn vật liệu và các phƣơng pháp tính toán chi tiết máy xây dựng. 2.1. Tải trọng trên máy xây dựng 2.1.1. Chế độ làm việc Đối tƣợng phục vụ của máy xây dựng rất đa dạng, yêu cầu công việc và điều kiện sử dụng của các loại máy này cũng rất khác nhau. Dựa vào yêu cầu, điều kiện sử dụng máy thực tế mà chủ yếu là mức độ sử dụng máy theo thời gian và mức độ tải ngƣời ta tiến hành phân loại máy theo nhóm chế độ làm việc. Việc phân loại loại máy xây dựng theo nhóm chế độ làm việc giúp cho ngƣời thiết kế, chế tạo có cơ sở để chọn các hệ số khi thiết kế máy cho phù hợp với điều kiện làm việc, đảm bảo độ an toàn, độ tin cậy, tuổi thọ và giảm giá thành máy. Chế độ làm việc của cơ cấu đƣợc đặc trƣng bằng các chỉ tiêu sau đây: - Cƣờng độ làm việc của các cơ cấu: t CĐ%  tck trong đó: t: thời gian chạy máy trong một chu kỳ hoạt động: t = tm + tv + tp tm: tổng thời gian mở máy; tv: tổng thời gian làm việc với tốc độ ổn định; tp: tổng thời gian phanh; tck: toàn bộ thời gian một chu kỳ làm việc của cơ cấu: tck = tm + tv + tp + td td: tổng thời gian dừng máy. - Hệ số sử dụng cơ cấu theo tải trọng: Q kQ  tb Qdn Qtb: tải trọng trung bình tính trong một ca hay một chu kỳ hoạt động; Qdn: tải trọng danh nghĩa của cơ cấu. - Hệ số sử dụng cơ cấu trong ngày: tng kng  24 - Hệ số sử dụng cơ cấu trong năm: t kn  n 365 tng: số giờ làm việc trong một ngày đêm, giờ; tn: số ngày làm việc trong một năm, ngày. Trang 17 Ngoài ra một số chỉ tiêu bổ sung nhƣ số lần mở máy trong một giờ, số chu kỳ làm việc trong một giờ, nhiệt độ môi trƣờng xung quanh (nhiều khi nhiệt độ môi trƣờng xung quanh đóng vai trò chủ yếu trong việc xác định chế độ làm việc). Dựa vào các chỉ tiêu trên ngƣời ta chia chế độ làm việc của máy xây dựng thành 6 mức: 1- Rất nhẹ (RNh); 2- Nhẹ (Nh); 3Trung bình (T); 4- Nặng (N); 5- Rất nặng (RN); 6- Rất nặng liên tục (RNL). 2.1.2. Các thành phần tải trọng Các thành phần tải trọng tác dụng lên máy xây dựng trong trạng thái làm việc cũng nhƣ trạng thái không làm việc thƣờng bao gồm các loại nhƣ sau: Các thành phần tải trọng tác dụng lên máy xây dựng Lực (mômen dẫn động) Lực cản công tác Trọng lƣợng bản thân máy Tải trọng gió Lực quán tính Tải trọng động xuất hiện trong các khâu liên kết 2.1.2.1. Lực (mômen) dẫn động trong máy: Là mômen trên động cơ hoặc lực trên cần pit-tông của xilanh thuỷ lực, khí nén để dẫn động bộ phận công tác trong cơ cấu máy thực hiện chức năng yêu cầu. Để xác định lực (mômen) dẫn động cần phải biết các thành phần lực cản công tác, lực quán tính của các khối lƣợng chuyển động. Lực dẫn động trong mọi trƣờng hợp luôn lớn hơn lực cản công tác, song nếu lực dẫn động quá lớn sẽ hao phí năng lƣợng, lực quán tính và tải trọng động lớn, tăng kích thƣớc, giảm tuổi thọ máy, rung động máy … Cá biệt có trƣờng hợp nếu lực dẫn động quá lớn thì cơ cấu sẽ không thực hiện đƣợc chức năng yêu cầu, ví dụ nhƣ ở cơ cấu di chuyển máy, nếu lực dẫn trên bánh xe chủ động lớn hơn lực bám sẽ xảy ra hiện tƣợng bánh xe trƣợt trơn tại chỗ và máy không di chuyển đƣợc. 2.1.2.2. Lực cản công tác trong máy có thể là: - Trọng lƣợng vật nâng và thiết bị mang vật (thƣờng gọi chung là tải trọng nâng) đối với các loại máy nâng; - Lực cản trong quá trình cắt và đào đất đối với các loại máy làm đất; - Lực cản do ma sát giữa các bộ phận chuyển động tƣơng đối với nhau; - Lực cản do độ dốc khi di chuyển…; Các thành phần lực cản này, tuỳ từng loại máy và tuỳ từng điều kiện làm việc cụ thể, lực cản công tác đƣợc xác định bằng các công thức tính toán hoặc bằng thực nghiệm… 2.1.2.3. Trọng lượng bản thân máy: Đây là loại tải trọng thƣờng xuyên bao gồm trọng lƣợng các cụm chi tiết máy, cụm máy và kết cấu kim loại. Trọng lƣợng bản thân máy là một thông số quan trọng dùng để tính ổn định máy và xác định các thành phần tải trọng khác nhƣ lực cản ma sát, lực cản do độ dốc, lực cản quán tính, tải trọng động… 2.1.2.4. Tải trọng gió: Tải trọng gió thƣờng xác định đối với các máy có kích thƣớc lớn nhƣ cầu trục, máy khoan, máy đóng cọc … Tải trọng gió thay đổi một cách ngẫu nhiên, trị số phụ thuộc vào độ cao, khí hậu thời tiết từng vùng và từng thời điểm. Trang 18 Tải trọng trọng gió đƣợc coi là tác dụng theo phƣơng ngang, có chiều bất lợi nhất tuỳ theo điều kiện cụ thể và đƣợc tính theo công thức: Wg = q.n.c..A, N trong đó: q: áp lực gió ở độ cao dƣới 10m: q  v2 1,6 v: tốc độ gió, m/s; n: hệ số kể đến sự tăng áp lực gió theo chiều cao; c: hệ số cản khí động học, tra trong các sổ tay theo kết cấu cụ thể; : hệ số động lực học kể đến đặc tính xung động của tải trọng gió, thƣờng lấy theo các bảng có sẵn hoặc tính theo kinh nghiệm; A = A0.φ: diện tích chắn gió tính toán của kết cấu chịu tải trọng gió, m2; A0: diện tích bề mặt chắn gió đƣợc giới hạn bởi đƣờng biên ngoài của kết cấu, m2; φ: hệ số kể đến phần lỗ hổng của diện tích chắn gió. 2.1.2.5. Lực quán tính trong cơ cấu xuất hiện trong thời kỳ không ổn định: Thành phần tải trọng này thƣờng chỉ xuất hiện khi mở máy, khi phanh hoặc khi thay đổi tốc độ (tải trọng động). - Lực quán tính của các khối chuyển động tịnh tiến: G v Pqt  m.a  . g t0 - Mômen của lực quán tính của các khối lƣợng chuyển động quay trong cơ cấu: M qt  J .  t0 trong đó: m, G: lần lƣợt là khối lƣợng và trọng lƣợng của chi tiết hoặc phần máy có chuyển động tịnh tiến; v: tốc độ chuyển động tịnh tiến; J: mômen quán tính của khối lƣợng chi tiết hoặc phần máy quay; : vận tốc góc của khối lƣợng chuyển động quay; t0: thời gian chuyển động không ổn định; - Lực quán tính ly tâm của máy hoặc phần máy có chuyển động quay vòng: Plt = m.2.R R: khoảng cách theo phƣơng ngang từ trục quay đến trọng tâm của khối lƣợng có chuyển động quay vòng. 2.1.2.6. Tải trọng động xuất hiện trong các liên kết giữa các khâu: Máy xây dựng và các cơ cấu đƣợc coi là một cơ hệ gồm nhiều khối lƣợng chuyển động nối với nhau bằng các liên kết. Đặc biệt trong quá trình chuyển động không ổn định của cơ cấu, các khối lƣợng trong cơ hệ sẽ dao động và trong các khâu liên kết đàn hồi sẽ xuất hiện tải trọng động mà giá trị của nó đôi khi lớn hơn rất nhiều lần so với tải trọng tĩnh. Đây là thành phần lực có hại đến các cơ cấu máy, việc nghiên cứu để nắm rõ quy luật cũng nhƣ xác định giá trị của các loại lực này có ý nghĩa quan trọng trong thiết kế máy. 2.1.3. Chế độ tải trọng tính toán Trang 19 Có ba trƣờng hợp tải trọng tính toán nhƣ sau: Trƣờng hợp 1: Tải trọng bình thƣờng ở trạng thái làm việc phát sinh khi máy làm việc ở điều kiện bình thƣờng. Tất cả các tải trọng đều đƣợc tính toán ở giá trị trung bình. Trong trƣờng hợp này, các chi tiết máy đƣợc tính theo sức bền mỏi khi chi tiết máy chịu ứng suất thay đổi. Các chi tiết không quay hoặc không chịu ứng suất thay đổi thì có thể tính theo sức bền tĩnh với hệ số an toàn cao. Trƣờng hợp 2: Tải trọng lớn nhất ở trạng thái làm việc phát sinh khi máy làm việc ở trạng thái nặng nhất, bất lợi nhất. Các tải trọng đều lấy với giá trị lớn nhất. Trong trƣờng hợp này các chi tiết máy đƣợc tính theo sức bền tĩnh. Ngoài ra trƣờng hợp tải trọng này còn dùng để kiểm tra khả năng quá tải của động cơ, kiểm tra độ ổn định máy trong trạng thái làm việc để tính toán các cơ cấu và thiết bị an toàn. Trƣờng hợp 3: Tải trọng lớn nhất trong trạng thái không làm việc của máy khi làm việc ngoài trời, gồm trọng lƣợng bản thân máy, tải trọng gió lớn nhất trong trạng thái không làm việc và tải trọng do độ dốc. Trong trƣờng hợp này dùng để tính toán thiết bị phòng gió, kẹp ray, kiểm tra ổn định máy trong trạng thái không làm việc. 2.2. Vật liệu thường dùng trong chế tạo máy xây dựng 2.2.1. Các yêu cầu khi chọn vật liệu - Đảm bảo độ bền, độ cứng cần thiết, ngoài ra cần phải chú ý đến đặc điểm và điều kiện làm việc của chi tiết nhƣ độ chịu nhiệt, độ chịu mài mòn…; - Phải thoả mãn các yêu cầu về trọng lƣợng, khuôn khổ kích thƣớc của chi tiết máy và toàn máy; - Vật liệu phải có tính công nghệ thích ứng với phƣơng pháp gia công và hình dạng của chi tiết máy. Tuỳ theo phƣơng pháp gia công chế tạo chi tiết mà phải chọn vật liệu phù hợp với công nghệ chế tạo nhƣ rèn, dập, gia công cắt gọt, nhiệt luyện,…; - Vật liệu sẵn có, thông dụng, dễ tìm và có tính kinh tế. 2.2.2. Vật liệu thƣờng dùng chế tạo các chi tiết, cụm chi tiết máy xây dựng Các loại vật liệu thƣờng dùng trong chế tạo máy xây dựng là thép, gang, kim loại mầu và hợp kim mầu cùng một số các loại vật liệu khác, trong đó thép cacbon và gang đƣợc sử dụng rộng rãi nhất do chúng có độ bền, độ cứng khá cao, đặc biệt là rẻ tiền và dễ kiếm. Các loại thép thƣờng dùng trong chế tạo máy xây dựng gồm thép cacbon chất lƣợng cao (thƣờng gọi là thép chất lƣợng cao) nhƣ thép 20, thép 35, thép 40, thép 45 để chế tạo các chi tiết truyền động cơ khí nhƣ bánh răng, trục truyền, bu lông, đai ốc… và các thép hợp kim thấp. Ký hiệu các loại thép này phụ thuộc vào thành phần hoá học với ký hiệu theo tiêu chuẩn GOST (TCVN) nhƣ sau:  (Mn) - măng gan; X (Cr) - crôm, H (Ni) - Niken, Д - đồng… Ví dụ: 20XH (20CrNi), 12XT (12CrMnNi)… Các thép hợp kim thấp so với thép cacbon có độ bền cao hơn, độ cứng cao hơn, tính chống gỉ tốt hơn nhƣng nhạy cảm với tập trung ứng suất và đắt tiền hơn. Các loại kim loại màu thƣờng đƣợc sử dụng trong chế tạo máy xây dựng là: đồng, kẽm, chì, nhôm, thiếc…, chúng thƣờng đƣợc sử dụng dƣới dạng hợp kim nhƣ đồng thanh, đồng thau, babit, đuyra,… Do các hợp kim này đắt tiền và không sẵn có nên chúng chỉ đƣợc sử dụng khi có các yêu cầu đặc biệt nhƣ kết cấu nhẹ, chống gỉ, giảm ma sát và mài mòn trong các ổ trƣợt. 2.2.3. Vật liệu thƣờng dùng chế tạo kết cấu kim loại máy xây dựng Trang 20 Kết cấu kim loại của máy xây dựng gồm các loại thép tấm và thép hình nối với nhau bằng các mối ghép hàn, bu lông, đinh tán … Các loại thép hình, thép tấm dùng cho kết cấu kim loại của máy xây dựng có thể đƣợc chế tạo bằng thép cacbon, thép kết cấu hợp kim thấp hoặc hợp kim nhôm. Vì mối ghép hàn đƣợc sử dụng rộng rãi nhất nên các loại vật liệu kết cấu kim loại thƣờng phải có tính hàn cao. Các loại thép kết cấu thƣờng dùng là các loại thép cacbon cán nóng chất lƣợng thƣờng nhƣ thép CT0; CT1; CT2; CT3; BCT3; CT3Kn … Để giảm khối lƣợng kết cấu kim loại, nhất là các máy có trọng tải lớn, các thanh chịu tải thƣờng đƣợc chế tạo bằng thép kết cấu hợp kim thấp. 2.3. Phương pháp tính các chi tiết và cụm chi tiết máy xây dựng Tính toán các chi tiết máy xây dựng theo sức bền mỏi và sức bền tĩnh cho các trƣờng hợp tải trọng tính toán 1, 2, 3 đƣợc xuất phát từ phƣơng trình cơ bản sau:     [  ]  lim ;   [  ]  lim [n] [n] trong đó: : ứng suất lớn nhất tác dụng trong chi tiết có tính đến tập trung ứng suất, trạng thái bề mặt, tính chất lắp ghép, MPa; []: ứng suất cho phép đối với chi tiết, MPa; lim: ứng suất giới hạn của vật liệu, MPa; [n]: hệ số an toàn cho phép, xác định tuỳ thuộc vào sự quan trọng của chi tiết máy. 2.3.1. Tính theo sức bền tĩnh Phép tính chi tiết máy xây dựng theo sức bền tĩnh đƣợc áp dụng cho trƣờng hợp tải trọng tính 2 và 3, khi các thành phần tải trọng tác dụng lên chi tiết máy đạt giá trị lớn nhất. - Đối với vật liệu dòn (gang) ứng suất giới hạn lấy theo giới hạn bền: lim = b; lim= b - Đối với vật liệu dẻo (thép, đồng) ứng suất giới hạn lấy theo giới hạn chảy: lim = ch; lim= ch Chú ý: Đối với trạng thái chịu ứng suất phức tạp có tác dụng đồng thời có cả ứng suất pháp  và ứng suất tiếp  phải áp dụng các thuyết bền (thƣờng sử dụng thuyết bền thế năng biến đổi hình dáng đối với vật liệu dẻo và thuyết bền Mohr đối với vật liệu dòn) xác định ứng suất tƣơng đƣơng lớn nhất tác dụng trong chi tiết theo công thức:  tđ   2  3 2 2.3.2. Tính theo sức bền mỏi min  a a max Phép tính chi tiết máy xây dựng theo sức bền mỏi, đƣợc áp dụng cho trƣờng hợp tính 1, tải trọng làm việc gây nên ứng suất thay đổi theo chu kỳ, ví dụ đồ thị thay đổi t ứng suất nhƣ hình 2.1. Việc tính toán chi tiết theo sức bền chi Hình 2.1. Ứng suất thay đổi theo chu kỳ. tiết máy xây dựng thƣờng đƣợc tiến hành theo hai trƣờng hợp. * Trường hợp 1: khi cần tính thiết kế để xác định sơ bộ các kích thƣớc cơ bản của chi tiết máy theo sức bền mỏi có thể dùng phƣơng trình: Trang 21   [ ]   lim ;   [ ]   lim [n] [n] Ứng suất cho phép đƣợc xác định nhƣ sau: - Với ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng (max = – min). [ ]   1 [ n ] k1 ; [ ]   1 [ n ] k2 - Với ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động (min = 0). 1,4 1 1,4 1 [ ]  ; [ ]  [ n ] k1 [ n ]k2 trong đó: –1, –1: giới hạn mỏi của vật liệu, MPa; k1, k2: hệ số kể đến tập trung ứng suất và các nhân tố ảnh hƣởng đến sức bền mỏi của chi tiết; n: hệ số an toàn cho phép. - Hệ số an toàn cho phép [n] xác định nhƣ sau: [n] = n0.n1.n2 n0: hệ số tính đến ảnh hƣởng các khuyết tật bên trong vật liệu đến sức bền mỏi của chi tiết; n1: hệ số an toàn phụ thuộc vào mức độ quan trọng của chi tiết và cơ cấu; n2: hệ số an toàn, tính đến chế độ làm việc của cơ cấu, tải trọng quán tính khi mở máy; Chú ý: hệ số an toàn trên cũng dùng cho tính toán theo sức bền tĩnh. * Trường hợp 2: khi tính toán chính xác chi tiết máy xây dựng theo sức bền mỏi, hệ số an toàn cho phép không xác định nhƣ trƣờng hợp tính theo sức bền tĩnh và trƣờng hợp tính toán sơ bộ nêu trên mà đƣợc xác định từ biểu đồ ứng suất giới hạn theo các công thức sau: - Khi chi tiết chịu uốn:  ' 1 n  k  ' 1 m   a b   - Khi chi tiết chịu xoắn:  ' 1   k  ' 1 m   a b   - Khi chi tiết chịu đồng thời uốn và xoắn: n 1 1 1  2 2 n n a, a: biên độ ứng suất trong chi tiết, MPa; m, m: ứng suất trung bình trong chi tiết, MPa:    m in    m in  m  m ax ;  a  m ax 2 2 b; b: lần lƣợt là giới hạn bền khi uốn, xoắn, MPa; Trang 22 k; k và ; : lần lƣợt là các hệ số tập trung ứng suất do kết cấu thay đổi đột ngột và hệ số kích thƣớc tuyệt đối; : hệ số tính đến ảnh hƣởng độ nhám bề mặt gia công; ’–1, ’–1: giới hạn mỏi ứng với chu kỳ làm việc thực tế:  ' 1 1.k  1.8 8 107 107 ;  ' 1 1.k  1.8 ztđ ztđ 10 7 : hệ số thời gian làm việc của chi tiết; z tđ ztđ: số chu kỳ chịu tải tƣơng đƣơng của chi tiết máy. –1, –1: giới hạn mỏi của vật liệu, MPa; CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG II Câu 1. Tại sao phải xác định chế độ làm việc của máy xây dựng? Trình bày về các chỉ tiêu xác định chế độ làm việc của máy xây dựng? Câu 2. Các yêu cầu chung khi chọn vật liệu trong chế tạo máy xây dựng? Các loại vât liệu thƣờng dùng trong chế tạo các chi tiết, cụm chi tiết, các kết cấu kim loại trong máy xây dựng? Câu 3. Anh (Chị) hãy cho biết khi tính toán sức bền chi tiết máy xây dựng có thể tiến hành theo các cách nào? Phạm vi ứng dụng của các cách đó? Trang 23 CHƢƠNG III. HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG TRONG MÁY XÂY DỰNG * Nội dung chƣơng III trình bày vai trò của hệ dẫn động và các phƣơng thức dẫn động; các loại thiết bị động lực và các hệ truyền động thƣờng đƣợc dùng trong máy xây dựng. * Yêu cầu sinh viên nắm đƣợc các kiến thức: 1. Nhiệm vụ, vai trò hệ dẫn động và các phƣơng thức dẫn động; 2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến việc lựa chọn thiết bị động lực và đặc điểm của các thiết bị động lực thƣờng đƣợc dùng trong máy xây dựng; 3. Các hệ truyền động cơ khí (công dụng, các loại, đặc điểm, phạm vi sử dụng); 3.1. Khái niệm, nhiệm vụ và vai trò của hệ dẫn động trong máy xây dựng 3.1.1. Khái niệm Hệ thống dẫn động trong máy xây dựng bao gồm thiết bị động lực, hệ truyền động và hệ điều khiển để đƣa cơ cấu, thiết bị công tác vào hoạt động. 3.1.2. Nhiệm vụ Thiết bị động lực có nhiệm vụ tạo ra cơ năng từ các nguồn năng lƣợng khác nhau. Các thiết bị của máy và cơ cấu thực hiện chức năng này là động cơ điện, động cơ đốt trong, động cơ thủy lực, tay quay,... Hệ thống truyền động có nhiệm vụ truyền chuyển động, công suất từ động cơ tới các cơ cấu và bộ phận công tác. Nó cho phép biến đổi tốc độ, lực và mômen, đôi khi biến đổi dạng và quy luật chuyển động. 3.1.3. Vai trò của hệ dẫn động Sở dĩ phải sử dụng các hệ dẫn động làm khâu nối giữa động cơ và bộ phận công tác của máy vì những lý do sau: - Tốc độ cần thiết của các bộ phận công tác nói chung là khác với tốc độ của động cơ tiêu chuẩn, thƣờng là thấp hơn vì nếu chế tạo động cơ có tốc độ thấp, mômen xoắn lớn thì kích thƣớc lớn và giá thành đắt; - Cần truyền động từ một động cơ đến nhiều cơ cấu làm việc với các tốc độ khác nhau; - Động cơ thực hiện chuyển động quay đều nhƣng bộ phận công tác cần chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động với tốc độ thay đổi theo một quy luật nào đó; - Vì điều kiện sử dụng, an toàn lao động hoặc vì khuôn khổ kích thƣớc của máy. Theo phƣơng pháp truyền năng lƣợng có các dạng: truyền động cơ khí, truyền động điện, truyền động thuỷ lực, truyền động khí nén, truyền động hỗn hợp. Truyền động cơ khí làm việc tin cậy, chắc chắn, có cấu tạo đơn giản, không có yêu cầu cao về chuyên môn vận hành, bảo dƣỡng sửa chữa. Tuy nhiên nó có nhƣợc điểm là khối lƣợng lớn, khó thực hiện truyền chuyển động tới nơi xa động cơ dẫn động. Tuy vậy nó vẫn đƣợc sử dụng rộng rãi trên các máy xây dựng. Truyền động điện và truyền động thuỷ lực áp dụng chủ yếu trên các máy xây dựng đƣợc dẫn động bằng động cơ đốt trong. Do nhiều lần biến đổi năng lƣợng nên chi phí trong các dạng truyền động này tăng cao, hiệu suất truyền động chung giảm. Ƣu điểm của các dạng truyền động này là dễ dàng truyền năng lƣợng tới mọi vị trí trên máy với kích thƣớc và khối lƣợng nhỏ, có khả năng điều chỉnh và điều khiển chính xác nên ngày càng đƣợc ứng dụng rộng rãi. 3.1.4. Các phƣơng thức dẫn động Trang 24 3.1.4.1. Dẫn động chung: Trên máy có một động cơ thông qua hệ thống truyền động cơ khí (truyền động bánh răng, truyền động đai, các ly hợp....) mà truyền lực cho các cơ cấu công tác. Hệ thống có nhƣợc điểm là khi động cơ hỏng thì các máy phải dừng hoạt động, hiệu suất truyền động thấp. 3.1.4.2. Dẫn động riêng: Trên máy có nhiều loại động cơ cùng loại, mỗi một động cơ giữ một yêu cầu truyền động của máy. Các cơ cấu làm việc độc lập với nhau. Cách bố trí này giảm đƣợc hệ truyền động giữa các cơ cấu. Do việc sử dụng nhiều động cơ riêng nên hiệu suất sử dụng công suất thiết bị không cao, chi phí lớn. Có thể dùng truyền động cơ khí hoặc truyền đông thuỷ lực cho từng cơ cấu. 3.1.4.3. Dẫn động hỗn hợp: Trên máy có nhiều loại động cơ khác nhau và đƣợc bố trí nhƣ sau: - Một động cơ chính (động cơ đốt trong) quay máy phát điện, cung cấp điện cho các động cơ riêng biệt của mỗi cơ cấu công tác (truyền động điện). Trong mỗi cơ cấu lại sử dụng truyền động cơ khí. - Một động cơ điện xoay chiều quay máy phát điện một chiều cung cấp điện cho các động cơ điện một chiều của từng cơ cấu (truyền động điện). - Một động cơ chính (điện, động cơ đốt trong) quay máy nén khí hoặc máy bơm thuỷ lực cung cấp năng lƣợng cho các động cơ hoặc xilanh khí nén hay thuỷ lực (truyền động khí nén hay thuỷ lực). 3.2. Thiết bị động lực trong máy xây dựng Việc lựa chọn thiết bị động lực trong máy xây dựng phải dựa vào các yếu tố sau: - Đặc tính của máy: về công suất, vận tốc, khả năng quá tải, khả năng đảo chiều, hình dáng, kích thƣớc, ...; - Yêu cầu đặc điểm nơi sử dụng: về nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn, cháy nổ...; 3.2.1. Động cơ điện * Ƣu điểm: hiệu suất cao (tới 80%), gọn nhẹ, chịu quá tải tƣơng đối tốt (hệ số quá tải đến 3), thay đổi chiều quay và khởi động nhanh, giá thành hạ, làm việc tin cậy, dễ tự động hoá, ít gây ô nhiễm môi trƣờng (nơi sử dụng). * Nhƣợc điểm: khó thay đổi tốc độ quay (ngày nay nhƣợc điểm này đang đƣợc khắc phục triệt để bằng cách dùng bộ biến tần) và phải có nguồn, mạng lƣới cung cấp điện đến tận nơi sử dụng. * Các loại động cơ điện: gồm hai loại là động cơ một chiều và xoay chiều. - Động cơ điện xoay chiều gồm: động cơ điện xoay chiều đồng bộ và không đồng bộ (một, hai hoặc ba pha); - Động cơ điện một chiều gồm: động cơ điện một chiều kích từ song song (cuộn kích thích đấu song song với mạch phần ứng); kích từ nối tiếp và kích từ hỗn hợp. * Chọn động cơ căn cứ vào công suất cản tĩnh và chế độ làm việc của cơ cấu, cụ thể là cƣờng độ sử dụng thực tế CĐ% (CĐ% tiêu chuẩn quy định là 15, 25, 40, 60 với thời gian chu kỳ hoạt động không quá 10 phút), thƣờng chọn động cơ có công suất danh nghĩa lớn hơn hoặc bằng công suất cản tĩnh yêu cầu. Riêng đối với cơ cấu nâng, do tải thay đổi ít khi đạt tải định mức nên có thể chọn xấp xỉ nhỏ hơn. Loại động cơ, cấu tạo, cách bảo vệ, ... đƣợc chọn thích hợp theo điều kiện làm việc thực tế. Động cơ đƣợc chọn phải đảm bảo mômen quay đủ lớn để Trang 25 khởi động cơ cấu với gia tốc cho trƣớc, động cơ không đƣợc nóng quá giới hạn cho phép ở điều kiện làm việc xấu nhất. Công suất động cơ không đƣợc chọn quá lớn sẽ gây ra gia tốc mở máy lớn và không kinh tế. * Kiểm tra động cơ sau khi chọn sơ bộ: kiểm tra quá tải cho động cơ; kiểm tra gia tốc mở máy (hoặc thời gian mở máy); kiểm tra mở máy cho động cơ (khả năng quá tải). 3.2.2. Động cơ đốt trong * Công dụng: động cơ đốt trong có nhiệm vụ chuyển năng lƣợng nhiệt nhờ đốt cháy nhiên liệu sang cơ năng. Nó có khả năng hoạt động ở những nơi xa điện lƣới, có yêu cầu di động cao và phạm vi hoạt động rộng (thƣờng đƣợc bố trí trên các máy làm đất, trên các phƣơng tiện vận chuyển). * Phân loại: động cơ đốt trong gồm hai loại là động cơ diesel và động cơ xăng, (sự khác nhau cơ bản trong hai loại động cơ này là tỷ số nén, cách thức hoà trộn hỗn hợp khí - nhiên liệu và cách đánh lửa) trong đó động cơ diesel đƣợc sử dụng nhiều hơn do dùng nhiên liệu là dầu diesel có giá rẻ, và tiêu hao ít nhiên liệu hơn động cơ xăng. Tuy nhiên động cơ diesel có kích thƣớc và khối lƣợng lớn, giá thành chế tạo cao hơn động cơ xăng. * Ƣu điểm: so với động cơ điện thì động đốt trong có khối lƣợng không lớn, phạm vi điều chỉnh tốc độ khá rộng (2  2,5) lần, không phụ thuộc vào nguồn năng lƣợng bên ngoài. * Nhƣợc điểm: động cơ không thể đảo chiều quay trực tiếp, không có khả năng quá tải nên thƣờng không thể khởi động khi có tải. Ngoài ra nó còn đòi hỏi cao về chất lƣợng nhiên liệu và chi phí kỹ thuật cao cho quá trình vận hành. Ngoài hai loại thiết bị động lực chủ yếu nói trên, trong máy xây dựng còn sử dụng hai loại thiết bị là bơm thuỷ lực và máy nén khí, cũng có trƣờng hợp dẫn động bằng tay. 3.3. Các hệ truyền động đặc trưng trong máy xây dựng 3.3.1. Hệ truyền động cơ khí Truyền động cơ khí là truyền động dùng các kết cấu cơ khí để truyền cơ năng từ động cơ đến các bộ phận làm việc của máy, thông thƣờng có biến đổi vận tốc, lực, mômen và đôi khi biến đổi cả đặc tính, quy luật chuyển động. Truyền động cơ khí dựa trên hai nguyên lý: - Truyền động bằng ma sát: truyền động bánh ma sát, truyền động đai; - Truyền động ăn khớp: truyền động bánh răng, truyền động trục vít - bánh vít, truyền động xích. Trong máy xây dựng hệ truyền động cơ khí bao gồm các cặp truyền động cơ khí cùng loại hoặc khác loại đƣợc sắp xếp nối tiếp hoặc song song với nhau nhằm mục đích biến đổi tốc độ và mômen (hộp giảm tốc, hộp tốc độ), phân phối năng lƣợng (hộp trích công suất), đảo chiều quay hoặc thay đổi dạng chuyển động (từ quay sang tịnh tiến hoặc ngƣợc lại). Trong các loại truyền động cơ khí thì truyền động bánh răng và truyền động trục vít - bánh vít đƣợc dùng nhiều hơn do chúng có nhiều ƣu điểm nhƣ chế tạo tƣơng đối đơn giản, dễ dàng chuyên môn hóa, tỷ số truyền ổn định, hiệu suất cao, thƣờng đƣợc che chắn và bôi trơn tốt hơn... 3.3.1.1. Các thông số đặc trưng cho hệ truyền động cơ khí: - Công suất trục dẫn N1, trục bị dẫn N2 (kW); - Hiệu suất của bộ truyền: N N   2 hoặc   1  m N1 N1 với Nm = N1 – N2 là công suất mất mát của bộ truyền. - Tốc độ quay trên trục dẫn n1 và trục bị dẫn n2 (vg/ph); Trang 26 - Tỷ số truyền: i  n1 (quy ƣớc i chỉ nhận giá trị dƣơng và không xét đến chiều quay n2 của các trục); - Mômen xoắn Mx (N.mm): M xi  9 ,55.106 Ni ni với Ni, ni lần lƣợt là công suất (kW), số vòng quay (vg/ph) trên trục thứ i. 3.3.1.2. Các loại truyền động thường gặp trong truyền động cơ khí máy xây dựng: a. Các loại truyền động bánh răng: Truyền động bánh răng dùng để truyền chuyển động và công suất giữa hai trục nhờ sự ăn khớp giữa các răng trên bánh răng (hoặc thanh răng). Truyền động bánh răng có thể truyền chuyển động giữa hai trục song song, hai trục chéo nhau, hai trục cắt nhau. a/ b/ c/ d/ e/ f/ Hình 3.1. Các kiểu truyền động bánh răng: a- trụ thẳng; b- trụ nghiêng; c- trụ chéo; d- bánh răng hành tinh; e- côn thẳng; f- hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp. Ƣu điểm của truyền động bánh răng: kích thƣớc nhỏ, khả năng chịu tải lớn; tuổi thọ cao, làm việc tin cậy; hiệu suất cao, có thể đạt 0,97  0,99; hoạt động tốt trong phạm vi công suất, tốc độ và tỷ số truyền khá rộng; tỷ số truyền không đổi. Nhƣợc điểm: chế tạo phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao; gây ồn khi vận tốc lớn, chịu va đập kém, yêu cầu cao về bôi trơn. Phạm vi sử dụng: sử dụng rất rộng rãi từ đồng hồ, khí cụ đến các máy hạng nặng. Phạm vi sử dụng lớn về công suất , tốc độ và tỷ số truyền (vận tốc tới 200 m/s, công suất tới 300MW, tỷ số truyền lớn hàng trăm, thậm chí hàng nghìn trong một số cấp). Ngoài bộ truyền bánh răng thƣờng (tâm quay của các bánh răng cố định), trên máy xây dựng dùng khá phổ biến bộ truyền bánh răng hành tinh (ít nhất có một bánh răng có tâm quay di động). Ƣu điểm của truyền động hành tinh là có khả năng động học rộng rãi, kích thƣớc gọn, khối lƣợng nhỏ, tỷ số truyền lớn (có thể tới hàng nghìn hoặc lớn hơn). Tuy nhiên bên cạnh đó, bộ truyền động hành tinh đòi hỏi chế tạo và lắp ráp chính xác, số chi tiết nhiều, khó lắp ghép và một số kiểu truyền động hành tinh cho hiệu suất khá thấp. Trang 27 b. Truyền động trục vít - bánh vít: Truyền động trục vít - bánh vít dùng để truyền chuyển động và công suất giữa hai trục chéo nhau (thƣờng là 90o) nhờ sự ăn khớp giữa ren trục vít và răng bánh vít. Ƣu điểm là truyền động êm, tỷ số truyền lớn mà khuôn khổ kích thƣớc nhỏ gọn (do số đầu mối ren vít có thể chọn z = 1 nên tỷ số truyền của bộ truyền trục vít bánh vít có thể tới 200). Ngoài ra, bộ truyền trục vít - bánh vít còn có Hình 3.2. Truyền động trục vít - bánh vít và hộp giảm tốc khả năng tự hãm. trục vít - bánh vít một cấp. Tuy nhiên, bộ truyền trục vít - bánh vít có nhƣợc điểm là hiệu suất thấp, nhiệt sinh nhiều nên cần làm nguội và cần dùng vật liệu giảm ma sát đắt tiền (đồng thanh) để làm bánh vít. c. Truyền động đai: Truyền động đai dùng để truyền chuyển động và công suất giữa các trục xa nhau nhờ ma sát sinh ra trên bề mặt tiếp xúc giữa dây đai và bánh đai. Đai gồm các loại: đai dẹt, đai thang, đai tròn, đai răng và đai côn nhiều bậc và đƣợc tiêu chuẩn hóa. Truyền động đai có thể thực hiện theo nhiều kiểu: truyền động thƣờng, truyền động chéo, truyền động nửa chéo, truyền động góc. Truyền động đai có các ƣu điểm: có khả năng truyền công suất giữa những trục khá xa nhau; làm việc êm và không ồn do vật liệu làm đai có tính đàn hồi; giữ an toàn cho chi tiết máy khi quá tải (trƣợt trơn toàn phần); giá thành thấp, kết cấu đơn giản và dễ bảo quản. Hình 3.3. Truyền động đai và các loại đai thường dùng. Tuy nhiên, truyền động đai cũng có một số nhƣợc điểm nhƣ: khuôn khổ kích thƣớc lớn; tỷ số truyền không ổn định; lực tác dụng lên trục và ổ lớn do phải căng đai; tuổi thọ thấp khi làm việc với tốc độ cao. Trang 28
- Xem thêm -