Đề tài Thiết kế máy khoan cọc nhồi

000m cáp đã bôi trơn (kg) Lực kéo đứt không nhỏ hơn (kN) 17.5 108.86 1070 129 3.6.1.2. Tính chọn puly đổi hướng cáp nâng hạ lồng cốt thép vào hố khoan. Thiết kế trục. Chọn chiều dài trục sơ bộ là 60 mm. Sơ đồ tính trục như sau: Ta coi trục như là 1 dầm có tiết diện tròn đặc được tựa trên 2 gối đỡ có các kích thức hình học sau: l: khoảng cách giữa tâm hai gối đỡ trục: l=60(mm) Sck=9,3 (kN): trọng lượng lồng thép. - Biểu đồ nội lực của trục. Phản lực gối tựa A và B là: Ta có biểu đồ nội lực như sau : - Chọn vật liệu chế tạo trục. Chọn vật liệu chế tạo là thép 45 tôi cải thiện có các thông số sau : + Giới hạn bền: sb= 750 (MPa)= 750 (N/mm2). + Giới hạn chảy: sc= 450 (Mpa)= 450(N/mm2). Þ ứng suất cho phép như tính toán trên ta có : Trong quá trình khoan và di chuyển do tác dụng của điều kiện bên ngoài (gặp gió lớn trong quá trình khoan và nâng gầu, điều kiện đường đi xấu...) khi đó sẽ gây ra tải trọng động. Lúc này ứng suất cho phép giảm từ 1,5 đến 2 lần. Chọn [s]= 70 (N/mm2)= 0,07 (kN/mm2). - Xác định sơ bộ đường kính trục theo điều kiện bền. Từ điều kiện bền ta có : Chọn đường kính trục 40 (mm). - Kiểm tra bền trục theo điều kiện bền 3 : Trong đó : s : ứng suất pháp của tiết diện được xác định theo công thức : t: ứng suất tiếp của tiết diện được xác định theo công thức : Thay số ta có : Kết Luận : Trục thỏa mãn điều kiện làm việc với d= 40(mm). Tính chọn Puly - Đường kính trong d1 của Puly: d1 = 85 mm - Chiều sâu rãnh Puly: h = 2. dC = 2´17,5 = 35 (mm) - Đường kính ngoài của Puly: dn = 300 (mm). - Bán kính của đáy rãnh Puly. - Góc nghiêng hai thành bên. 2´15 = 300 - Chiều dày Puly: d = 35 (mm). Chọn ổ lăn cho puly. Chọn ổ bi đỡ- chặn ( theo GOST 831- 75) Ký hiệu 36208 có các thông số sau: Đường kính trong 40mm Đường kính ngoài 80mm Bề rộng 18mm Khả năng chịu tải tĩnh là: 30,6 (kN) Khả năng chịu tảI động là: 23,7 (kN) 3.6.1.3. Tính chọn tang cuốn cáp. Đường kính cần thiết của tang theo đường trung bình của dây cáp thép cuộn vào. Theo công thức 2.9 [27] ta có: Dt ³ dc. e (3.66) Trong đó: - dc= 17,5 (mm): đường kính cáp chọn - e = 16: hệ số đường kính tang (tra bảng 2.7 [27]) Þ Dt ³ 17,5.16 = 280 (mm) Chọn đường kính của tang: Dt = 300 (mm). Chiều dài của tang phải sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất trên tang vẫn còn lại ít nhất là 1,5 vòng dây (theo qui định về an toàn). Từ các qui định trên ta chọn tang đơn không xẻ rãnh . Sơ đồ tính của tang: Chiều dài toàn bộ của tang: LT= Lv + 2 L1 (3.67) Trong đó: - Lv: chiều dài làm việc của tang. - L1 : chiều dày thành tang. Chiều dài làm việc của tang xác định theo công thức 2.11 [27] (3.69) Với: LC : chiều dài cáp cuộn vào tang xác định theo công thức 2.10 [27] Lc= H.ip + p.D (z1 + z2 ) (3.70) H= 19,5 (m): chiều cao nâng ip= 1: bội suất palăng D= 300 (mm)= 0,3 (m): đường kính tang. z1 = 2: số vòng dự trữ trên tang z2 = 3: Số vòng kẹp cáp. Þ Lc = 19,5 + 3,14. 0,3 (2 +3) = 24,21 (m) t= 20(mm): bước của vòng cuộn (tra bảng 2.8 [27]) m= 1: số lớp cáp cuộn j= 0,95: hệ số cuộn không chặt của cáp đối với tang trơn. Chọn Lv=510 (mm) Chiều dày thành tang chọn theo kinh nghiệm L1= 20 (mm) Như vậy chiều dài toàn bộ tang: Lt= Lv + 2.Lt = 550 (mm) = 0,550 (m) Chiều dày của tang được lấy: d= 1,2.dc = 1,2.17,5 = 21 (mm) Chiều cao của thành tang so với mặt tang phải tương ứng với số lớp cáp quấn trên tang h= (1 +2).dc Þ h= (1+2).17,5 = 52,5 (mm) Þ Đường kính thành tang: D’t= Dt + 2.h= 405 (mm) Theo kết quả tính toán ở trên ta có thông số kỹ thuật của tang như sau: - Chiều dài tang: LT= 550mm - Đường kính tang: Dt= 300mm - Đường kính thành tang: Dt,= 405mm - Chiều dày thành tang: L1= 20mm - Bề dày của tang: d= 21mm - Chiều cao thành tang: h= 52,5mm - Chiều dài toàn bộ cáp: Lc= 24210mm Kiểm tra độ bền tang: Trong quá trình làm việc, tang bị kéo và nén, xoắn. vì chiều dài tang Lt= 550mm, Dt =300mm, do vậy ứng suất uốn và xoắn trong tang không vượt quá 10 ¸ 15% ứng suất nén. Vì vậy sức bền tang được kiểm tra theo nén với ứng suất cho phép đã giảm thấp với hệ số giảm thấp j = 0,8. Theo công thức 2.15 [27] (3.71) Trong đó: k= 1,4: hệ số phụ thuộc lớp cáp cuốn trên tang. t= 20 (mm): bước cuốn cáp trên tang. j= 0,8: hệ số giảm ứng suất St= 51150 (N): lực căng của cáp d= 21 (mm) : bề dày thành tang. Ứng suất cho phép của tang chế tạo bằng gang. (3.72) n= 4: hệ số an toàn sbn= 565 (N/mm2): giới hạn bền nén của tang đúc bằng gang Cj.15 -32 Thay số ta có: Þ sn £ [sn ]thỏa điều kiện bền. Vậy tang đủ bền. 3.6.1.4. Tính chọn cặp đầu cáp trên tang. Phương pháp cặp đầu cáp trên tang đơn giản và phổ biến nhất hiện nay là dùng tấm cặp và vít vít chặt lên trên, số tấm cặp phải dùng ít nhất là 2 tấm kẹp do ở trên tang luôn có số vòng dự trữ không sử dụng đến, lực tác dụng trực tiếp lên cặp sẽ không phải là lực căng cáp St = Smax mà lực tác dụng là S0 nhỏ hơn. do đó có ma sát giữa mặt tang với vòng cáp an toàn. - Lực tính toán với cặp cáp được tính theo công thức 2.16 [27]. (3.73) Trong đó: f = 0,12 ¸ 0,16 hệ số ma sát giữa mặt tang với cáp ta chọn f = 0,15 a: góc ôm của các vòng dự trữ trên tang 2 ³ 3p Chọn a = 4p (2 vòng cáp). Ta chọn cách kẹp cáp trên tang bằng 2 tấm kẹp có một bulong. - Lực kéo một bulong theo công thức 2.20 [27] ta có: (3.74) Trong đó: Z: số bu lông ở tấm kẹp (Z = 2) f1: Hệ số ma sát qui đổi giữa dây cáp và tấm kẹp có tiết diện rãnh hình thang: b = 400: góc nghiêng mặt bên của rãnh. - Lực uốn bulong xác định theo công thức 2.21 [27]. T = 2.f1.N (3.75) Þ T = 2.0,23. 244,4= 112,4 (N) - Ứng suất uốn tổng ở mỗi bulong xác định theo công thức 2.17 [27] (3.76) Trong đó: d1 = 10(mm): đường kính chân ren. L0 = 6(mm): tay đòn đặt lực T vào bulong - Ứng suất cho phép [s]d = 75 ¸ 85 (N/mm2) đối với bulong chế tạo từ thép CT3. ta chọn bulong đầu tinh 6 cạnh theo TCVN 95-63 (Tra bảng 6.39 [29]) Þ st £ [s] thỏa mãn điều kiện uốn: như vậy bulong kẹp cáp đủ điều kiện làm việc bulong có ký hiệu: bulong II M12 x 40 TCVN 95.63 (tra bảng 6.38 [29]). 3.6.1.6. Xác định công suất động cơ - Tỷ số truyền hộp giảm tốc. - Công suất tĩnh khi nâng vật bằng tải trọng được xác định theo công thức 2.78 [27]. (3.77) Trong đó: Vn = 30 (m/ph): vận tốc nâng. h: hiệu suất của động cơ. h = ht. ht = 0,96. 0,92 = 0,8832 ht = 0,96: hiệu suất của tang (tra bảng 1.9 [27]) hb = 0,92: hiệu suất bộ truyền hai cấp bánh răng trụ (tra bảng 1.9 [27]) Thay số ta được: Chọn động cơ thủy lực nhãn hiệu PAVC-33 có các thông số sau: Số vòng quay của môtơ thuỷ lực: nMT = 750 V/phút (có thể thay đổi được từ 450 ¸1500V/phút) Mômen trục quay MMT = 50 N.m Công suất 5 kW (có thể thay đổi được từ 1.5 ¸ 11.4 kW) - Tốc độ quay của tang xác định theo công thức 2.35 [27] (3.78) Trong đó: vn = 30 (m/ph): tốc độ nâng hàng ip = 1: bội suất palăng D = 0,3m: đường kính tang Þ nt= 31,83 (vg/ph) - Tỉ số truyền chung của bộ truyền động: Theo xu hướng hiện nay người ta thường dùng hộp giảm tốc hành tinh vi sai đặt gọn trong lòng của tang cuốn cáp. chọn hộp giảm tốc hành tinh có số liệu về tỷ số truyền, và các bánh răng, trục bánh răng như hộp giảm tốc hành tinh dẫn động cơ cấu quay, chỉ khác nhau về hình thưc dẫn động là vỏ hộp giảm tốc không được giữ cố định mà được gắn vào tang để truyền chuyển động quay tới tang. 3.6.2. Tính chọn tang, cáp, puly đổi hướng cho cơ cấu nâng hạ cần khoan. 3.6.2.1. Tính chọn cáp. - Lực căng lớn nhất của cáp chính bằng lực rút cần khoan: Smax = 138,9 (kN) Theo công thức trong tài liệu máy và thiết bị nâng ta có: (3.65)[26] Trong đó: Sd: Tải trọng phá hỏng cáp do nhà chế tạo xác định. n: Hệ số an toàn, n = 4. Sd ³ 138,9´4=555,6 (kN) Theo tài liệu tính toán máy nâng chuyển ta chọn được cáp Cáp bện kiểu Pk – 3 Đường kính cáp (mm) Diện tích tính toán mặt cắt của tất cả các sợi (mm2) Khối lượng 1000m cáp đã bôi trơn (kg) Lực kéo đứt không nhỏ hơn (kN) 34 527.5 4845 857 3.6.2.2. Tính chọn puly đổi hướng. Thiết kế trục. Chọn chiều dài trục sơ bộ là 140 mm. Sơ đồ tính trục như sau: Ta coi trục như là 1 dầm có tiết diện tròn đặc được tựa trên 2 gối đỡ có các kích thức hình học sau: l: khoảng cách giữa tâm hai gối đỡ trục: l=140(mm) Sck=138,9 (kN): lực rút cần khoan. - Biểu đồ nội lực của trục. Phản lực gối tựa A và B là: Ta có biểu đồ nội lực như sau : - Chọn vật liệu chế tạo trục. Chọn vật liệu chế tạo là thép 45 tôi cải thiện có các thông số sau : + Giới hạn bền: sb= 750 (MPa)= 750 (N/mm2). + Giới hạn chảy: sc= 450 (Mpa)= 450(N/mm2). Þ ứng suất cho phép như tính toán trên ta có : Trong quá trình khoan và di chuyển do tác dụng của điều kiện bên ngoài (gặp gió lớn trong quá trình khoan và nâng gầu, điều kiện đường đi xấu...) khi đó sẽ gây ra tải trọng động. Lúc này ứng suất cho phép giảm từ 1,5 đến 2 lần. Chọn [s]= 70 (N/mm2)= 0,07 (kN/mm2). - Xác định sơ bộ đường kính trục theo điều kiện bền. Từ điều kiện bền ta có : Chọn đường kính trục 100 (mm). - Kiểm tra bền trục theo điều kiện bền 3 : Trong đó : s : ứng suất pháp của tiết diện được xác định theo công thức : t: ứng suất tiếp của tiết diện được xác định theo công thức : Thay số ta có : Kết Luận : Trục thỏa mãn điều kiện làm việc với d=100(mm). Tính chọn Puly - Đường kính trong d1 của Puly: d1 = 180mm - Chiều sâu rãnh Puly: h = 2. dC = 2´34 = 68mm - Đường kính ngoài của Puly: dn = 500 (mm). - Bán kính của đáy rãnh Puly. - Góc nghiêng hai thành bên. 2´15 = 300 - Chiều dày Puly: d = 70 (mm). Chọn ổ lăn cho puly. Chọn ổ bi đỡ chặn (theo GOST 831- 75) Ký hiệu 36220 có các thông số sau: Đường kính trong 100mm Đường kính ngoài 180mm Bề rộng 34mm Khả năng chịu tải tĩnh là 124,0 (kN) Khả năng chịu tải động là 118 (kN) 3.6.2.3. Tính chọn tang cuốn cáp. Đường kính cần thiết của tang theo đường trung bình của dây cáp thép cuộn vào. Theo công thức 2.9 [27] ta có: Dt ³ dc. e Trong đó: - dc= 34 (mm): đường kính cáp chọn - e = 16: hệ số đường kính tang (tra bảng 2.7 [27]) Þ Dt ³ 34.16 = 544 (mm) Chọn đường kính của tang: Dt = 550 (mm). Chiều dài của tang phải sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất trên tang vẫn còn lại ít nhất là 1,5 vòng dây (theo qui định về an toàn). Từ các qui định trên ta chọn tang đơn không xẻ rãnh . Sơ đồ tính của tang: Chiều dài toàn bộ của tang: LT= Lv + 2 L1 Trong đó: - Lv: chiều dài làm việc của tang. - L1 : chiều dày thành tang. Chiều dài làm việc của tang xác định theo công thức 2.11 [27] Với: LC : chiều dài cáp cuộn vào tang xác định theo công thức 2.10 [27] Lc= H.ip + p.D (z1 + z2 ) H= 19,5 (m): chiều cao nâng ip= 1: bội suất palăng D= 550 (mm)= 0,55 (m): đường kính tang. z1 = 2: số vòng dự trữ trên tang z2 = 3: Số vòng kẹp cáp. Þ Lc = 19,5 + 3,14. 0,55 (2 +3) = 28,14 (m) t= 35(mm): bước của vòng cuộn (tra bảng 2.8 [27]) m= 1: số lớp cáp cuộn j= 0,95: hệ số cuộn không chặt của cáp đối với tang trơn. Chiều dày thành tang chọn theo kinh nghiệm L1= 20 (mm) Như vậy chiều dài toàn bộ tang: Lt= Lv + 2.Lt = 605 (mm) = 0,605 (m) Chiều dày của tang được lấy: d= 1,2.dc = 1,2.34 = 40,8 (mm) Chọn chiều dày của tang: d= 41 (mm) Chiều cao của thành tang so với mặt tang phải tương ứng với số lớp cáp quấn trên tang h= (1 +2).dc Þ h= (1+2).34 = 102 (mm) Þ Đường kính thành tang: D’t= Dt + 2.h= 754 (mm) Theo kết quả tính toán ở trên ta có thông số kỹ thuật của tang như sau: - Chiều dài tang: LT= 605mm - Đường kính tang: Dt= 550mm - Đường kính thành tang: Dt,= 754mm - Chiều dày thành tang: L1= 20mm - Bề dày của tang: d= 41mm - Chiều cao thành tang: h= 102mm - Chiều dài toàn bộ cáp: Lc= 28140mm Kiểm tra độ bền tang: Trong quá trình làm việc, tang bị kéo và nén, xoắn. vì chiều dài tang Lt= 605mm, Dt =550mm, do vậy ứng suất uốn và xoắn trong tang không vượt quá 10 ¸ 15% ứng suất nén. Vì vậy sức bền tang được kiểm tra theo nén với ứng suất cho phép đã giảm thấp với hệ số giảm thấp j = 0,8. Theo công thức 2.15 [27] Trong đó: k= 1,4: hệ số phụ thuộc lớp cáp cuốn trên tang. t= 35 (mm): bước cuốn cáp trên tang. j= 0,8: hệ số giảm ứng suất St= 555600 (N): lực căng của cáp d= 41 (mm) : bề dày thành tang. Ứng suất cho phép của tang chế tạo bằng gang. n= 4: hệ số an toàn sbn= 565 (N/mm2): giới hạn bền nén của tang đúc bằng gang Cj.15 -32 Thay số ta có: Þ sn £ [sn ]thỏa điều kiện bền. Vậy tang đủ bền. 3.6.3. Tính chọn xilanh thủy lực. 3.6.3.1. Tính chọn xilanh nâng hạ cơ cấu quay. - Trọng lượng cơ cấu quay: pq=30 (kN). - Hành trình piston là : s = 7000 (mm). 3.6.3.2. Tính chọn xilanh dẫn động khung dẫn động. - Trọng lượng tác dụng lên đầu cần piston là: p= 131,935(kN). - Hành trình cần thiết của xilanh là: s= 3800- 2590= 1210 (mm). - Vậy ta chọn xilanh theo tiêu chuẩn có các số liệu sau: + Đường kính xilanh: D= 140 (mm). + Hành trình piston: s=1250(mm). + Đường kính cần piston: d= 80 (mm). + Lực đẩy lớn nhất của xilanh: p=160 (kN). + Đường kính chốt xilanh: d1=80 (mm) 3.6.3.3. Tính chọn xilanh nghiêng giá dẫn hướng. - Trọng lượng tác dụng lên đầu cần piston là: - Hành trình cần thiết của xilanh là: s= 2140 (mm). - Vậy ta chọn xilanh theo tiêu chuẩn có các số liệu sau: + Đường kính xilanh: D= 180 (mm). + Hành trình piston: s=2240(mm). + Đường kính cần piston: d= 110(mm). + Lực đẩy lớn nhất của xilanh: p=196 (kN). + Đường kính chốt xilanh: d1=100 (mm). 3.6.4. Tính mối hàn cho giá dẫn hướng. Chọn sơ bộ chiều cao mối hàn là: h= 5(mm) Kiểm tra bền mối hàn tại tiết diện nguy hiểm là mặt cắt nguy hiểm nhất là: Ta thấy tại tiết diện đi qua B là nguy hiểm nhất có lực cắt lớn nhất là: Q= 24,85(kN)= 2485(kG). Mối hàn góc được kiểm tra bền theo tác dụng của lực trượt T và theo công thức 5.42 trang 113 [23]: - Sx=2.2.40.20=3200 (cm3): momen tĩnh của tiết diện với trục ox - Jx= 93237,333 (cm4): momen quán tính của tiết diện với trục ox. - - ứng suất cho phép của mối hàn. = 0,65.. Vậy mối hàn thoả mãn điều kiện bền. § 3.7. Công nghệ chế tạo trục 3.7.1. Nội dung và trình tự thiết kế. Quá trình thiết kế gia công chi tiết được tiến hành theo trình tự sau đây: Phân tích chức năng làm việc của chi tiết cần gia công. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết. Xác định dạng sản xuất. Lập thứ tự nguyên công, các bước (đồ gá, dụng cụ cắt, tốc độ cắt). Tính lượng dư gia công cho một bề mặt nào đó. Còn tất cả các mặt gia công khác của chi tiết thì tra theo sổ tay công nghệ chế tạo. Tính chế độ cắt cho một nguyên công nào đó. Còn tất cả công khác của chi tiết thì tra theo sổ tay công nghệ chế tạo. Tính thời gian gia công cơ bản cho tất cả các nguyên công. Xây dựng các bản vẽ chi tiết, bản vẽ lồng phôi và bản vẽ nguyên công. 3.7.2. Phân tích chi tiết gia công và xác định dạng sản xuất. 3.7.2.1. Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết. - Chức năng: trục nhận và truyền momen xoắn từ trục động cơ đến bánh răng trung tâm 1. - Điều kiện làm việc: trong quá trình làm việc trục chịu xoắn. - Thành phần hóa học của thép 45 tôi cải thiện là: C Si Mn S P Ni Cr 0,4 - 0,5 0,17-0,37 0,5 -0,8 0,045 0,045 0,30 0,30 3.7.2.2. Xác định dạng sản xuất Dạng sản xuất là khái niệm đặc trưng có tính chất tổng thể giúp cho việc xác định hợp lý đường lối, biện pháp công nghệ và tổ chức sản xuất để chế tạo ra sản phẩm đạt chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. Trục bánh răng được sản xuất hàng loạt nhỏ. 3.7.2.3. Yêu cầu kỹ thuật. Khi chế tạo trục cần đảm bảo các điều kiện sau đây: - Kích thước đường kính lỗ để lắp ghép trục phải đạt mức chính xác từ 7 ¸10. - Độ chính xác về hình dáng, hình học như độ côn, độ ô van của trục nằm trong giới hạn 0,25¸0,5 dung sai đường kính trục - Đảm bảo dung sai chiều dài đường kính trục trong khoảng 0,05 ¸0,2 mm. - Độ đảo khi lắp trục không vượt quá 0,01¸ 0,03 mm. 3.7.3. Xác định phương pháp chế tạo phôi và thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi. 3.7.3.1. Xác định phương pháp chế tạo phôi - Vật liệu và phôi dùng để chế tạo các chi tiết dạng trục là thép 45 tôi cải thiện. - Việc chọn phôi dùng để chế tạo trục phụ thuộc vào hình dáng, kết cấu và sản lượng của lọai trục đó. Với trục bậc có đường kính chênh nhau không lớn lắm có thể dùng phôi cán. - Tuy nhiên trong sản xuất hàng loạt lớn, phôi của trục được chế tạo bằng dập nóng trên máy dập hoặc ép trên máy ép, với trục bậc có thể rèn trên máy rèn ngang và cũng có thể được chế tạo bằng phương pháp đúc. - Vậy ta chọn phôi là phôi cán. - Trước khi gia công, việc gia công chuẩn bị phôi được tiến hành ở phân xưởng chuẩn bị phôi. 3.7.3.2. Thiết kế bản vẽ chi tiết lồng phôi. 3.7.4. Thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết. 3.7.4.1. Chuẩn định vị khi gia công các chi tiết trục. - Đối với chi tiết dạng trục yêu cầu về độ đồng tâm giữa các cổ trục là rất quan trọng. Để đảm bảo yêu cầu này, khi gia công trục cần phải dùng chuẩn tinh thống nhất. - Chuẩn tinh thống nhất khi gia công các chi tiết dạng trục là 2 lỗ tâm côn ở 2 đầu trục. Dùng 2 lỗ tâm côn làm chuẩn có thể hoàn thành việc gia công thô và tinh hầu hết các bề mặt của trục. - Do trục đặc nên ta dùng mũi tâm thường có mũi tâm trước là mũi tâm tùy động. 3.7.4.2.Thứ tự các nguyên công. Đánh số các bề mặt gia công. Trình tự gia công Trước khi gia công, việc gia công chuẩn bị phôi được tiến hành ở phân xưởng chuẩn bị phôi. Nguyên công 1: Tiện trơn trục f30 tạo thành bề mặt 3. Nguyên công 2: Tiện và tiến hành khoan các lỗ chống tâm trên mặt 7 và 8. - Bước 1: Tiện mặt 7. - Bước 2: Khoan lỗ tâm ở mặt 7. - Bước 3: Tiện mặt 8. - Bước 4: Khoan lỗ tâm ở mặt 8. Nguyên công3: Tiện các mặt 1, 2, 10, 11, 2’, 8’, 9. Chọn lỗ tâm ở mặt 7, 8 làm chuẩn tinh để gia công mặt 1, 2, 10, 11. - Bước 1: Tiện thô các mặt 1, 2, 10, 11. - Bước 2: Tiện bán tinh các mặt 1, 2, 10, 11 . - Bước 3: Tiện tinh các mặt 1, 2, 10, 11. - Bước 4: Tiện mỏng mặt 1 cấp chính xác 7. - Bước 5: Tiện vát mép 2’, 8’, 9. Nguyên công 4: Tiện các mặt 4, 5, 6, 4’, 7’. Chọn lỗ tâm ở mặt 7, 8 làm chuẩn tinh để gia công mặt 4, 5, 6, 4’, 7’. - Bước 1: Tiện thô các mặt 4, 5, 6. - Bước 2: Tiện bán tinh các mặt 4, 5, 6. - Bước 3: Tiện tinh các mặt 4, 5, 6. - Bước 3: Tiện vát mép các mặt 4’, 7’. Nguyên công5: Phay rãnh then 12, 13 Chọn lỗ tâm ở mặt 7, 8 làm chuẩn tinh để phay rãnh then 12, 13. Nguyên công 6: gia công lỗ ren 14. ta rô lỗ ren 14. Sau khi gia công cơ xong trục được mang đi tôi cải thiện đạt độ cứng 40HRC. 3.7.5. Tính lượng dư gia công. Tính lượng dư gia công tại ngõng trục có đường kính. Phôi cán, cấp chính xác cấp 4, khối lượng phôi 4,5 kg. Vật liệu chế tạo phôi: thép 45 tôi cải thiện. Chất lượng bề mặt chi tiết đúc với cấp chính xác 4 có (Rz+Ti)=150+250=400(mm) bảng (3-65) [25]. Các bước công nghệ: Cấp chính xác Rz T Tiện thô 14 50 (mm) 50(mm) Tiện bán tinh 11 40(mm) 40(mm) Tiện tinh 10 20(mm) 30(mm) Tiện mỏng 7 10(mm) 20(mm) Ta áp dụng công thức tính lượng dư gia công cho bề mặt đối xứng ngoài: ) Trong đó: - Rza: chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại. - Ta: chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để lại. - egđ: sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện. Vì đồ gá là mâm kẹp ba chấu tự định tâm và có chống tâm nên sai số gá đặt trong trường hợp này egđ=0. Như vậy trong công thức tính Zmin không còn sai số gá đặt. - rp : Sai lệch về vị trí không gian của phôi được xác định theo công thức sau đây: Trong đó: + rlk=1: độ lệch của khuôn dập (phôi trong khuôn bị lệch) so với tâm danh nghĩa. + rt: sai lệch của phôi do lấy tâm làm chuẩn và được xác định bằng công thức sau: - dp =3mm: dung sai của phôi cán và 0,25 là độ võng của tâm phôi. - rct: độ cong vênh của phôi thô (độ cong của đường trục phôi) rct=Dk.Lc=0,1.110=11(mm)= 0,11(mm) - Dk: độ cong giới hạn của phôi trên 1mm chiều dài Dk=0,1 mm/mm tra bảng. Lc=110(mm) là chiều dài từ mặt đầu của chi tiết đến cổ trục cần xác định lượng dư. Do đó sai lệch không gian của phôi là: Tiện thô gá trên mâm cặp ba chấu có chống tâm, sai số gá đặt egđ=0. Theo bảng 10 trang 39 ta có chất lượng bề mặt phôi là: Rz = 150(mm), Ti = 250(mm), 2Zmin=2.(Rza+Ta+rp )=2.(150+250+1524)=2.1924 mm. Sau tiện thô: Rza=50 mm; Ta=50 mm (bảng 3-69) [25] Vậy theo trang 343 [23] với độ bóng bề mặt Ñ3 sai lệch còn lại sau nguyên công tiện thô là: r1=Ks. rp=0,06.1524=91,2 (mm) Với Ks= 0,06: hệ số giảm sai khi tiện thô. Tiện bán tinh gá trên mâm cặp ba chấu có mũi chống tâm, sai số gá đặt egđ=0. 2Zmin=2(Rza+Ta+r1 )=2(50+50+91,2)=2.191,2 mm. Sau tiện bán tinh: Rza=40 mm; Ta=40 mm (bảng 3-69) [25]; độ bóng bề mặt Ñ6 Sai lệch còn lại sau nguyên công tiện bán tinh là: r2=Ks. r1=0,5.91,2=45,6 (mm) Với Ks=0,5: hệ số giảm sai khi tiện thô. Tiện tinh gá trên mâm cặp ba chấu có mũi chống tâm. 2Zmin=2(Rza+Ta+r2 )=2(40+40+45,6)=2.125,6 mm Sai lệch còn lại sau nguyên công tiện tinh là: r3=Ks. r2=0,4.45,6=18,24 mm. Với Ks=0,4: hệ số giảm sai khi tiện tinh. Sau tiện tinh: Rza=20 mm; Ta=30 mm (bảng 3-69) [25]; độ bóng bề mặt Ñ7 . Tiện mỏng gá trên mâm cặp ba chấu có mũi chống tâm. 2Zmin=2(Rza+Ta+r3 )=2(20+30+18,24)=2.68,24 mm Sau tiện mỏng: Rza=10 mm; Ta=20 mm (bảng 10)[23]; độ bóng bề mặt Ñ8. *Như vậy ta có lượng dư nhỏ nhất của từng nguyên công là: Tiện thô: 2.Zmin=2.1924 (mm) Tiện bán tinh : 2Zmin=2.191,2 (mm) Tiện tinh : 2Zmin=2.125,6 (mm) Tiện mỏng: 2Zmin=2.68,24 (mm) Cột ghi kích thước tính toán được xác định như sau: Ghi kích thước chi tiết (kích thước nhỏ nhất)vào hàng cuối cùng, còn các kích thước khác thì lấy kích thước ở nguyên công trước cộng với lượng dư tính toán nhỏ nhất. Như vậy ta có: Tiện tinh: d3=24,9+2.0,06824=25,036mm Tiện bán tinh: d2=25,036+2.0,1256= 25,287mm Tiện thô: d1=25,287+ 2.0,1912=25,569mm Phôi: d0=25,569+2.1,924= 29,417mm Lập cột dung sai của kích thước các nguyên công bằng cách tra bảng trong sổ tay. Xác định kích thước giới hạn nhỏ nhất bằng cách làm tròn số của kích thước tính toán theo hàng số có nghĩa của dung sai d. Xác định kích thước giới hạn lớn nhất bằng cách cộng kích thước giới hạn nhỏ nhất dmin với dung sai lỗ d. Tiện mỏng: d4=24,9 + 0,03=24,93 mm. Tiện tinh: d3=25,036 + 0,12=25,156 mm. Tiện bán tinh: d2=25,287 + 0,3=25,587 mm. Tiện thô: d1=25,569 + 0,4=25,969 mm. Phôi: dp = 29,417 + 3=32,417 mm Xác định lượng dư giới hạn: Zbmax: kích thước giới hạn lớn nhất. Zbmin: kích thước giới hạn nhỏ nhất. Ta có: Tiện mỏng: 2 Zbmax = 25,16 - 24,93=0,23mm=230 mm. 2 Zbmin = 25,04 - 24,9=0,14mm=140 mm. Tiện tinh: 2 Zbmax = 25,59 - 25,16=0,43mm=430 mm. 2 Zbmin = 25,29 - 25,04=0,25mm=250 mm. Tiện bán tinh: 2 Zbmax = 25,97- 25,59=0,38mm=380 mm. 2 Zbmin = 25,57- 25,29=0,28mm=280 mm. Tiện thô: 2 Zbmax = 32,42- 25,97=6,45mm=6450 mm. 2 Zbmin = 29,42- 25,57=3,85mm=3850 mm. Xác định lượng dư tổng cộng: lượng dư tổng cộng lớn nhất là tổng các lượng dư trung gian (lượng dư nguyên công) lớn nhất, còn lượng dư tổng cộng nhỏ nhất là tổng các lượng dư trung gian (lượng dư nguyên công) nhỏ nhất. Z0max==230+430+380+6450=7490 mm. Z0min=140+250+280+3850=4520 mm. Kiểm tra phép tính: phép tính đúng khi ta có biểu thức sau: Z0max- Z0min=dp-dchi tiết (mm) 7490-4520=3000-30=2970 (mm) Vậy chọn đường kính phôi cán là : d= 37(mm) 3.7.6. Tính chế độ cắt. Các yếu tố của chế độ cắt thường được xác định theo trình tự sau: 3.7.6.1. Khi tiện thô. - Chiều sâu cắt: t= 4 mm. - Lượng chạy dao: S= 0,8mm/vòng (bảng 5-11)[9]. - Tốc độ cắt: T: tuổi thọ giới hạn của dụng cụ. T=50 phút. kv = kmv3knv3kuv Kmv: Hệ số thụ thuộc vào chất lượng vật liệu gia công, bảng (5-1) HB=190 độ cứng vật liệu gia công,nv số mũ tra bảng (5-2)[25] ta có: nv=1Þ Kmv=1 ® Knv: Hệ số phụ thuộc tình trạng bề mặt, bảng (5-5) [25]. ® Kuv: Hệ số phụ thuộc chất lượng vật liệu dụng cụ cắt bảng(5-6) [25]. Tra các bảng 5-17 [25] ta có: Cv = 292; knv = 0,8 ; kuv = 1 ; x = 0,35 ; y = 0,2 ; m = 0,18. Þ kv = 13 0,831 = 0,8 Số vòng quay trục chính: - Khi xác định được nt ta đi xác định nm (n của máy) và lấy nm>nt. Theo tính chất cấp số nhân ta có: nmax=nmin.jm-1 Trong đó: m: số cấp máy j: công bội của cấp số nhân. Þjm-1= - jx có thể xác định theo công thức - Với máy tiện 1A225-6 ta có: nmax=2560 vg/ph nmin=180 vg/ph m=24 số ta có jm-1=j23==14,22 - Theo bảng 8 trang 28 [20] ta có: j23=14,22Þ j=1,12 Mặt khác - Tra bảng 8 trang 28 [20] với giá trị j=1,12 ta có giá trị jx=5,26 gần bằng 5,64. Vậy nm=nmin. jx=180.5,64=1015,2 (v/ph) - Từ nm=1016,1 v/ph ta tính lại tốc độ cắt thực tế theo công thức sau: - Lực cắt khi tiện thô xác định theo phương z có công thức sau: Pz=10.Cp.tx.Sy.vn.Kp Tra bảng 5-23 [25] trang 18 ta có: Cp=92; x=1; y=0,75; n=0 Kp=(Kmp.Kj.Kgp.Klp.Krp) Tra bảng 5-10 [25] ta có:Kmp=1 Tra bảng 5-22 [25] ta có: Kj=1;Kgp=1;Klp=1;Krp=1 Ta có lực cắt khi tiện thô: Pz=10.92.41.0,80,75.79,730.1.1.1.1.1=3112,9 (kG) - Công suất cắt: Nc= ÞNc< h.Nm=0,8.13=10,4(KW) 3.7.6.2. Khi tiện tinh. - Chiều sâu cắt: t=0,5mm. - Lượng chạy dao: S=0,31mm/vòng (bảng 5-11)[25]. - Tốc độ cắt: Trong đó: T: tuổi thọ giới hạn của dụng cụ. T=50 phút. kv = kmv3knv3kuv Kmv: Hệ số thụ thuộc vào chất lượng vật liệu gia công, bảng (5-1) HB=190 độ cứng vật liệu gia công, nv số mũ tra bảng (5-2)[25] ta có: nv=1Þ Kmv=1 ® Knv: Hệ số phụ thuộc tình trạng bề mặt, bảng (5-5) [25]. ® Kuv: Hệ sốphụ thuộc chất lượng vật liệu dụng cụ cắt bảng(5-6)[25]. Tra các bảng 5-17 [14] ta có: Cv = 292; knv = 0,8 ; kuv = 1 ; x = 0,35 ; y = 0,2 ; m = 0,2. Þ kv = 13 0,831 = 0,8 Số vòng quay trục chính: - Khi xác định được nt ta đi xác định nm (n của máy) và lấy nm>nt. Theo tính chất cấp số nhân ta có: nmax=nmin.jm-1 - Với máy tiện 1A225-6 ta có: nmax=2560 vg/ph nmin=180 vg/ph m=24 số ta có jm-1=j23==14,22 - Theo bảng 8 trang 28 [20] ta có: j23=14,22Þ j=1,12 Mặt khác - Tra bảng 8 trang 28 [20] với giá trị j=1,12 ta có giá trị jx=12,17 gần bằng 12,64. Vậy nm=nmin. jx=180.12,64=2275,2 (v/ph) - Từ nm=2275,2 v/ph ta tính lại tốc độ cắt thực tế theo công thức sau: - Lực cắt khi tiện thô xác định theo phương z có công thức sau: Pz=10.Cp.tx.Sy.vn.Kp Tra bảng 5-23 [25] trang 18 ta có: Cp=92; x=1; y=0,75; n=0 Kp=(Kmp.Kj.Kgp.Klp.Krp) Tra bảng 5-10 [25] ta có:Kmp=1 Tra bảng 5-22 [25] ta có: Kj=1;Kgp=1;Klp=1;Krp=1 Ta có lực cắt khi tiện thô: Pz=10.92.0,51.0,310,75.178,70.1.1.1.1.1=191,1 (kG) - Công suất cắt: ÞNc< h.Nm=0,8.13=10,4(KW) 3.7.6.3. Khi tiện mỏng. Tra bảng (5-19)[25]. Chiều sâu cắt: t=0,1mm. Lượng chạy dao: S=0,1mm/vòng (bảng 5-11)[25]. Tốc độ cắt: v= 178,7m/phút. 3.7.7. trình tự tiến hành các nguyên công 3.7.7.1. Nguyên công 1: Tiện mặt 3 (tạo thành trục trơn có đường kính d=30 mm). a. Sơ đồ gá: b.Chọn máy: Chọn máy tiện của nga hiệu 1A225- 6 ta có : Đường kính lớn nhất của chi tiêt gia công được trên thân máy: 25mm Số trục chính : 6 - Số tốc độ trục chính: 24 - Tốc độ trục chính: 180 đến 2560 vg/ph - Dịch chuyển dọc lớn nhất: 215mm - Dịch chuyển ngang lớn nhất: 24mm - Công suất máy: 13 KW - Hiệu suất máy:h= 0,8 c. Đồ gá - Mâm cặp ba chấu tự định tâm. - Mũi chống tâm. d. Dụng cụ cắt: - Do vật liệu là thép 45 tôi cải thiện nên chọn vật liệu dao cắt là: Dao tiện T15K6. e. Dụng cụ kiểm tra: Thước cặp f. Dung dịch trơn nguội : Emunxi 3.7.7.2. Nguyên công 2: Tiện và khoan lỗ tâm mặt đầu 7 và 8. . a. Sơ đồ gá: b. Chọn máy: Chọn máy tiện của nga hiệu 1A225- 6 ta có : Đường kính lớn nhất của chi tiêt gia công được trên thân máy: 25mm Số trục chính: 6 - Số tốc độ trục chính: 24 - Tốc độ trục chính: 180 đến 2560 vg/ph - Dịch chuyển dọc lớn nhất: 215mm - Dịch chuyển ngang lớn nhất: 24mm - Công suất máy: 13 KW - Hiệu suất máy:h= 0,8 c. Đồ gá - Mâm cặp ba chấu tự định tâm. - Mũi chống tâm. d. Dụng cụ cắt Do vật liệu là thép 45 tôi cải thiện nên chọn vật liệu dao cắt là: - Dao tiện T15K6 - Chọn dao khoan ruột gà đuôi trụ loại trung bình có thông số sau đây: + Đường kính: d= 6mm + Chiều dài làm việc: l0=45mm + Chiều dài dao: L=130mm e. Dụng cụ kiểm tra: Thước cặp f. Dung dịch trơn nguội: Emunxi 3.7.7.3. Nguyên công 3: Tiện các mặt 1, 2, 10, 11, 2’, 8’, 9. - Bước 1: Tiện thô các mặt 1, 2, 10, 11. - Bước 2: Tiện bán tinh các mặt 1, 2, 10, 11 . - Bước 3: Tiện tinh các mặt 1, 2, 10, 11. - Bước 4: Tiện mỏng mặt 1 cấp chính xác 7. - Bước 5: Tiện vát mép 2’, 8’, 9. a. Sơ đồ gá: b. Chọn máy: Chọn máy tiện của nga hiệu 1A225- 6 như trên c. Đồ gá: Được định vị trên 2 mũi tâm mũi tâm trước là mũi tâm tùy động. d. Dụng cụ cắt: Do vật liệu là thép 45 tôi cải thiện nên chọn vật liệu dao cắt là: Dao tiện T15K6. e. Dụng cụ kiểm tra: Thước cặp f. Dung dịch trơn nguội: Emunxi. 3.7.7.4. Nguyên công 4 : Tiện các mặt 4, 5, 6, 4’, 7’. Chọn lỗ tâm ở mặt 7, 8 làm chuẩn tinh để gia công mặt 4, 5, 6, 4’, 7’. - Bước 1: Tiện thô các mặt 4, 5, 6. - Bước 2: Tiện bán tinh các mặt 4, 5, 6. - Bước 3: Tiện tinh các mặt 4, 5, 6. - Bước 3: Tiện vát mép các mặt 4’, 7’. a. Sơ đồ gá: b. Chọn máy: Chọn máy tiện 1A225-6 như trên c. Đồ gá: Được định vị trên 2 mũi tâm, mũi tâm trước là mũi tâm tùy động. d. Dụng cụ cắt: Do vật liệu là thép 45 tôi cải thiện nên chọn vật liệu dao cắt là: dao tiện T15K6. e. Dụng cụ kiểm tra: Thước cặp f. Dung dịch trơn nguội: Emunxi. 3.7.7.5. Nguyên công 5: Phay rãnh then 12, 13 Chọn lỗ tâm ở mặt 7, 8 làm chuẩn tinh để phay rãnh then 12 và 13. Bước 1: Phay rãnh then 12. Bước 2: Phay rãnh then 13. a. Sơ đồ gá: b. Chọn máy: Căn cứ vào sổ tay công nghệ chế tạo máy ta chọn máy 6M12P. Máy phay 6M12H có các thông số sau: Công suất động cơ: 4,5 (KW) Giới hạn chạy dao: Chạy dao dọc: 2541250(mm/ph) Chạy dao ngang: 2541250(mm/ph) Chạy dao đứng: 8,34416,6(mm/ph) Giới hạn số vòng quay củatrục chính: 31,54 1600(v/ph) c. Đồ gá: Định vị trên khối V dài và giữ chặt bằng chốt tì. d. Dụng cụ cắt: Dao phay ngón. e. Dụng cụ kiểm tra: Thước cặp f. Dung dịch trơn nguội: Emunxi. 3.7.7.6. Nguyên công 6: ta rô lỗ ren 14. Bước 1: Khoan lỗ dẫn hướng đường kính D= 4mm Bước 2: Ta rô lỗ ren 14 a. Sơ đồ gá. b. Chọn máy. - Tiến hành khoan và ta rô trên máy tiện tự động nằm ngang nhiều trục hiệu 1A25- 6. c. Tính chế độ cắt. * Khi khoan lỗ sâu đường kính D=4mm - Chiều sâu cắt t = 1,5D. + Trong đó D: chiều rộng mũi dao chọn D = 4 mm. Þ t =1,534 =6 mm. - Lượng chạy dao S = 0,27 mm/vòng, bảng 5-25 [25] - Tốc độ cắt theo công thức trang 20 [25]: Trong đó: ® kv = kmv3kuv3klv: hệ số hiệu chỉnh chung cho tốc độ cắt. - Kmv: Hệ số thụ thuộc vào chất lượng vật liệu gia công, bảng (5-1) [25]. HB=190 độ cứng vật liệu gia công, nv số mũ tra bảng (5-2)[25] ta có: nv=1Þ Kmv=1. - kuv = 1: hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm dụng cụ cắt; tra bảng 5-6 [25] - klv: hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan, khi khoan sâu knv = 0,7. Þ kv = 13130,7 = 0,7 ® Hệ số Cv và số mũ q, x, y, m được tra trong bảng 5-28 [25] Cv = 14,7 ; q = 0,25 ; y = 0,55 ; x = 0,2 ; m = 0,12. ® T: tuổi bền của dụng cụ cắt bảng 7 trang 25: T = 25 phút: chọn mũi khoan thép gió đường kính D = 6mm Số vòng quay: - Với máy tiện 1A225-6 ta có: nmax=2560 vg/ph nmin=180 vg/ph m=24 số ta có jm-1=j23==14,22 - Theo bảng 8 trang 28 [20] ta có: j23=14,22Þ j=1,12 Mặt khác - Tra bảng 8 trang 28 [20] với giá trị j=1,12 ta có giá trị jx=1,59 gần bằng 1,58. Vậy nm=nmin. jx=180.1,58 =284,4 (v/ph) - Từ nm=1016,1 v/ph ta tính lại tốc độ cắt thực tế theo công thức sau: * Khi ta rô ren M5. Khi ta rô nhiều lưỡi cắt cùng làm việc một lúc, điều kiện tỏa nhiệt lại khó khăn, nếu cắt với vận tốc cao đỉnh ren sẽ bị cháy. Do vậy vận tốc ta rô ren thường thấp (5¸15 m/ph). Chọn vận tốc ta rô là : v=10 (m.ph). - Số vòng quay trục chính tính toán là : - Chọn theo máy n=nmin=180 (vg/ph) - Tính lại vận tốc cắt: d. Đồ gá: Định vị trên mâm kẹp 3 chấu. e. Dụng cụ cắt: Mũi khoan ruột gà bằng thép gió. Mũi ta rô thép gió M5. f. Dụng cụ kiểm tra: Thước cặp g. Dung dịch trơn nguội: Emunxi. §.3.8. Tính ổn định của máy khi làm việc. Khi máy làm việc trọng tâm của máy sẽ là trọng tâm của cơ cấu khung dẫn động cần. Để tính ổn định máy khi làm việc ta phải xét đến các trường hợp sau: 3.8.1. Trường hợp 1: Khi máy cẩu lồng thép vào hố khoan. - Cần hộp có thể nghiêng 1 góc amax = 250 khi cẩu lồng thép vào hố cọc. - Khung dẫn động ở vị trí cao nhất. - KhoảnG cách từ cơ cấu quay tới trọng tâm của khung dẫn động cần là nhỏ nên bỏ qua mômen do trọng lượng của cơ cấu quay gây ra. Trong đó: PLT = 9.3 + 7 = 16.7kN (Trọng lượng của lồng thép và hệ puli) PM = 700 kN - Trọng lượng của máy cơ sở. PCH = 47.5 kN - Trọng lượng của cần hộp. PG1 - Lực gió tác dụng vào 7.5 m đầu của cần hộp: PG1 = 480´7.5/cos250 = 3972N (lực gió phân bố đều trên cần hộp q = 480 N/m đã phân tích ở trên). PG2 - Lực gió tác dụng vào 10 m cuối của cần hộp: PG2 = 672´10/ cos250 = 7414N/m L1, L2, L3, L4, L5, L6 lần lượt là khoảng cách từ PM, PLT, Pq, PCH, PG1, PG2 tới trọng tâm của điểm lật là mép xích máy cơ sở với mặt đất. Theo máy cơ sở và các số liệu tính toán ta xác định được các kính thước sau: L1 = 2800mm Với L2 là khoảng các từ trọng tâm lồng cốt thép tới O. L2 = 16 ´ cos650 + 1 = 7.76m (1m là khoảng cách từ đầu puli tới đầu cần). L3 khoảng cách từ trọng tâm của cơ cấu quay dẫn động cần kelly tới O (tính cho trường hợp cơ cấu quay ở vị trí cao nhất). L3= 6´cos65 = 2.5m (6m là khoảng cách tính từ điểm cuối của cần hộp đến cơ cấu quay khi cần dựng đứng). L4 khoảng cách trọng tâm cần hộp tới O, khi cần nghiêng so với phương thẳng đứng 250 L4 = 8´cos650 = 3.38 m L5 khoảng cách điểm đặt lực gió tới mặt đất (tính gió ở 10m đầu). L5 = (2.5 + (7.5/2)cos250) = 5.89m L6 khoảng cách điểm đặt lực gió 10m cuối. L6 =2.5 + 7.5cos250 + (8.5/2)´cos250 = 9.74m Tại điểm lật 0: Như vậy với góc nghiêng amax= 250 máy làm việc ổn định, không bị lật khi cẩu lồng thép. 3.8.2. Trường hợp 2: Khi gầu khoan được kéo lên trường hợp này chỉ có lực căng cáp (đã tính đến trọng lượng của cần kelly, trọng lượng của gầu chứa đầy đất), trọng lượng của giá dẫn hướng, cơ cấu quay. Các số liệu tính toán như sau: PM = 700 kN PCh = 47.5456 kN Pq = 30 kN Sck = 196.53 kN PG1 = 480´4.7 =3600 N = 3.6 kN PG2 = 672´10 = 6720 N = 6.72 kN Các kích thước:L1 = 2.8m (khoảng cách từ trọng tâm máy tới O). L2 = 2m (khoảng cách từ trọng tâm cơ cấu quay, cần kelly tới O). L3 = 0.8m (khoảng cách từ trọng tâm của cần hộp tới O). L4 = 2.5 + 7.5/2 = 6.25m (khoảng cách từ lực gió 1 tới O). L5 = 6.25 + 10/2 = 11.25m Vậy ta lấy mômen tại trọng tâm O của máy : Máy làm việc an toàn. 3.8.3. Trường hợp 3. Trường hợp này là máy quay 1góc 900 để khoan. Khi đó các khoảng cách dưới tác dụng của lực gió không thay đổi, còn các khoảng cách tới trọng tâm máy, gầu khoan, cơ cấu quay, giá dẫn hướng như sau: Ở trọng tâm, khối lượng chỉ tính được 2/3 khối lượng của máy cơ sơ, tức là: L1 = 1.7m (khoảng cách từ trọng tâm máy tới O theo máy cơ sở). L2 = 3.2m (khoảng cách từ trọng tâm cơ cấu quay, cần kelly tới O). L3 = 2.2m (khoảng cách từ trọng tâm của cần hộp tới O). L4 = 2.5 + 7.5/2 = 6.25m (khoảng cách từ lực gió 1 tới O). L5 = 6.25 + 10/2 = 11.25m Vậy: Vậy máy làm việc an toàn. Chương 4- Một số qui định khi lắp dựng và sử dụng máy 4.1. Lắp dựng máy Do máy được thiết kế có trọng lượng lớn, kích thước cồng kềnh rất khó vận chuyển. Mặt khác do máy di chuyển bằng hai dải xích nên khi di chuyển sẽ làm hỏng mặt đường. Vì vậy với khoảng cách ngắn trong phạm vi công trường máy tự di chuyển, còn với các khoảng cách lớn máy sẽ được vận chuyển bằng các phương tiện vận tải chuyên dùng có tải trọng lớn. Để tránh va chạm với các công trình trong quá trình vận chuyển như gầm cầu, đường dây điện...Trong phần thiết kế ta đã thiết kế khi máy gập cần thì chiều dài của máy là 14,50m, chiều cao của máy 4,7m (3,2m + 1,5m) (chiều cao của máy khoan cọc nhồi và xe chuyên chở), phù hợp với luật giao thông hiện hành của nước ta quy định là ở các tuyến đường Quốc Lộ thì chiều cao cho phép là 5,5m chiều dài cho phép là 14,75m Sau khi vận chuyển máy tới công trường máy sẽ di chuyển xuống mặt bằng lắp các thiế bị như cáp, cần kelly và gầu để làm việc. Qui trình lắp dựng máy khoan cọc nhồi gồm các bước cơ bản sau: Di chuyển thiết bị (máy cơ sở và các bộ phận công tác của máy) tới vị trí lắp dựng qui định. Lắp thanh chống, cần dẫn động và xilanh dẫn động lên máy cơ sở. Lắp giá treo cần lên hệ thanh chống và cần dẫn động. Điều khiển xilanh dẫn động sao cho phần khung dẫn động cần ở vị trí như máy di chuyển. Lắp xilanh nghiêng giá dẫn hướng lên khung dẫn động. Dùng cần cẩu cẩu đoạn giá dẫn hướng đầu lắp vào giá treo cần của khung dẫn động. Sau khi cố định giá dẫn hướng với giá treo cần ta tiến hành lắp xilanh nghiêng giá với giá dẫn hướng. Lắp xilanh nâng hạ cơ cấu quay với giá dẫn hướng. Lắp đoạn đầu giá dẫn hướng cùng với cụm puly đầu giá. Lắp cụm puly đổi hướng cáp lên giá dẫn hướng. Luồn cáp nâng hạ cần khoan và lồng cốt thép đồng thời gắn luôn móc treo vào đầu cáp. Lắp bộ phận quay lên giá dẫn hướng. Lắp các đường dẫn dầu thủy lực với các đầu chờ của môtơ và xilanh thủy lực. Khởi động cho máy chạy thử. Cần khoan và gầu khoan được lắp ráp sau khi máy được đưa tới công trường làm việc. Cách lắp cần khoan và gầu khoan vào máy thi công như sau: + Điều khiển các xilanh nâng giá dẫn hướng lên vị trí làm việc ( vị trí thẳng đứng. + Điều khiển cáp nâng hạ cần khoan kéo cần khoan lên vị trí cao nhất. + Điều khiển xilanh nâng hạ cơ cấu quay kéo cơ cấu quay lên. từ từ hạ cần khoan luồn vào cơ cấu quay. + Đặt gầu khoan ở tư thế làm việc ngay phía dưới cần khoan. Hạ cần khoan xuống sát gầu khoan. Tiền hành lắp chất cố định gầu khoan với đầu cần khoan. Lúc này máy đã ở trạng thái sẵn sàng làm việc. - Sau khi lắp dựng máy song ta tiến hành kiểm tra thử, ngiệm máy theo các bước sau đây: + Kiểm tra lại các đầu nối và đường ồng dẫn dầu thủy lực xem có chặt hay không, có bị rò rỉ không. + Kiểm tra lại cáp nâng hạ cần khoan và lồng cốt thép xem có bị hư hỏng hay bị lẹt hay không. + Kiểm tra và vặn chặt lại các liên kết của máy. + Cho máy di chuyển thử để kiểm tra độ ổn định của máy. + Chạy thử cơ cấu khoan đất. 4.2. Một số quy định khi sử dụng máy Ngoài những quy định của nhà nước về sử dụng máy, cũng như chế độ chăm sóc, bảo dưỡng chung khi sử dụng máy cần phải chú ý một số điểm cụ thể sau: - Kiểm tra thường xuyên các cơ cấu, kiểm tra trạng thái cáp, kép đầu cáp, bôi trơn cáp. Nếu cáp không còn đủ điều kiện sử dụng phải thay cáp. Tuyệt đói không được nối cáp để tăng chiều dài. - Công trường thi công cần phải có đủ ánh sáng. Nếu thi công vào ban đêm cần có hệ thống chiếu sáng. - Nền đường thi công phải được gia cố theo đúng yêu cầu và bảo đảm độ nghiêng nhỏ. - Thiết bị chỉ đào các lỗ thẳng đứng. Trước khi tiến hành đào phải kiểm tra máy kỹ lưỡng để đảm bảo độ thẳng đứng của lỗ. - Thợ lái trước khi sử dụng thiết bị phải nắm vững chức năng, tác dụng, nguyên lý cấu tạo và các yêu cầu sử dụng máy cũng như đã được thực hành trên máy (có kiểm tra và đánh giá). 4.3. Các biện pháp an toàn khi thi công khoan cọc nhồi. Trước khi thi công phải tổ chức học tập cho những người tham gia thi công nắm vững: quy trình kỹ thuật và quy trình an toàn lao động. Phải làm cho mọi người hiểu rõ an toàn lao động là mục tiêu cao nhất, có ý thức bảo vệ mình. Trong quá trình thi công mọi người đều phải ở vị trí của mình, tập trung tư tưởng để làm việc, điều khiển máy chính xác. Cấm ngặt bỏ chỗ làm việc. Khi làm việc phải có đầy đủ trang bị bảo hộ lao động theo quy định. Thường xuyên kiểm tra tời, cáp, phanh, dụng cụ thao tác các loại máy, các hệ thống truyền lưu của cả động cơ nhất thiết phải được bao cho kín để đảm bảo an toàn. Các vùng nguy hiểm ở công trường phải đặt biển báo và có người canh gác. Hệ thống dây điện, cáp điện ở hiện trường phải bố trí hợp lý, nghiêm chỉnh chấp hành các quy định về an toàn sử dụng điện. Phải có công nhân chuyên môn phụ trách hệ thống điện. Ở công trường ngoài trách nhiệm của đội trưởng, tổ trưởng phải chỉ định thêm người làm công tác bảo đảm an toàn lao động. Mỗi ca làm việc trưởng ca phải chịu trách nhiệm toàn bộ quá trình công việc. Khi đổi ca phải bàn giao chi tiết cho trưởng ca mới và có sổ bàn giao ký nhận. Phải ghi đầy đủ vào nhật ký thi công cọc khoan nhồi. Khi khoan dưới nước phải chấp hành đầy đủ các quy định an toàn về làm việc trên sông. Phải có đầy đủ các loại tín hiệu, phao hiệu, cờ hiệu, đèn hiệu... Phương tiện nổi phải đảm bảo an toàn theo quy định và phải có lan can chắc chắn để giữ an toàn cho người và thiết bị. Đối với cán bộ, công nhân phải được trang bị đầy đủ các loại phao cứu sinh, cứu hộ, tàu, thuyền để đảm bảo an toàn. Mọi thành viên phải biết bơi lặn. Làm việc ban đêm phải có đầy đủ các đèn chiếu sáng, ở nơi tập trung lao động và lao động nặng nhọc phải được chiếu sáng bằng đèn pha.4.4. Công tác theo dõi, ghi chép, lấy mẫu. - Quá trình kiểm tra bê tông phải thường xuyên kiểm tra chất lượng bê tông và dây chuyền đổ bê tông trong nước.- Các mẫu bê tông phải lấy từ phễu chứa ống dẫn để kiểm tra độ linh động, độ nhớt và đúc mẫu kiểm tra.- Để kiểm tra chất lượng bê tông phải đúc hai nhóm mẫu, mỗi nhóm 3 mẫu với kích thước 200x200x200mm.- Trong quá trình đổ bê tông cần kiểm tra và ghi nhật ký thi công các số liệu sau:+ Tốc độ đổ bê tông+ Độ cắm sâu của ống vào vữa+ Mức vữa bê tông dâng lên trong lỗ khoan+ Các số liệu về vữa bê tông và sự dò chảy vữa bê tông Việc quan sát và ghi chép cần tiến hành 30 phút một lần. Khi bắt đầu đổ bê tông thì việc ghi chép tiến hành sau 10-15 phút (Xem mẫu nhật ký ở phụ lục).- Chất lượng bê tông cọc khoan nhồi và chiều dày mùn đáy cọc còn được kiểm tra bằng phương pháp khoan mũi cọc, khoan lấy mẫu sau 28 ngày đúc cọc cũng có thể dùng phương pháp sử dụng máy siêu âm, phóng xạ, sóng cơ học. Kiểm tra chất lượng cọc toàn bộ số lượng cọc trong móng 4.5. Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi. Việc kiểm tra chất lượng thi công cọc khoan nhồi nói chung phải thực hiện trực tiếp tại hiện trường, do sự phức tạp trong thi công, giá thành cũng như tính chất quan trọng của cọc khoan nhồi đối với công trình nên yêu cầu kiểm tra ở giai đoạn chế tạo cọc phải hết sức nghiêm ngặt, tỷ lệ lượng cọc kiểm tra nhiều vì nếu có một sự sai sót nào đó trong quá trình chế tạo gây hư hỏng sẽ rất khó sửa hoặc nếu khắc phục thì chi phí sẽ rất lớn. Kết quả nghiên cứu cho thấy: nguyên nhân gây hư hỏng cọc khoan nhồi rất đa dạng nhưng phần lớn các khuyết tật là do công nghệ thi công không thích hợp gây ra vì vậy cần phải kiểm tra chặt chẽ toàn bộ các công đoạn thi công cọc. Tuy vậy, sau khi đã đổ bê tông xong việc kiểm tra chất lượng cọc vẫn cần thiết nhằm phát hiện khuyết điểm và xử lý những cọc bị hư hỏng. Đối tượng của việc kiểm tra cọc khoan nhồi là chất lượng của nền đất và chất lượng của bản thân cọc. Vấn đề kiểm tra cả 2 chỉ tiêu này đã có nhiều phương pháp thực hiện bằng các công cụ hiện đại, có thể phân ra 2 phương pháp cơ bản là phương pháp tĩnh và phương pháp động. 4.5.1. kiểm tra bằng phương pháp tĩnh. - Phương pháp gia tải tĩnh: đây là phương pháp phổ biến và đáng tin cậy để kiểm tra khả năng chịu tải của cọc. Tuỳ theo yêu cầu cụ thể người ta có thể xác định khả năng chịu nén, chịu kéo hay chịu đẩy của cọc. Về đối tượng gia tải có thể sử dụng các vật nặng để chất tải hoặc sử dụng khoan neo xuống đất. Có 2 quy trình nén tĩnh được sử dụng trong thực tế là: + Quy trình thí nghiệm nén chậm với tải trọng không đổi để đánh giá đồng thời khả năng chịu tải và tốc độ lún của cọc theo thời gian. Thí nghiệm cọc theo quy trình này đòi hỏi nhiều thời gian, có thể kéo dài nhiều ngày. + Quy trình tốc độ chuyển dịch không đổi nhằm mục đích duy nhất là đáng giá khả năng chịu tải của cọc. Thí nghiệm theo quy trình này chỉ kéo dài 3 -5 giờ. Ngoài 2 quy trình trên người ta còn áp dụng một số quy trình thí nghiệm nhanh với gia tải không đổi, quy trình thí nghiệm cân bằng. - Phương pháp khoan lấy mẫu ở lõi cọc: dùng máy khoan lấy các mẫu hình trụ có đường kính từ 50 - 150mm ở các độ sâu khác nhau dọc suốt chiều dài thân cọc ở 3 vị trí cách đều nhau trên mặt ngang của cọc. Ưu điểm của phương pháp này là có thể xác định chính xác chất lượng bê tông của cọc nhưng nhược điểm là chi phí lấy mẫu khá lớn. Khi khoan 3 lỗ cho mỗi cọc nếu khoan hết cả chiều dài thì chi phí khoan xấp xỉ bằng giá thành cọc. - Phương pháp siêu âm: đây là phương pháp rất phổ biến vì nhờ nó có thể phát hiện các khuyết tật của bê tông đồng thời dựa vào sự tương quan giữa tốc độ truyền sóng và cường độ bê tông ta có thể biết được cường độ bê tông mà không phải lấy mẫu hay phá huỷ kết cấu. Người ta đặt 2 ống thép có đường kính f80mm vào lồng thép với chiều dài ống bằng chiều sâu hố đào đối xứng nhau qua trục của cọc trước khi tiến hành đổ bê tông. Sau này, khi kiểm tra chất lượng của cọc thì đưa đầu thu và đầu siêu âm vào 2 ống thép trên và luôn được giữ ở cùng một cao trình, sóng siêu âm sẽ quét theo tiết diện của cọc. Bằng cách này người ta đánh giá được chất lượng bê tông nằm giữa 2 lỗ khoan. Để kiểm tra chặt chẽ hơn chất lượng cọc có thể khoan hoặc đặt sẵn từ 3 -5 lỗ trên mỗi cây cọc thí nghiệm. Có thể sử dụng phương pháp siêu âm mà đầu thu và đầu phát cùng được gắn trên một thanh chế tạo bằng vật liệu cách âm. Phương pháp siêu âm cho kết quả chính xác, đáng tin cậy, giá thành thí nghiệm không quá cao, ở nhiều nước quy định số cọc phải thí nghiệm theo phương pháp này là 10% số cọc. 4.5.2. Kiểm tra bằng phương pháp động. - Phương pháp đo âm dội: nguyên lý là sử dụng lý thuyết từ hiện tượng âm dội: người ta gõ một búa vào đầu cọc, một thiệt bị ghi gắn ngay trên đầu cọc để ghi các hiệu ứng về âm dội, kết quả đo đạc sẽ được máy tính xử lý và cho ra kết quả về chất lượng cọc. Phương pháp này đơn giản, tốc độ kiểm tra rất nhanh có thể đạt tới 300 cọc/ngày nhưng nhược điểm cơ bản của phương pháp này là chính xác chỉ đạt yêu cầu với độ sâu 20m trở lại ( phương pháp biến dạng nhẹ). - Phương pháp rung: Cọc thí nghiệm được rung cưỡng bức với biên độ không đổi trong khi tần số rung được thay đổi trong một dải khá rộng. Tần số cộng hưởng ghi được sẽ cho ta biết các khuyết tật của cọc như tiết diện bị giảm yếu, cường độ bê tông thay đổi. Phương pháp chỉ mới áp dụng chủ yếu ở Pháp bởi thí nghiệm khá phức tạp và đòi hỏi người phân tích đánh giá kết quả phải có trình độ cao, nhiều kinh nghiệm. - Phương pháp biến dạng lớn: theo phương pháp này, xung chấn động được tạo bởi búa có trọng lượng đủ lớn (15 - 20 tấn) để huy động toàn bộ khả năng chịu tải của đất nền. Trong thí nghiệm chỉ cần 2-3 nhát búa là đủ nhưng cọc phải đạt độ dịch chuyển cần thiết. Người ta ghi sóng gia tốc và sóng biến dạng cho mỗi nhát búa. Kết quả được xử bằng các chương trình máy tính. Do năng lượng sử dụng trong thí nghiệm rất lớn trong thực tế có thể phát hiện được khuết tật của cọc ở độ sâu không hạn chế. Nhược điểm của phương pháp này là thiết bị của búa nặng và cồng kềnh mặt khác do lực xung động lớn có thể lằm hỏng cọc. - Phương pháp tĩnh động (Statnamic): Nguyên lý là áp dụng nguyên tắc hoạt động của động cơ tên lửa: thiết bị thí nghiệm được gắn vào đầu cọc cùng với thiết bị gây nổ để tạo ra phản lực trên đầu cọc. Khi nổ, các thông số về gia tốc, biến dạng và chuyển vị đầu cọc sẽ được thiết bị thí nghiệm ghi lại và nhờ các phương trình về truyền sóng sẽ cho ta biểu đồ quan hệ giữa tải trọng tác dụng và chuyển vị, từ đó sẽ xác định được tải trọng giới hạn của cọc. Kết luận chung Thiết bị làm việc tốt trên các nền đất thường gặp ở Việt Nam (Các loại đất cát, đất trồng trọt,đất sét, đất dá có độ cứng f £ 0,5 với độ sâu đào tối đa là 50m đáp ứng được yêu cầu xử lý nền móng trong các công trình xây dựng lớn. Máy có độ ổn định cao cả khi không làm việc cũng như trong các trường hợp làm việc(khoan và cẩu). Thiết bị đòi hỏi một số yêu cấu như: + Quy trình an toàn đòi hỏi nghiêm ngặt. + Thợ lái phải có tay nghề cao, nắm vững chức năng, tác dụng, nguyên lý và các yêu cầu đặc biệt của thiết bị. Trong nội dung chăm sóc thường xuyên cần thêm công việckiểm tra độ chặt của các bulông, các chốt lắp ghép, bôi trơn các puly, cáp nâng. Tài liệu tham khảo @&&? [1]- Nguyễn Bá Kế. Thi công cọc khoan nhồi Nhà xuất bản Giao thông vận tải 1999 [2]- Nhữ Đình Ấu, Nguyễn Văn Bách Phá vỡ đất bằng phương pháp khoan nổ mìn [3] - Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm. Thiết kế chi tiết máy [4]- Trương Quốc Thành, Phạm Quang Dũng. Máy và thiết bị nâng Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 1999 [5]- Trương Quốc Thành Hướng dẫn đồ án môn học máy nâng [6]- Lê Ngọc Hồng. Sức bền vật liệu Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 1998 [7]- Đặng Thế Hiển, Phạm Quang Dũng, Hoa Văn Ngũ. Bản vẽ máy nâng chuyển Trường đại học xây dựng hà nội 1985 [8]- Huỳnh Văn Hoàng, Đào Trọng Thường. Tính toán máy trục [9]- Trịnh Chất, Lê Văn Uyển. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí [10] - Nguyễn Văn Hùng, Phạm Quang Dũng, Nguyễn Thị Mai. Máy xây dựng [11]- Hướng dẫn sử dụng máy khoan cọc nhồi ed4000 [12]- Vũ Đình Hiền, Phạm Quang Hiệu. Bài giảng cơ sở khoan Trường Đại Học Mỏ Địa Chất [13]- Hướng dẫn đồ án máy làm đất [14]- Atlat máy nâng [15]- Hướng dẫn sử dụng máy khoan cọc nhồi ed5500 [16]- Hướng dẫn sử dụng máy khoan cọc nhồi kh75, kh100. [17]- Gs. Đoàn Định Kiến, Phạm Văn Tư, Nguyễn Quang Viên. Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp. [18]- Bản vẽ chi tiết máy. [19]- Atlat máy xây dựng Đại học xây dựng. [20]- GS. Ts. Trần Văn Địch Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy [21]- Thầy Nguyễn Văn Quảng Sức bền vật liệu Đại học giao thông vận tải TP. HCM [22]- Nguyễn Hữu Lộc Bài tập chi tiết máy. [23]- Thầy Nguyễn Hữu Quảng, Phạm Văn Giám Kết cấu kim loại máy trục Đại học giao thông vận tải TP. HCM [24]- Sổ tay máy xây dựng. [25]- Sổ tay Công nghệ chế tạo máy. [26]- Pts. Trương Quốc Thành- Phạm Quang Dũng Máy và thiết bị nâng Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật [27]- Tính toán máy nâng. [28]- Trần Thị Môn Bài tập kết cấu thép Nhà xuất bản ĐH. quốc gia TP. HCM [29]- Sổ tay thiết kế cơ khí. [30]- Nguyễn Bá Dương, Nguyễn Văn Lẫm, Hoàng Văn Ngọc, Lê Đắc Phong Tập bản vẽ chi tiết máy Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp Hà Nội- 1978 [31]- Ninh Đức Tốn Dung sai và lắp ghép Nhà xuất bản giáo dục