Đồ án Thiết kế máy khoan cọc nhồi lắp trên máy cơ sở là máy xúc thủy lực

Óm t¹i ®Çu ngµm lµ: Mu = F´70 =1333.333´70 = 93333.333 (N.mm) - §­êng kÝnh trôc: d ≥ [t] = 15 ¸ 50 (MPa): øng suÊt cho phÐp cña vËt liÖu trôc lµ thÐp 40X (trang 188 – TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ). Ta chän [t] = 40 MPa Þ d ≥ Þ Chän d = 30 (mm) - TÝnh chÝnh x¸c trôc M«men t­¬ng ®­¬ng (Mtd) ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: Mtd = MU [s] = 70 (MPa): øng suÊt cho phÐp tra b¶ng 10.5 trang 195 – TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®«ng c¬ khÝ. Þ d = = 23.7 (mm) VËy chän d = 30 (mm) 8.3. Trôc b¸nh r¨ng sè 4. 8.3.1. S¬ ®å tÝnh to¸n. H×nh 16 - S¬ ®å tÝnh to¸n trôc b¸nh r¨ng sè 4 TÝnh to¸n c¸c th«ng sè: - KÝch th­íc h×nh häc Chän s¬ bé l1 = 17 (mm) l2 = 60 (mm) - TÝnh to¸n lùc t¸c dông M«men xo¾n trªn trôc 4: Mx4 = MMT´i1c´h1 Víi MMT = 210 N.m – m«men xo¾n trªn trôc m«t¬ thuû lùc i1c = 5 – tØ sè truyÒn cña hÖ b¸nh r¨ng hµnh tinh 1-2-3 h1 = 0.98 – HiÖu suÊt truyÒn cña hÖ b¸nh r¨ng 1-2-3 VËy Mx4 = 210´5´0.98=1029 N.m T­¬ng tù nh­ b¸nh r¨ng sè 1, trôc cña b¸nh r¨ng sè 4 chØ chÞu t¸c dông cña m«men xo¾n. BiÓu ®å m«men H×nh 17 - BiÓu ®å m«men xo¾n t¸c dông lªn trôc b¸nh r¨ng sè 4 TÝnh ®­êng kÝnh trôc d ≥ [t] = 40 (Mpa): øng suÊt cho phÐp cña vËt liÖu trôc Þ d ≥ Þ Chän d = 55 (mm) - TÝnh chÝnh x¸c trôc M«men t­¬ng ®­¬ng (Mtd) ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: Mtd = = Mx´ = 1029´103´ = 891´103 (N.mm) [s] = 70 (MPa): øng suÊt cho phÐp tra b¶ng 10.5 trang 195 – TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®«ng c¬ khÝ. Þ d = = 50.3 (mm) VËy chän d = 55 (mm) 8.4. TÝnh trôc b¸nh r¨ng sè 5. 8.4.1. S¬ ®å tÝnh to¸n. H×nh 18. S¬ ®å tÝnh to¸n trôc b¸nh r¨ng sè 5 TÝnh to¸n c¸c th«ng sè - KÝch th­íc h×nh häc Chän s¬ bé l1 = 17 (mm) l2 = 60 (mm) - TÝnh to¸n lùc t¸c dông. T­¬ng tù nh­ b¸nh r¨ng hµnh tinh 2. 8.4.2. S¬ ®å lùc. H×nh 19 - BiÓu ®å m«men uèn trªn trôc b¸nh r¨ng sè 5 F = = Trong ®ã: ChiÒu dµi L = 70 mm chän s¬ bé. - VËy m«men uèn lín nhÊt sinh ra t¹i tiÕt diÖn nguy hiÓm t¹i ®Çu ngµm lµ: Mu = F´70 = 6533.33´70 = 457333.333 (N.mm) - §­êng kÝnh trôc: d ≥ [t] = 15 ¸ 50 (MPa): øng suÊt cho phÐp cña vËt liÖu trôc lµ thÐp 40X (trang 188 – TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ). Ta chän [t] = 40 MPa Þ d ≥ Þ Chän d = 50 (mm) - TÝnh chÝnh x¸c trôc M«men t­¬ng ®­¬ng (Mtd) ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: Mtd = MU [s] = 70 (MPa): øng suÊt cho phÐp tra b¶ng 10.5 trang 195 – TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®«ng c¬ khÝ. Þ d = = 40.2 (mm) VËy chän d = 50 (mm) 8.5. ThiÕt kÕ trôc ra cña hép gi¶m tèc hµnh tinh. M«men xo¾n trªn trôc ra lµ: MX = Mx1´i´h = 210´25´0.96 =5040 (N.m) H×nh 20 - BiÓu ®å m«men xo¾n trªn trôc ra TÝnh ®­êng kÝnh trôc d ≥ [t] = 40(Mpa): øng suÊt cho phÐp cña vËt liÖu trôc Þ d ≥ Þ Chän d = 90 (mm) 9. ThiÕt kÕ ®Üa truyÒn m«men C1 vµ C2. Khi lµm viÖc ®Üa C1 vµ C2 chñ yÕu chÞu m«men xo¾n do trôc 2 vµ trôc 5 g©y ra. Ta thiÕt kÕ nh­ sau: + VËt liÖu chÕ t¹o lµ thÐp 45 t«i c¶i thiÖn. + BÒ dµy chän 20 mm. H×nh 21 – S¬ ®å ®Üa truyÒn m«men C1 vµ C2 10. Chän æ ®ì cho bé truyÒn. Tiªu chuÈn æ ®ì - Ta dïng c¸c æ ®ì theo tiªu chuÈn SKF ®Ó chän. - Do vËn tèc lµm viÖc nhá nªn ta chän theo ®iÒu kiÖn chÞu t¶i tÜnh ®Ó kiÓm tra kh¶ n¨ng lµm viÖc æ ®ì. 10.1. Chän æ ®ì cho b¸nh r¨ng trung t©m 1. - §­êng kÝnh trôc lµ DT= 30 mm. Theo tiªu chuÈn SKF ta cã thÓ chän æ bi ®ì chÆn cã ký hiÖu lµ 1000906. Cã c¸c th«ng sè c¬ b¶n sau: §­êng kÝnh ngâng trong d = 30 mm §­êng kÝnh ngoµi D = 47 mm ChiÒu cao H = 9 mm Kh¶ n¨ng chÞu t¶i tÜnh C = 5.95 KN Kh¶ n¨ng chÞu t¶i träng ®éng 4.06 KN - Khi lµm viÖc th× lùc t¸c ®éng lªn æ ®ì cña b¸nh r¨ng hµnh tinh lµ nhá, do ®ã æ bi trªn hoµn toµn ®¸p øng ®­îc yªu cÇu vÒ chÕ ®é lµm viÖc. 10.2. Chän æ ®ì cho trôc b¸nh r¨ng vÖ tinh 2. V× ®­êng kÝnh cña trôc 2 lµ d = 30 mm Ta chän lo¹i æ bi ®ì chÆn ký hiÖu 46206 cã c¸c th«ng sè sau: (Trang264 Tµi liÖu tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬khÝ). §­êng kÝnh ngâng trong d = 30 mm §­êng kÝnh ngoµi D = 62 mm BÒ réng b = 16 mm Kh¶ n¨ng chÞu t¶i ®éng C = 12.2 KN Kh¶ n¨ng chÞu t¶i träng tÜnh 17.2 KN 10.3. Chän æ ®ì cho trôc b¸nh r¨ng 4. Ký hiÖu æ 46211 §­êng kÝnh ngâng trong d = 55 mm §­êng kÝnh ngoµi D = 100 mm ChiÒu cao H = 21 mm Kh¶ n¨ng chÞu t¶i ®éng C = 32.1 KN Kh¶ n¨ng chÞu t¶i träng tÜnh 34.9 KN 10.4. Chän æ ®ì cho trôc b¸nh r¨ng hµnh tinh 5. §­êng kÝnh cña trôc lµ 50 mm Ký hiÖu æ 46210 §­êng kÝnh ngâng trong d = 50 mm §­êng kÝnh ngoµi D = 90 mm ChiÒu cao H = 20 mm Kh¶ n¨ng chÞu t¶i ®éng C = 25.4 KN Kh¶ n¨ng chÞu t¶i träng tÜnh 31.8 KN 10.5. Chän æ ®ì cho trôc ra cña hép gi¶m tèc. §­êng kÝnh cña trôc lµ 90 mm . Ký hiÖu æ 46218 §­êng kÝnh ngâng trong d = 90 mm §­êng kÝnh ngoµi D = 160 mm ChiÒu cao H = 30 mm Kh¶ n¨ng chÞu t¶i ®éng C = 77.7 KN Kh¶ n¨ng chÞu t¶i träng tÜnh 81.7 KN IV. ThiÕt kÕ bé truyÒn b¸nh r¨ng trô 1 cÊp: (Trang 90 – TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ). 1. S¬ ®å dÉn ®éng: H×nh – S¬ ®å dÉn ®éng bé truyÒn b¸nh r¨ng trô 1 cÊp. Trong ®ã: 1,1’ – B¸nh r¨ng trôc truyÒn. 2 – Vµnh r¨ng. Ta chØ tÝnh cho 1 bé truyÒn 2-1, cßn bé truyÒn 2-1’ t­¬ng tù. 2. TÝnh chän vËt liÖu: (Trang 92 Tµi liÖu tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ) 2.1. VËt liÖu chÕ t¹o bé truyÒn b¸nh r¨ng trô 1 cÊp lµ thÐp 45 t«i c¶i thiÖn ®¹t c¸c chØ tiªu c¬ tÝnh sau: VËt liÖu cho b¸nh r¨ng dÉn ®éng cã ®é cøng HB = 240…285, giíi h¹n bÒn sb = 850 Mpa, sch = 850 Mpa. VËt liÖu chÕ t¹o b¸nh r¨ng lín cã ®é cøng HB = 190…240 giíi h¹n bÒn sb = 750 Mpa, sch= 450 Mpa. 2.2. X¸c ®Þnh øng suÊt cho phÐp cña vËt liÖu. - øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp tÝnh theo c«ng thøc: c«ng thøc 6.1 trang 91 tµi liÖu tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ. [sH] = (s0Hlim/SH).ZR. ZV. KXH. KHL (c«ng thøc 6.1 trang 91 tµi liÖu tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ - øng suÊt uèn cho phÐp tÝnh theo c«ng thøc: [sF] = (s0Flim/SF).YR. YS. KXF.FFC. KHL TÝnh c¸c ®¹i l­îng trong 2 biÓu thøc trªn nh­ sau: øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp: s0Hlim= 2HB + 70 (tµi liÖu TTHDDCK trang 94) + HÖ sè an toµn øng suÊt tiÕt SH = 1.1 øng suÊt uèn cho phÐp: s0Flim= 1.8HB + HÖ sè an toµn øng suÊt øng SF = 1.75 ThÐp 45 chÕ t¹o b¸nh r¨ng dÉn ®éng, sau khi gia c«ng c¬ khÝ tiÕn hµnh t«i c¶i thiÖn ®é r¾n HB =245. ThÐp 45 chÕ t¹o vµnh r¨ng bÞ dÉn sau khi t«i c¶i thiÖn bÒ mÆt ®¹t ®é cøng HB = 230. Thay c¸c gi¸ trÞ vµo c«ng thøc tÝnh ta ®­îc: s0Hlim= 2HB + 70 = 2x245 + 70 = 560 Mpa; s0Flim= 1.8HB = 1.8x245 = 441 Mpa s0Hlim= 2HB + 70 = 2x230 + 70 = 530 Mpa; s0Flim= 1.8HB = 1.8x245 = 414 Mpa [sF] = (s0Flim/SF).ZR. ZS. KXF.FFC. KHL =(441/1.75)´1´1´1´1´1 = 560/1.75 = 320 Mpa. §Ó ®¬n gi¶n tÝnh to¸n ta lÊy c¸c hÖ sè xÐt ®Õn ¶nh h­ëng ®Æt t¶i, tuæi thä, thêi gian phôc vô, chÕ ®é t¶i träng. NÕu sau khi kiÓm tra l¹i c¸c gi¸ trÞ tÝnh to¸n gÇn s¸t víi c¸c gi¸ trÞ cho phÐp ta tiÕn hµnh tÝnh to¸n l¹i cho chÝnh x¸c c¸c hÖ sè trªn. - T­¬ng øng víi tõng lo¹i vËt liÖu ta tÝnh ®­îc: [sH]1 = 560x1/1.1 = 509 Mpa [sH]2 = 530x1/1.1 = 481.8 Mpa [sF]1 = 441x1/1.75 = 252 Mpa [sF]2 = 414x1/1.75 = 236.5 Mpa - Víi c¸c gi¸ trÞ øng suÊt tiÕp xóc vµ øng suÊt uèn nh­ trªn hoµn toµn ®¸p øng ®­îc yªu cÇu lµm viÖc cña bé truyÒn b¸nh r¨ng - øng suÊt qu¸ t¶i cho phÐp tÝnh theo c«ng thøc 6.13, 6.14 trang 95 tµi liÖu TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ: [sH]max = 2.8xsch = 2.8x450 = 1260 Mpa [sF1]max = 0.8xsch = 0.8.580 = 464 Mpa [sF2]max = 0.8xsch = 0.8.450 = 360 Mpa 3. X¸c ®Þnh ®­êng kÝnh vßng l¨n, kho¶ng c¸ch trôc, m«®un r¨ng vµ sè r¨ng 3.1. X¸c ®Þnh ®­êng kÝnh vßng l¨n. - Víi vµnh r¨ng 2 ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc theo c«ng thøc kinh nghiÖm khi ta chän cÇn kelly, víi ®­êng kÝnh cña cÇn kelly ta chän s¬ bé lµ dKelly = 220 mm th× ®­êng kÝnh cña vµnh r¨ng 2 lµ d2: d2 = 750 mm Theo nh­ phÇn ph©n bè tØ sè truyÒn ë phÇn tr­íc cã i = 3 VËy: i = d2/d1 d1 = d2/i = 750/3 = 250 mm 3.2. X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch trôc: - Kho¶ng c¸ch trôc cña 2 b¸nh r¨ng ¨n khíp: aw1-2= (d1+ d2)/2 = (750 + 250)/2 = 500 mm 3.3. X¸c ®Þnh m«®un m: - Theo c«ng thøc 6.17 trang 97 tµi liÖu TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ: m = (0.01 ¸ 0.02).aw= (0.01 ¸ 0.02).500 = 5 ¸ 10 (mm) Theo b¶ng 6.8 trang 99 tµi liÖu h­íng dÉn hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ ta chän m = 5 (mm) 3.4. X¸c ®Þnh sè r¨ng trªn mçi b¸nh r¨ng. - Dùa vµo m«®un r¨ng vµ ®­êng kÝnh vßng chia cña b¸nh r¨ng ta tÝnh ®­îc sè r¨ng t­¬ng øng víi mçi b¸nh r¨ng nh­ sau: Sè r¨ng cña b¸nh r¨ng 1: Z1 = d1/m = 250/5 = 50 (r¨ng) Sè r¨ng cña vµnh r¨ng 2: Z2 = d2/m = 750/5 = 150 (r¨ng) 4. KiÓm tra søc bÒn lµm viÖc. 4.1. KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn tiÕp xóc. Theo c«ng thøc 6.33 trang 105 tµi liÖu TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ: sH = ZM. ZH. Ze Trong ®ã: ZM – HÖ sè kÓ ®Õn c¬ tÝnh vËt liÖu cña c¸c b¸nh r¨ng ¨n khíp, trÞ sè cña ZM tra theo b¶ng 6.5 trang 96 tµi liÖu TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ. ZM = 274 (Mpa)1/3 ZH – HÖ sè kÓ ®Õn h×nh d¹ng bÒ mÆt tiÕp xóc. ZH = ë ®©y: bb – gãc nghiªng cña r¨ng trªn trô c¬ së víi at vµ atw = arctg(tga/cosb); + v× ta chän lµ b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng nªn bb = 00. + Gãc profin cña c¸c r¨ng trô r¨ng th¼ng at = a = 200 + gãc ¨n khíp atw = at = a = 200 Thay vµo => ZH = = Ze - HÖ sè kÓ ®Õn sù trïng khíp cña r¨ng, ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: Ze = Trong ®ã cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc gÇn ®óng sau ®©y: = 1.79 Thay vµo ta tÝnh ®­îc: Ze = KH – HÖ sè t¶i träng khi tÝnh vÒ tiÕp xóc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: KH = KHb .KHa .KHv Trong ®ã : + KHb = 1.03 HÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè t¶i träng kh«ng ®Òu trªn b¸nh r¨ng + KHa = 1 HÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè cña c¸c ®«i r¨ng ¨n khíp ®ång thêi cña b¸nh r¨ng th¼ng. + KHv =1.05 HÖ sè kÓ ®Õn t¶i träng vïng ¨n khíp, tra theo phô lôc 2.3 trang 250 tµi liÖu TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ. Thay sè liÖu vµo c«ng thøc trªn ta ®­îc: KH = KHb .KHa .KHv =1.03x1x1.05 = 1.08 bw - ChiÒu réng vµnh r¨ng: bw = j ´ aw Víi j =0.32, kho¶ng c¸ch trôc aw = 500 mm vËy bw = 0.32´500 =160 (mm) Chän bw= 160 mm T1 - M«men xo¾n trªn trôc b¸nh chñ ®éng cña ®Çu ra lµ T = 5040.103 (N.mm) Thay tÊt c¶ c¸c sè liÖu ®· tÝnh vµo ta tÝnh ®­îc: sH = ZM. ZH. Ze = 274´1.764´0.8618= 670.61 Mpa Râ rµng 670.61 < 1260 à sH<[sH] vËy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn. 4.2. KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ søc bÒn uèn. - §Ó ®¶m b¶o ®é bÒn uèn cho r¨ng, øng suÊt uèn sinh ra t¹i ch©n r¨ng kh«ng ®­îc v­ît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp, ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc 6.43 trang 108 tµi liÖu TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ. sF1 = 2T1KFYeYbYF1/(bwdwm) £ [sF1] Trong ®ã ta cã: + m = 5 m«®un b¸nh r¨ng. + bw = 160 mm + dw1= d1= 250 mm + Ye = 1/ea Ta ®· tÝnh ®­îc ea = 1.79 ë phÇn trªn. thay sè vµo ta tÝnh ®­îc Ye = 1/ea = 1/1.79 = 0.55 + YF1 = 3.63 – hÖ sè d¹ng r¨ng tra theo b¶ng 6.18 trang 109 tµi liÖu TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ. + KF = 1.25 – hÖ sè kÓ ®Õn t¶i träng ®éng xuÊt hiÖn trong vïng ¨n khíp. VËy thay vµo ta ®­îc: sF1 = 2T1KFYeYbYF1/(bwdwm) =£ 252 = [sF1] VËy bé truyÒn tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn kiÓm tra. 5. C¸c th«ng sè cña bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng. 5.1. B¸nh r¨ng dÉn ®éng. VËt liÖu chÕ t¹o lµ thÐp 45 t«i c¶i thiÖn. M«®un m = 5 (mm) Gãc profin a = 200 Gãc nghiªng r¨ng b = 00 HÖ sè dÞch chØnh x = 0 Sè b¸nh r¨ng Z1 = 50 (r¨ng) BÒ dµy bw = 160 (mm) §­êng kÝnh chia d2 = 250(mm) §­êng kÝnh ®Ønh r¨ng da1 = d1 + 2.m = 250 + 10 = 260 (mm) §­êng kÝnh ®¸y r¨ng df1 = d1 – 2.m = 250 – 10 = 240 (mm) 5.2. Vµnh r¨ng dÉn ®éng cÇn kelly. VËt liÖu chÕ t¹o lµ thÐp 45 t«i c¶i thiÖn. M«®un m = 5 (mm) Gãc profin a = 200 Gãc nghiªng r¨ng b = 00 HÖ sè dÞch chØnh x = 0 Sè b¸nh r¨ng Z2 = 150 (r¨ng) BÒ dµy bw = 160 (mm) §­êng kÝnh chia d2 = 750 (mm) §­êng kÝnh ®Ønh r¨ng da2 = d2 + 2.m = 750 + 10 = 760 (mm) §­êng kÝnh ®¸y r¨ng df2 = d2 – 2.m = 750 – 10 = 740 (mm) 6. ThiÕt kÕ trôc truyÒn ®éng. 6.1. C¸c th«ng sè thiÕt kÕ. VËt liÖu chÕ t¹o lµ thÐp 45 t«i c¶i thiÖn. M«men xo¾n cÇn truyÒn ®­îc lµ 5040 (N.mm) 6.2. X¸c ®Þnh ®­êng kÝnh trôc. TÝnh t­¬ng tù nh­ §­êng kÝnh trôc ®­îc x¸c ®Þnh b»ng m«men xo¾n theo c«ng thøc: (mm) Trong ®ã: + T - m«men xo¾n N.mm + [t] - øng suÊt xo¾n cho phÐp Mpa, víi vËt liÖu thÐp 45 nh­ ta ®· chän th× [t] = 40 Mpa (trang 188 tµi liÖu TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ). Thay vµo ta tÝnh ®­îc (mm) VËy ta chän d = 90 (mm). 7. TÝnh thiÕt kÕ b«i tr¬n hép gi¶m tèc. §Ó gi¶m mÊt m¸t c«ng suÊt v× ma s¸t, gi¶m mµi mßn r¨ng, ®¶m b¶o tho¸t nhiÖt tèt vµ ®Ò phßng c¸c thiÕt bÞ han gØ cÇn ph¶i b«i tr¬n liªn tôc c¸c bé truyÒn hép gi¶m tèc. 7.1. C¸c ph­¬ng ph¸p lùa chän ®Ó b«i tr¬n hép gi¶m tèc:Theo c¸ch dÉn dÇu b«i tr¬n c¸c tiÕt m¸y, ng­êi ta ph©n biÖt b«i tr¬n ng©m dÇu vµ b«i tr¬n l­u th«ng. 7.1.1. B«i tr¬n ng©m dÇu: Cho b¸nh r¨ng, b¸nh vÝt, trôc vÝt hoÆc c¸c m¸y tiÕt phô (b¸nh r¨ng b«i tr¬n, vßng vung dÇu…) ®­îc ng©m trong dÇu chøa ë hép. C¸ch b«i tr¬n nµy th­êng dïng khi vËn tèc vßng ®èi víi c¸c b¸nh r¨ng lµ v £ 12m/s vµ v £ 10m/s ®æi víi trôc vÝt. Khi vËn tèc vßng lín, c«ng suÊt mÊt m¸t do khuÊt dÇu t¨ng lªn, dÇu dÔ bÞ biÕn chÊt do b¾n toÐ, mÆt kh¸c c¸c chÊt cÆn b· ë ®¸y hép dÔ bÞ khuÊt ®éng vµ h¾t vµo chç ¨n khíp lµm cho r¨n chãng bÞ mµi mßn v× vËy cÇn ®¶m b¶o l­îng dÇu ng©m cÇn thiÕt. Khi vËn t«c bé truyÒn xÊp xØ c¸c trÞ sè trªn th× b¸nh r¨ng vµ b¸nh vÝt ®­îc ng©m trong dÇu víi chiÒu s©u ng©m b»ng (0.75 - 2)h, víi h lµ chiÒu cao r¨ng nh­ng kh«ng nhá h¬n 10 mm. 7.1.2. B«i tr¬n l­u th«ng: dïng cho c¸c bé truyÒn cã vËn tèc lín, v³ 12m/s ®Õn 14m/s. Ph­¬ng ph¸p nµy còng cã thÓ dïng cho c¸c hép gi¶m tèc cã c«ng suÊt lín vµ vËn tèc kh«ng lín, nh­ng kh«ng ®­îc phÐp b«i tr¬n b»ng ng©m dÇu. Víi hép gi¶m tèc thiÕt kÕ ta thÊy, vËn tèc cña c¸c b¸nh r¨ng nhá h¬n 12 m/s do vËy ta chän ph­¬ng ph¸p b«i tr¬n ng©m dÇu. 8. ThiÕt kÕ vá hép gi¶m tèc. - VËt liÖu chÕ t¹o vá hép gi¶m tèc lµ gang ®óc - C¸c kÝch th­íc c¬ b¶n: BÒ dµy th©n 15 mm MÆt bÝch liªn kÕt 20 mm - Cè ®Þnh trªn sµn b»ng bul«ng M12. - Liªn kÕt mÆt bÝch b»ng bul«ng M10. 9. ThiÕt kÕ chi tiÕt cho c¬ cÊu quay dÉn ®éng cÇn kelly. - Chän æ bi ®ì cho c¬ cÊu quay lµ lo¹i 264591 cã c¸c th«ng sè sau: §­êng kÝnh trong d = 280 mm §­êng kÝnh ngoµi D = 430 mm Chän vËt liÖu khung sµn lµ thÐp 45 - C¸c bul«ng l¾p th©n M15 - C¸c bul«ng l¾p n¾p chÆn M7 - Chän que th¨m dÇu (Trang 95 tµi liÖu tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ) Cã D = 55 mm, D1 = 40 mm, l = 10 mm, h = 6 mm Ch­¬ng II. ThiÕt kÕ cÇn hép. V× trong nhiÖm vô thiÕt kÕ ®å ¸n ta kh«ng thiÕt kÕ gÇu vµ cÇn kelly nh­ng ®Ó phôc vô cho phÇn thiÕt kÕ cÇn hép vµ hÖ khung gi¸ ®ì cã liªn quan trùc tiÕp tíi khèi l­îng cña 2 c¬ cÊu trªn, do vËy viÖc thiÕt kÕ gÇu vµ cÇn kelly chØ ®¬n thuÇn lµ tÝnh chän cho phï hîp víi m¸y thiÕt kÕ. 1. TÝnh chän gÇu: X¸c ®Þnh c¸c kÝch th­íc c¬ b¶n cña gÇu xoay: dùa theo tµi liÖu cña h·ng soile nhËt b¶n ta chän lo¹i gÇu ký hiÖu KH125-3 cã c¸c th«ng sè sau: ChiÒu cao gÇu ta chän: H = 900 mm. §­êng kÝnh gÇu: Dg = 1000 mm. Chän sè r¨ng gÇu lµ 8 chiÕc. H×nh 22 – S¬ ®å thiÕt bÞ gÇu thi c«ng khoan cäc nhåi. Trong ®ã: 1 - R¨ng gÇu. 2 - Khíp b¶n lÒ. 3 - Dao më réng lç khoan. 4 - C¬ cÊu më l­ìi c¾t. Khèi l­îng vµ thÓ tÝch cña gÇu: mg = 490 (kg) V = 0.54 (m3) 2. TÝnh chän cÇn kelly: §Ó phï hîp víi m¸y thiÕt kÕ, c¬ cÊu quay, ®iÒu kiÖn lµm viÖc vµ ®Æc biÖt lµ chiÒu s©u lç khoan cÇn ®¹t ®­îc ®Ó phï hîp víi viÖc thiÕt kÕ sù chÞu lùc cña cäc ®èi víi c«ng tr×nh ta chän cÇn kelly cã tiÕt diÖn lµ h×nh trßn rçng víi c¸c th«ng sè sau: CÇn kelly gåm 4 ®o¹n, mçi ®o¹n dµi 14 m Khèi l­îng cña cÇn lµ 12 tÊn. 3. ThiÕt kÕ cÇn hép. §Ó thiÕt kÕ cÇn hép ta ph¶i x¸c ®Þnh ®­îc tr­êng hîp chÞu lùc nguy hiÓm nhÊt trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña cÇn hép. Ta cã 3 tr­êng hîp ®Ó xÐt sù lµm viÖc chÞu lùc cña cÇn: 3.1. Tr­êng hîp 1: Tr­êng hîp khi m¸y ®ang khoan ®Êt: khi ®ã cÇn chØ chÞu m«men xo¾n thuÇn tuý víi Mx = 40 KN.m, ngoµi ra cßn kÓ thªm ngo¹i lùc lµ giã t¸c dông lªn cÇn. T¶i träng giã t¸c dông lªn cÇn hép (qg) : Tiªu chuÈn TCVN 2737-90 quy ®Þnh ¸p lùc tèc ®é giã q0 (daN/m2) cho bèn vïng kh¸c nhau ë n­íc ta; trÞ sè q0 coi nh­ kh«ng ®æi trong kho¶ng ®é cao d­íi 10 m, víi ®é cao lín h¬n th× nh©n thªm víi hÖ sè ®é cao k. Víi bµi to¸n cña chóng ta, viÖc tÝnh t¶i träng giã nh­ sau: + Ta chän vïng ¸p lùc giã cÊp IV (vïng ven vÞnh b¾c bé: Qu¶ng Ninh, H¶i Phßng, Th¸i B×nh, Hµ Nam Ninh…) víi cÊp lín nhÊt, ¶nh h­ëng cña giã b·o cÊp ®é m¹nh, q0 = 120 daN/m2 øng víi 10 m tõ mÆt ®Êt. Víi c¬ cÊu cã ®é cao lín h¬n 10 m th× ta nh©n thªm víi hÖ sè k lÊy theo b¶ng V.4 tµi liÖu “ThiÕt kÕ kÕt cÊu thÐp nhµ c«ng nghiÖp” chän k =1.4 - Ta tÝnh diÖn tÝch mµ ¸p lùc giã t¸c dông: + Theo h×nh chung s¬ bé th× cÇn cao 16 m (trong ®ã chiÒu cao cña cÇn ®­îc tÝnh tõ kho¶ng c¸ch lµ 2.5 m so víi mÆt ®Êt), chiÒu réng cña hép lµ 400 mm = 0.4 m vµ coi hÖ puly n©ng c¸p cã diÖn tÝch gÇn b»ng 1x1 = 1 m2. Khi ®ã 7.5 m ®Çu tiªn sÏ chÞu t¶i träng giã t¸c dông lµ q0 = 120 daN/m2 vµ 16 –7.5 =8.5 m cßn l¹i tÝnh cho hÖ sè giã ë ®é cao trªn 10 m (tøc lµ ph¶i nh©n thªm víi k = 1.4). Ta chän s¬ bé tiÕt diÖn cña cÇn hép cã kÝch th­íc lµ h×nh vu«ng cã chiÒu réng lµ 400 mm nh­ sau: §Ó quy vÒ s¬ ®å ho¸ c¬ cÊu th× q1 tÝnh cho 1m chiÒu dµi lµ q1 = q0´0.4 = 1200´0.4 = 480N. ë chiÒu kho¶ng chiÒu cao lín h¬n 10 m kÓ tõ mÆt ®Êt th× q = 480´k = 480´1.4 = 672 N.m. TÝnh c¸c lùc gèi ®ì VA, VB theo h×nh 23. VËy VB = 10.1 KN. VA = VB - 5.712 -3.6 = 0.788 KN. Tõ ®ã ta x¸c ®Þnh ®­îc c¸c m« men uèn vµ lùc däc nh­ h×nh 23. H×nh 23 – BiÓu ®å néi lùc cña cÇn hép khi chÞu t¸c dông cña giã vµ m«men xo¾n. Râ rµng t¹i vÞ trÝ B lµ nguy hiÓm nhÊt cã: M« men xo¾n Mx = 29925 N.m Lùc c¾t Q = 10.1 KN M«men uèn M = 18.9 KN.m 3.2. Tr­êng hîp 2: Khi rót cÇn khoan. Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®Õn viÖc rót cÇn khoan ta ph¶i chó ý ®Õn c¸c gi¶ thiÕt sau: + khi thêi ®iÓm b¾t ®Çu ®­îc rót lªn gÇu ë vÞ trÝ s©u nhÊt (50m). + Khi rót gÇu th× gÇu chøa ®Çy ®Êt. + Dung dÞch bentonite chøa ®Çy toµn bé lç khoan. Khi rót gÇu khoan, dung dÞch theo khe hë gi÷a gÇu vµ thµnh lç khoan chÈy xuèng phÝa d­íi gÇu. Tr­êng hîp khi rót cÇn khoan, cÇn khoan ®ang ngËp trong dung dÞch bentonite. Th× lùc rót cÇn khoan sÏ b»ng: Trong ®ã: - Pg: Träng lùc cña gÇu khi chøa ®Çy ®Êt. Pg = Gg + Gd + Träng l­îng gÇu Gg = 4.9 (KN). + Träng l­îng ®Êt trong gÇu Gd = V.gd.g = 0.54x2200x10 = 11880 (N) = 11.8 (KN). Trong ®ã: V – ThÓ tÝch cña gÇu V = 0.54 m3 (theo phÇn tÝnh chän gÇu). gd – khèi l­îng riªng cña ®Êt ®¸ (gd = 2200 Kg/m3 ®èi víi ®Êt cÊp IV ) VËy Pg = 4.9 + 11.8 = 16.7 (KN) - Pk: Träng l­îng cña cÇn kelly, theo phÇn tÝnh chän cÇn kelly à Pk = 120 KN - Fms : Lùc c¶n ma s¸t cña dung dÞch bentonite lªn cÇn khoan, thùc tÕ lùc c¶n nµy rÊt nhá so víi c¸c thµnh phÇn kh¸c ta cã thÓ bá qua. - Fqt : Lùc qu¸n tÝnh sinh ra khi rót cÇn khoan. Ta tÝnh lùc qu¸n tÝnh cho tr­êng hîp gÇu ë ®é s©u s = 50 m ta chän thêi gian kÐo lªn tíi miÖng lç khoan lµ 60 gi©y, ®­îc kÐo lªn víi vËn tèc nhanh dÇn ®Òu (V0 = 0). Khi ®ã gia tèc chuyÓn ®éng nhanh dÇn ®Òu ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: y = at2/2 à VËy gia tèc h­íng lªn lµ Fqt = a´(Pg+Pk)/10 = 1.67´136.7/10 = 22.83 KN - Pq lµ träng l­îng cña c¬ cÊu quay chän s¬ bé Pq = 30 KN. - Pp Träng l­îng cña hÖ puly chän Pp = 7 KN VËy ë tr­êng hîp nµy th× cÇn hép sÏ chØ chÞu 2 lùc t¸c dông lµ lùc giã vµ lùc däc trôc. V× vËy s¬ ®å lùc nh­ sau: H×nh 24 – BiÓu ®å néi lùc cña cÇn hép khi chÞu lùc t¸c dông lµ giã vµ lùc rót cÇn. VËy t¹i B lµ mÆt c¾t nguy hiÓm nhÊt: Lùc c¾t Q = 10.1 KN M«men uèn M =18.9 KNm Lùc däc trôc N = 196.53 KN 3.3. Tr­êng hîp 3: lµ tr­êng hîp khi xe di chuyÓn tõ vÞ trÝ nµy sang vÞ trÝ kh¸c trong ®ã cã kh«ng kÓ ®Õn lùc rung ®éng khi m¸y di chuyÓn. MÆt kh¸c víi m¸y c¬ së ta chän lµ lo¹i Cummins M11-C310 cña h·ng BU – MA gi¶ thiÕt träng t©m cña m¸y khoan cäc nhåi chÝnh lµ träng t©m cña m¸y c¬ së. S¬ ®å m¸y khi di chuyÓn nh­ sau: Theo s¬ ®å h×nh chung khi cÇn gËp ®Ó di chuyÓn ta thÊy r»ng khi ®ã cÇn hép chØ chÞu lùc uèn do 2 t¶i träng lµ c¬ cÊu hÖ puly Pp =7KN vµ c¬ cÊu quay Pq =30 KN g©y ra, Víi c¸c c¬ cÊu nµy v× cã t¶i träng nhá vµ cã thanh ®ì (c¬ cÊu quay) v× vËy m«men g©y ra cho cÇn hép lµ kh«ng ®¸ng kÓ. 3.4. ThiÕt kÕ cÇn nh­ sau: 3.4.1. Chän vËt liÖu vµ tiÕt diÖn cÇn: - VËt liÖu chÕ t¹o lµ thÐp t«n tÊm cã: Khèi l­îng riªng g = 7820 kg/m3 =78.2 (KN/m3) M«®un ®µn håi khi tr­ît lµ 8.103 KN/cm2 = 80 (KN/mm2) - TiÕt diÖn cÇn nh­ sau: TiÕt diÖn ®­îc tæ hîp tõ c¸c b¶n thÐp tÊm bëi c¸c mèi hµn. 3.4.2. X¸c ®Þnh m«men qu¸n tÝnh: Chän hÖ trôc to¹ ®é oxy nh­ h×nh vÏ: - DiÖn tÝch tiÕt diÖn: A = 480.30 + 2.400.10 + 380.20 = 38000 mm2 - M«men tÜnh ®èi víi trôc x0 : SX 0= 480.30.(15 + 400) + 2.20.400.400 + 380.20.10 = 12452000 mm3 - Tung ®é cña träng t©m: Yc= SX 0/A = 12452000/38000 = 327.68 mm HÖ trôc qu¸n tÝnh chÝnh trung t©m lµ hÖ trôc OXY VËy: Ixy = 0 Iy = Iy1 + 2. Iy2 + Iy3 = 20.3803/12 + 2.(400.203/12 + 1902.400.20) + 30.4803/12 = 946066666.7 mm4 Ix = Ix1 + Ix2 + Ix3 Ix1 = 203.360/12 + 20.360.(327,68 – 10) = 2527296 mm4 Ix2 = 2(4003.20/12 + 20.400(327,68 – 200) = 215376213.3 mm4 Ix3 = 303.480/12 + 30.480.(400 – 327.68 +15) = 1617408 mm4 Ix = Ix1 + Ix2 + Ix3 = 2527296 + 215376213.3 + 1617408 = 219520917.3 mm4 3.5. KiÓm ta bÒn cña cÇn hép theo 3 tr­êng hîp ®· ph©n tÝch lùc. §èi víi tr­êng hîp 1 th× cÇn chÞu lùc c¾t , m«men uèn do giã t¸c dông vµ m«men xo¾n khi khoan. M« men xo¾n Mx = 29925 KN.m Lùc c¾t Q = 10.1 KN M«men uèn M = 18.9 KN.m Theo tµi liÖu Søc bÒn vËt liÖu ta kiÓm tra mÆt c¾t theo øng suÊt ph¸p vµ øng suÊt tiÕp. - KiÓm tra øng suÊt ph¸p do m«men uèn g©y ra: WX = WX 1 + 2WX 2 + WX 3 = 202.360/6 + 20.360.(327,68 – 10) + 2.4002.20.(327,68 – 200) + 302.480/6 + 30.480.(400 – 327.68 +15) = 820792704 mm3 vËy --> VËy tho¶ m·n Theo ®iÒu kiÖn bÒn chÞu c¾t: Khi chÞu xo¾n cÇn hép ta ph¶i tÝnh øng suÊt tiÕp trªn tiÕt diÖn. (Theo trang 204 tµi liÖu Søc bÒn vËt liÖu). DiÖn tÝch phÇn mÆt ph¼ng giíi h¹n bëi ®­êng trung b×nh nh­ h×nh vÏ: A1 = 2.400.20/2 + 360.20/2 + 380.30/2 = 17300 mm2 Trªn phÇn diÖn tÝch cã bÒ dµy 20 mm cã: Trªn diÖn tÝch cã bÒ dµy 30 mm cã: VËy vËt liÖu ®ñ bÒn. - KiÓm tra bÒn cña cÇn hép ë tr­êng hîp 2: Lùc c¾t Q = 10.1 KN M«men uèn M =18.9 KNm Lùc däc trôc N = 196.53 KN Coi ®©y lµ bµi to¸n nÐn vµ uèn thanh ®ång thêi (theo trang 175 tµi liÖu Søc bÒn vËt liÖu) My = 0 vËy VËy tho¶ m·n cÇn hép ®ñ bÒn víi tiÕp diÖn trªn. Ch­¬ng III. ThiÕt kÕ phÇn khung dÉn ®éng cÇn. §Ó thiÕt kÕ c¬ cÊu khung dÉn ®éng cÇn, ta coi c¬ cÊu nh­ mét c¬ cÊu ph¼ng toµn khíp thÊp gåm 4 kh©u b¶n lÒ nh­ sau. I. §¹i c­¬ng: §iÒu kiÖn ph¼ng: C¬ cÊu ph¼ng toµn khíp thÊp lµ c¬ cÊu trong ®ã chØ dïng c¸c khíp b¶n lÒ vµ c¸c khíp tr­ît víi ®iÒu kiÖn c¸c khíp b¶n lÒ trong c¬ cÊu ph¶i cã ®­êng trôc song song víi nhau vµ c¸c khíp tr­ît trong c¬ cÊu ph¶i cã ph­¬ng tr­ît vu«ng gãc víi c¸c ®­êng trôc b¶n lÒ. Trong tr­êng hîp c¬ cÊu chØ cã toµn khíp tr­ît th× c¸c ph­¬ng tr­ît ph¶i cã cïng mét mÆt ph¼ng song song. C¸c ®iÒu kiÖn nµy gäi lµ ®iÒu kiÖn ph¼ng cña c¬ cÊu. C¬ cÊu ph¼ng toµn khíp thÊp cã thÓ coi lµ mét tr­êng hîp ®Æc biÖt cña c¬ cÊu kh«ng gian, t¹i mçi khíp ®ãng kÝn cã 3 giµng buéc trïng. Sè giµng buéc trïng nµy lµ do ®iÒu kiÖn ph¼ng mµ cã. BËc tù do cña c¬ cÊu 4 kh©u b¶n lÒ: W = 3.n – 2.p = 3.3 – 2.4 = 1 (n lµ sè kh©u ®éng, p lµ sè khíp) Víi c¬ cÊu h×nh b×nh hµnh thiÕt kÕ th× hai kh©u nèi gi¸ lu«n lu«n song song víi nhau, do vËy vËn tèc gãc cña chóng lu«n b»ng nhau vµ tØ sè truyÒn i13 = w1/w3 = 1 §©y chÝnh lµ tr­êng hîp ®éc nhÊt cña c¬ cÊu 4 kh©u b¶n lÒ cã tØ sè truyÒn b»ng h»ng sè. 1.5. Trong c¬ cÊu 4 kh©u b¶n lÒ h×nh b×nh hµnh: AD + AB = BC + BD Do vËy khi lÊy AD lµm gi¸ th× BC lµ tay quay, AD, BD lµ cÇn l¾c. Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu ph¼ng toµn khíp thÊp – bµi to¸n vÞ trÝ. 1.1. Ph­¬ng tr×nh l­îc ®å ®éng cña c¬ cÊu bèn kh©u ph¼ng. a. Ph­¬ng tr×nh vÐct¬ cña l­îc ®å ®éng. L­îc ®å ®éng cña c¸c c¬ cÊu bèn kh©u ph¼ng toµn khíp thÊp h×nh b×nh hµnh: Gäi lµ vÐct¬ thø i cña chuçi , ta cã ph­¬ng tr×nh vÐct¬ sau: V¬i li, lµ vÐct¬ ®¬n vÞ chØ ph­¬ng vµ chiÒu dµi cña vÐct¬ th× ph­¬ng tr×nh C¸c ph­¬ng tr×nh h×nh chiÕu cña l­îc ®å ®éng: a. Gäi oxy lµ mét hÖ to¹ ®é g¾n liÒn víi gi¸ cña c¬ cÊu: Trôc ox n»m ngang, trôc oy th¼ng ®øng ®i tõ trªn xuèng d­íi. C¸c vÐct¬ ®¬n vÞ chØ ph­¬ng cña c¸c trôc ox, oy lÇn l­ît lµ , . Ph­¬ng, chiÒu trong hÖ to¹ ®é nµy cña mét vÐc t¬ bÊt kú ®­îc x¸c ®Þnh b»ng gãc jx mµ lµm víi , chiÒu d­¬ng cña gãc lµ chiÒu kim ®ång hå. V× Nªn ta cã: 1..2. Bµi to¸n vÞ trÝ cña c¬ cÊu 4 kh©u h×nh b×nh hµnh. a. Néi dung cña bµi to¸n nµy lµ cho tr­íc c¸c kÝch th­íc ®éng cña c¸c kh©u vµ vÞ trÝ cña kh©u dÉn trong mét hÖ to¹ ®é g¾n liÒn víi gi¸, yªu cÇu ph¶i x¸c ®Þnh ®­îc vÞ trÝ cña c¬ cÊu trong hÖ to¹ ®é nµy, nãi mét c¸ch kh¸c lµ ph¶i x¸c ®Þnh ®­îc ®a gi¸c ®éng. §a gi¸c l­îc ®å ®éng hoµn toµn x¸c ®Þnh khi biÕt tÊt c¶ c¸c ®¹i l­îng li, (i = 1,2,3,4). Trong c¸c ®¹i l­îng nµy, tr­íc hÕt ta biÕt (vÞ trÝ cña kh©u dÉn cho tr­íc). Khi cho kÝch th­íc c¹nh l4 øng víi gi¸ cña ®a gi¸c l­îc ®å ®éng còng lu«n ®­îc cho tr­íc. Khi cho kÝch th­íc ®éng cña c¸c kh©u, mét sè ®¹i l­îng trong c¸c ®¹i l­îng, li, cßn l¹i còng ®­îc cho tr­íc. Do ®ã cuèi cïng th× bao giê trong t¸m ®¹i l­îng li, còng chØ cßn hai ®¹i l­îng ch­a biÕt cÇn x¸c ®Þnh. b. §èi víi bµi to¸n cña chóng ta nh­ sau: + ChiÒu dµi kh©u AB = CD = 3200 mm + ChiÒu dµi kh©u BC = AD = 1000 mm + j3 = 750 + j4 = 1350 do vËy j2 = 3150 j1 = 3600 – 1050 = 2550 C¬ cÊu cña ta ®· ®­îc x¸c ®Þnh. c. Khi c¬ cÊu ng¶ vÒ phÝa tr­íc ®Ó h¹ cÇn. Khi ®ã: + ChiÒu dµi kh©u AB = CD = 3200 mm + ChiÒu dµi kh©u BC = AD = 1000 mm + j3 = 00 + j4 = 1350 do vËy j2 = 1800 – 450 = 1350 j1 = 1800 Nh­ vËy râ rµng khung sÏ di chuyÓn bëi c¸c cÇn l¾c AB hay CD 1gãc lµ: j = 750 – 00 = 750 Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu ph¼ng toµn khíp thÊp, bµi to¸n tÝnh vËn tèc vµ gia tèc. I. Bµi to¸n tÝnh vËn tèc. Néi dung cña bµi to¸n tÝnh vËn tèc cña c¬ cÊu lµ cho tr­íc c¸c kÝch th­íc cña c¸c kh©u, vÞ trÝ kh©u dÉn vµ vËn tèc gãc cña kh©u dÉn, cÇn ph¶i x¸c ®Þnh vËn tèc c¸c kh©u cña c¬ cÊu. VËn tèc cña mét kh©u (vËt r¾n) coi nh­ x¸c ®Þnh khi ta biÕt: HoÆc vËn tèc gãc cña kh©u vµ vËn tèc dµi cña mét ®iÓm bÊt kú trªn kh©u. HoÆc vËn tèc dµi cña 2 ®iÓm trªn kh©u. Bµi to¸n c¬ cÊu 4 kh©u h×nh b×nh hµnh ta ®· cã vËn tèc gãc cña kh©u dÉn CD lµ w3 vµ vËn tèc dµi cña 1 ®iÓm trªn kh©u dÉn CD lµ Vcd. + Gäi w1, w2 lÇn l­ît lµ vËn tèc gãc cña kh©u AB va BC, khi ®ã: w1 = w3 w2 = 0 3.2. Bµi to¸n tÝnh gia tèc. Néi dung cña bµi to¸n tÝnh vËn tèc cña c¬ cÊu lµ cho tr­íc c¸c kÝch th­íc cña c¸c kh©u, vÞ trÝ kh©u dÉn, vËn tèc gãc cña kh©u dÉn vµ gia tèc gãc cña kh©u dÉn (th«ng th­êng gia tèc gãc cña kh©u dÉn b»ng kh«ng nÕu c¬ cÊu 4 kh©u ®­îc xÐt lµ mét c¬ cÊu riªng biÖt) cÇn ph¶i x¸c ®Þnh gia tèc c¸c kh©u cña c¬ cÊu. Gia tèc cña mét kh©u (vËt r¾n) coi nh­ x¸c ®Þnh khi ta biÕt: HoÆc gia tèc gãc cña kh©u vµ vËn tèc dµi cña mét ®iÓm bÊt kú trªn kh©u. HoÆc gia tèc dµi cña 2 ®iÓm trªn kh©u. Víi bµi to¸n thiÕt kÕ 4 kh©u h×nh b×nh hµnh th× ta cã ngay: e2 = 0 e3= e1 Trong ®ã: e1, e2, e3 lÇn l­ît lµ gia tèc gãc cña kh©u AB, BC, CD. IV. Ph©n tÝch lùc c¬ cÊu ph¼ng t¸c dông lªn hÖ c¬ cÊu h×nh b×nh hµnh. 1. §¹i c­¬ng. 1.1. C¸c lùc t¸c ®éng lªn c¬ cÊu. Khi lµm viÖc c¬ cÊu chÞu t¸c ®éng cña c¸c ngo¹i lùc sau: Lùc ph¸t ®éng. Lùc c¶n kü thuËt. Träng l­îng cña c¸c kh©u. Lùc ph¸t ®éng th­êng cã d¹ng mét m«men lùc, ký hiÖu lµ , lµ lùc tõ ®éng c¬ ®Æt lªn kh©u dÉn cña c¬ cÊu th«ng qua mét hÖ thèng truyÒn dÉn. Trong bµi to¸n cña ta kh©u dÉn lµ kh©u CD vµ hÖ thèng truyÒn dÉn lµ hÖ thèng cÇn xilanh thuû lùc. Lùc c¶n kü thuËt lµ lùc cÇn kh¾c phôc ®Ó thùc hiÖn quy tr×nh c«ng nghÖ cña m¸y, lùc nµy ®­îc ®Æt lªn mét kh©u bÞ dÉn cña c¬ cÊu (®ã chÝnh lµ c¸c lùc do t¶i träng cña cÇn hay c¸c lùc ®­îc sinh ra trong qu¸ tr×nh khoan), c¸c lùc nµy th­êng ®­îc ký hiÖu lµ ,. Ngoµi c¸c ngo¹i lùc, trªn c¸c kh©u chuyÓn ®éng cã gia tèc cßn cã lùc qu¸n tÝnh, lùc nµy ®­îc ký hiÖu lµ vµ m«men qu¸n tÝnh ký hiÖu lµ (v× ta coi lùc qu¸n tÝnh nµy nhá so víi c¸c ngo¹i lùc nªn khi tÝnh ta cã thÓ bá qua). D­íi t¸c ®éng cña c¸c lùc nãi trªn trong c¸c khíp ®éng cña c¬ cÊu xuÊt hiÖn c¸c ph¶n lùc khíp ®éng. Ph¶n lùc khíp ®éng lµ lùc tõ mét thµnh phÇn khíp ®éng t¸c ®éng lªn thµnh phÇn khíp ®éng ®­îc nèi víi nã trong khíp ®éng. Gäi lµ ph¶n lùc tõ kh©u i t¸c ®éng lªn kh©u i + 1 th× ph¶n lùc tõ kh©u i + 1 t¸c ®éng lªn kh©u i lµ , ta cã: =- Ph¶n lùc khíp ®éng gåm thµnh phÇn: ¸p lùc khíp ®éng vµ lùc ma s¸t trong khíp ®éng. ¸p lùc khíp ®éng lµ thµnh phÇn mµ c«ng trong chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi gi÷a c¸c thµnh phÇn khíp b»ng kh«ng, thµnh phÇn cßn l¹i lµ lùc ma s¸t trong khíp ®éng. Lùc ma s¸t trong khíp ®éng lµ mét lùc c¶n cã h¹i (kh¸c víi lùc c¶n kü thuËt lµ lùc c¶n cã Ých), c«ng cña lùc ma s¸t trong khíp ®éng kh«ng cã t¸c dông g× kh¸c ngoµi viÖc lµm mßn vµ lµm nãng c¸c thµnh phÇn khíp. 1.2. Néi dung cña bµi tÝnh ph©n tÝch lùc c¬ cÊu. a. C¸c sè liÖu ®­îc cho tr­íc cña bµi tÝnh ph©n tÝch lùc c¬ cÊu lµ: C¸c ngo¹i lùc ®Æt trªn c¸c kh©u. C¸c th«ng sè ®éng häc cña c¬ cÊu gåm. + KÝch th­íc cña c¸c kh©u. + VÞ trÝ j3 cña kh©u dÉn. C¸c th«ng sè qu¸n tÝnh gåm + Khèi l­îng mi cña mçi kh©u vµ vÞ trÝ träng t©m ®Õn kh©u. VÞ trÝ cña träng t©m Si trªn kh©u i ®­îc cho b»ng vect¬ vµ hîp víi vÐct¬ ,mét gãc bi. C¸c gi¸ trÞ lSi vµ bi = , ®Òu ®­îc cho tr­íc. + M«men qu¸n tÝnh JSi (®èi víi träng t©m) cña c¸c kh©u cã chuyÓn ®éng quay. Víi bµi to¸n thiÕt kÕ 4 kh©u h×nh b×nh hµnh cña ta nh­ sau: + KÝch th­íc c¸c kh©u: ChiÒu dµi kh©u AB = CD = 3200 mm ChiÒu dµi kh©u BC = AD = 1000 mm + VÞ trÝ j3 j3 = 750 + C¸c khèi l­îng m2, m3 vµ c¸c m«men qu¸n tÝnh JS2, JS3 cña kh©u 2 (BC) vµ kh©u 3 (CD). + C¸c chiÒu dµi lSi (i=1, 2) c¸c gãc bi (i=1, 2) vÞ trÝ träng t©m cña kh©u 1, vµ kh©u 2. 2. ThiÕt kÕ c¸c kh©u c¬ cÊu khung. 2.1. ThiÕt kÕ s¬ bé khung nh­ sau: Trong ®ã: 1 – C¬ cÊu dÉn ®éng khung. 2 – Gi¸ treo cÇn hép. 3 – Thanh chèng. 2.2. ThiÕt kÕ thanh chèng. §Ó thiÕt kÕ thanh chèng ta xÐt c¸c tr­êng hîp trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña thanh: 2.2.1. Tr­êng hîp 1: CÇn hép chÞu lùc xo¾n khi khoan ®Êt: M« men xo¾n Mx = 29925 N.m Ngoµi ra cßn cã lùc däc trôc P (tæ hîp lùc cña cÇn hép, hÖ puli vµ c¬ cÊu quay) Ta s¬ ®å ho¸ c¬ cÊu nh­ sau: Trong ®ã: a - Thanh chèng chÞu nÐn. b - Thanh chèng chÞu kÐo. c - Xilanh thuû lùc ®­îc coi nh­ 2 thanh chèng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. Khi ®ã hÖ khung chØ chÞu 2 lùc t¸c dông: Träng l­îng b¶n th©n cña cÇn hép PC, c¬ cÊu quay Pq= 30 KN vµ hÖ puly Pp = 7 KN + CÇn cao 16 m + DiÖn tÝch mÆt c¾t A = 38000 mm2 = 0.038 m2 + Träng l­îng riªng cña t«n tÊm lµ g =78.2 KN/m3. PC = 16´0.038´78.2 = 47.5456 KN VËy tæng träng l­îng g©y ra lùc däc trôc lµ: P = 47.5456 + 30 +7 = 84.5456 KN V× P n»m ë gi÷a khung, do vËy ta cã thÓ coi mçi thanh chèng chØ chÞu 1/2 P. M«men xo¾n g©y ra (ta quy vÒ 2 lùc t¸c dông lµ NM vµ -NM). Chän kho¶ng c¸ch s¬ bé tõ träng t©m cña cÇn hép tíi ®Çu khíp lµ 400 mm khi ®ã: NM = Mx/400 = 29925/400 = 74800 N =74.8 KN a. T¸ch nót B ta ®­îc: Gi¶i 3 ph­¬ng tr×nh trªn ta ®­îc: N1 = 0 N3 = - P/2cos150 = - 84.5.456/2cos150 = - 40.832 KN N2 = - (NM + N3cos750) = - 85.36 KN b. T¸ch nót A: T­¬ng tù nh­ nót B: N1 = 0 N3 = - P/2cos150 = - 40.832 KN N2 = NM – N3cos750 = 64.23 KN VËy ë nót A vµ nót B thanh ®Òu chÞu lùc nÐn N3 = 40.832 KN . 2.2.2. Tr­êng hîp 2: khi rót cÇn khoan khi ®ã khung chØ chÞu lùc däc Sck vµ träng l­îng b¶n th©n cña cÇn hép cã tÝnh ®Õn hÖ puli ®Çu cÇn. P = (196.53 + 84.5456)/2 = 140.535 KN Khi ®ã lùc däc trôc: N = -Psin750 = 135.7 KN 2.2.3. So s¸nh 2 tr­êng hîp ë 2.2.1 vµ 2.2.2: ta thÊy ë tr­êng hîp 2 thanh cã lùc nÐn lín nhÊt: N = - 135.7 KN Ph©n tÝch ®éng lùc häc khi c¬ cÊu khung chuyÓn ®éng. Khi khung ë tr¹ng th¸i A th× thanh chèng A sÏ chÞu c¸c lùc däc trôc N ®· tÝnh ë trªn. khi c¬ cÊu ng¶ sang tr¹ng th¸i B, khi ®ã N = P.cosa theo phÇn ph©n tÝch ®éng häc th× a gi¶m dÇn, nhËn thÊy a = 750 th× N lín nhÊt (v× cosin lµ hµm nghÞch). 2.2.4. ThiÕt kÕ thanh chèng. - Chän tiÕt diÖn thanh lµ h×nh trßn ®Æc, chiÒu dµi L1 = 3200 (mm) - Chän vËt liÖu chÕ t¹o b»ng thÐp 45, cã [s] = 5 (KN/cm2) a- X¸c ®Þnh ®­êng kÝnh cña thanh. - TÝnh theo tµi liÖu Søc bÒn vËt liÖu ta cã: + Thanh liªn kÕt hai ®Çu khíp nªn cã: m = 1 + ¸p dông c«ng thøc: Trong ®ã: F = N = - 135.7 KN lùc nÐn däc trôc A - TiÕt diÖn thanh j - HÖ sè uèn däc. Gi¶ thiÕt j = 0,5: DiÖn tÝch tiÕt diÖn A sÏ b»ng. => §­êng kÝnh tiÕt diÖn lµ: => Ta chän d1 = 10 (cm) => A = 3.14´52 = 78.5 (cm2) => rx = ry = d/4 = 10/4 = 2.5 (cm) => l = mL/rmin = 1.3200/25 = 128 Tra b¶ng 13 – 1 trang 262 tµi liÖu Søc bÒn vËt liÖu ta cã j = 0,86 KiÓm tra æn ®Þnh theo c«ng thøc: VËy chän ®­êng kÝnh thanh chèng lµ 100 mm. b-Chän æ cho hai ®Çu thanh. Chän vËt liÖu chÕ t¹o lµ ®ång thanh thiÕc ҔpOF 10 - 1. V× lùc c¾t lín nªn chän æ lµ æ tr­ît. §­êng kÝnh trong cña æ: d0 = d1 = 120 (mm) ¸p dông c«ng thøc trong tµi liÖu TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ trang 228 ta cã: - Chän tØ sè l/d = 0.8. (l – chiÒu dµi æ lãt, d - ®­êng kÝnh ngâng trôc = 120 mm) - Chän ®é hë t­¬ng ®èi theo c«ng thøc 12.1 trang 228 tµi liÖu tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ: Trong ®ã: + v – vËn tèc ngâng trôc tra b¶ng 12.1 tµi liÖu tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ v = 10 m/s. - TÝnh kiÓm nghiÖm æ tr­ît (trang 229 tµi liÖu tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ). Trong ®ã: l: ChiÒu dµi æ l = 0.8d = 96 mm d0: §­êng kÝnh æ [p]: ¸p dông theo phÐp tra b¶ng (12.1) trang 228 tµi liÖu tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ ta ®­îc [p] = 15 Mpa. tho¶ m·n vËy chän l = 96 (mm), chiÒu dµy d = 40 (mm). Ta cã s¬ ®å cÊu t¹o: Æ120 Æ180 Ch­¬ng 4: ThiÕt kÕ tÝnh chän c¸c c¬ cÊu kh¸c. I. TÝnh chän c¸p vµ c¸c puli. 1. TÝnh chän c¸p n©ng cÇn kelly. - Lùc c¨ng lín nhÊt cña c¸p chÝnh b»ng lùc rót cÇn khoan: Smax = S = 196.53 KN Theo c«ng thøc trong tµi liÖu m¸y vµ thiÕt bÞ n©ng ta cã: Trong ®ã: Sd: T¶i träng ph¸ háng c¸p do nhµ chÕ t¹o x¸c ®Þnh. n: HÖ sè an toµn, n = 4. Sd ³ 196.53´4 = 786.12 KN Theo tµi liÖu ASLAT m¸y n©ng ta chän ®­îc c¸p: C¸p bÖn kiÓu Pk – 3 §­êng kÝnh c¸p (mm) DiÖn tÝch tÝnh to¸n mÆt c¾t cña tÊt c¶ c¸c sîi (mm2) Khèi l­îng 1000m c¸p ®· b«i tr¬n (kg) Lùc kÐo ®øt kh«ng nhá h¬n (KN) 34 527.5 4845 857 2. TÝnh chän puly ®æi h­íng c¸p l¾p trªn cÇn hép. Chän chiÒu dµi trôc s¬ bé lµ 140 mm. S¬ ®å tÝnh trôc nh­ sau: MU = 70´Sck/2 = 70´196.53/2 = 5933.55 KN.mm Trôc chÞu uèn theo ph­¬ng ngang víi m«men uèn lín nhÊt lµ: Mx = 5933550 N. mm Chän vËt liÖu chÕ t¹o trôc lµ thÐp 45 cã øng suÊt [s] = 69 Mpa, [t] = 0.625 KN/mm2 §­êng kÝnh trôc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:d = VËy chän d = 100 mm V× l = 140 < 4´100 = d nªn: KiÓm tra ®iÒu kiÖn bÒn chÞu c¾t: Râ rµng t £ [t] tho¶ m·n ®iÒu kiÖn TÝnh chän Puly §­êng kÝnh trong d1 cña Puly: d1 = 170 mm - ChiÒu s©u r·nh Puly: h = 2. dC = 2´34 = 68 mm §­êng kÝnh ngoµi cña Puly: dn = 710 (mm). - B¸n kÝnh cña ®Êy r·nh Puly. - Gãc nghiªng hai thµnh bªn. 2´15 = 300 - ChiÒu dµy Puly: d = 70 (mm). Chän æ l¨n cho puly. Ký hiÖu 116 cã c¸c th«ng sè sau: §­êng kÝnh trong 100 mm §­êng kÝnh ngoµi 125 mm BÒ réng 22 mm Kh¶ n¨ng chÞu t¶i tÜnh lµ 37,4 KN Kh¶ n¨ng chÞu t¶i ®éng lµ 31,9 KN 3. TÝnh chän c¸p cho c¬ cÊu n©ng h¹ lång cèt thÐp vµo hè khoan. Lång cèt thÐp dµi 10 m ®­îc tæ hîp tõ 10 thanh thÐp F30 mm vµ 20 vµnh ®ai F22 mm cã träng l­îng lµ: P = 3.14´0.0152´10´78.5´10 + 3.14´0.0112´2´3.14´1´78.5´20 = 9.3 KN - Lùc c¨ng lín nhÊt cña c¸p chÝnh b»ng lùc rót cÇn khoan: Smax = S = 9.3 KN Theo c«ng thøc trong tµi liÖu m¸y vµ thiÕt bÞ n©ng ta cã: Trong ®ã: Sd: T¶i träng ph¸ háng c¸p do nhµ chÕ t¹o x¸c ®Þnh. n: HÖ sè an toµn, n = 10. Sd ³ 9.3´10 = 93 KN Theo tµi liÖu ASLAT m¸y n©ng ta chän ®­îc c¸p: C¸p bÖn kiÓu Pk – 3 §­êng kÝnh c¸p (mm) DiÖn tÝch tÝnh to¸n mÆt c¾t cña tÊt c¶ c¸c sîi (mm2) Khèi l­îng 1000m c¸p ®· b«i tr¬n (kg) Lùc kÐo ®øt kh«ng nhá h¬n (KN) 17.5 108.86 1070 129 4. TÝnh chän puly ®æi h­íng c¸p c¬ cÊu n©ng h¹ lång cèt thÐp l¾p trªn cÇn hép . Chän chiÒu dµi trôc s¬ bé lµ 60 mm. S¬ ®å tÝnh trôc nh­ sau: MU = 30´Sd/2 = 30´9.3/2 = 139.5 KN.mm Trôc chÞu uèn theo ph­¬ng ngang víi m«men uèn lín nhÊt lµ: Mx = MU = 139.5 KN.mm = 139500 N.mm. Chän vËt liÖu chÕ t¹o trôc lµ thÐp 45 cã øng suÊt [s] = 69 Mpa. §­êng kÝnh trôc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:d = VËy chän d = 40 mm KiÓm tra ®iÒu kiÖn c¾t: Râ rµng t £ [t] tho¶ m·n ®iÒu kiÖn Ch­¬ng 5: TÝnh æn ®Þnh cña m¸y khi lµm viÖc. I. C¸c tr­êng hîp m¸y lµm viÖc: Khi m¸y lµm viÖc träng t©m cña m¸y sÏ lµ träng t©m cña c¬ cÊu khung dÉn ®éng cÇn. §Ó tÝnh æn ®Þnh m¸y khi lµm viÖc ta ph¶i xÐt ®Õn c¸c tr­êng hîp sau: 1. Tr­êng hîp 1: Khi m¸y thiÕt kÕ cÈu thÐp vµo hè khoan. CÇn hép cã thÓ nghiªng 1 gãc amax = 250 khi cÈu lång thÐp vµo hè cäc. Khung dÉn ®éng ë vÞ trÝ cao nhÊt. Kho¶n c¸ch tõ c¬ cÊu quay tíi träng t©m cña khung dÉn ®éng cÇn lµ nhá nªn bá qua m«men do träng l­îng cña c¬ cÊu quay g©y ra. Trong ®ã: PLT = 9.3 + 7 = 16.7KN (Träng l­îng cña lång thÐp vµ hÖ puli) PM = 700 KN - Träng l­îng cña m¸y c¬ së. PCH = 47.5 KN - Träng l­îng cña cÇn hép. PG1 - Lùc giã t¸c dông vµo 7.5 m ®Çu cña cÇn hép: PG1 = 480´7.5/cos250 = 3972 N (lùc giã giµn ®Òu trªn cÇn hép q = 480 N/m ®· ph©n tÝch ë trang 80) PG2 - Lùc giã t¸c dông vµo 10 m cuèi cña cÇn hép: PG2 = 672´10/ cos250 = 7414 N/m L1, L2, L3, L4, L5, L6 lÇn l­ît lµ kho¶ng c¸ch tõ PM, PLT, Pq, PCH, PG1, PG2 tíi träng t©m cña ®iÓm lËt lµ mÐp xÝch m¸y c¬ së víi mÆt ®Êt. Theo m¸y c¬ së vµ c¸c sè liÖu tÝnh to¸n ta x¸c ®Þnh ®­îc c¸c kÝnh th­íc sau: L1 = 2800 mm Víi L2 lµ kho¶ng c¸c tõ träng t©m lång cèt thÐp tíi O L2 = 16 ´ cos650 + 1 = 7.76 m (1 m lµ kho¶ng c¸ch tõ ®Çu puli tíi ®Çu cÇn) L3 kho¶ng c¸ch tõ träng t©m cña c¬ cÊu quay dÉn ®éng cÇn kelly tíi O ( tÝnh cho tr­êng hîp c¬ cÊu quay ë vÞ trÝ cao nhÊt ) L3= 6´cos65 = 2.5 m (6 m lµ kho¶ng c¸ch tÝnh tõ ®iÓm cuèi cña cÇn hép ®Õn c¬ cÊu quay khi cÇn dùng ®øng). L4 kho¶ng c¸ch träng t©m cÇn hép tíi O, khi cÇn nghiªng so víi ph­¬ng th¼ng ®øng 250 L4 = 8´cos650 = 3.38 m L5 kho¶ng c¸ch ®iÓm ®Æt lùc giã tíi mÆt ®Êt (tÝnh giã ë 10 m ®Çu) L5 = (2.5 + (7.5/2)cos250) = 5.89 m L6 kho¶ng c¸ch ®iÓm ®Æt lùc giã 10 m cuèi. L6 =2.5 + 7.5cos250 + (8.5/2)´cos250 = 9.74 m T¹i ®iÓm lËt 0: Nh­ vËy víi gãc nghiªng amax= 250 m¸y lµm viÖc æn ®Þnh, kh«ng bÞ lËt khi cÈu lång thÐp. 2. Tr­êng hîp 2: Khi gÇu khoan ®­îc kÐo lªn tr­êng hîp nµy chØ cã lùc c¨ng c¾p (®· tÝnh ®Õn träng l­îng cña cÇn kelly, träng l­îng cña gÇu chøa ®Çy ®Êt), träng l­îng cña cÇn hép, c¬ cÊu quay. C¸c sè liÖu tÝnh to¸n nh­ 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 C¸c kÝch th­íc:L1 = 2.8 m (kho¶ng c¸ch tõ träng t©m m¸y tíi O) L2 = 2 m (kho¶ng c¸ch tõ träng t©m c¬ cÊu quay, cÇn kelly tíi O) L3 = 0.8 m (kho¶ng c¸ch tõ träng t©m cña cÇn hép tíi O) L4 = 2.5 + 7.5/2 = 6.25 m (kho¶ng c¸ch tõ lùc giã 1 tíi O) L5 = 6.25 + 10/2 = 11.25 m VËy ta lÊy m«men t¹i träng t©m o cña m¸y. M¸y lµm viÖc an toµn. 3. Tr­êng hîp 3. Tr­êng hîp nµy lµ m¸y quay 1gãc 900 ®Ó khoan. Khi ®ã c¸c kho¶ng c¸ch d­íi t¸c dông cña lùc giã kh«ng thay ®æi, cßn c¸c kho¶ng c¸ch tíi träng t©m m¸y, gÇu khoan, c¬ cÊu quay, cÇn hép nh­ sau: æi träng t©m, khèi l­îng chØ tÝnh ®­îc 2/3 khèi l­îng cña m¸y c¬ s¬, tøc lµ: L1 = 1.7 m (kho¶ng c¸ch tõ träng t©m m¸y tíi O theo m¸y c¬ së) L2 = 3.2 m (kho¶ng c¸ch tõ träng t©m c¬ cÊu quay, cÇn kelly tíi O) L3 = 2.2 m (kho¶ng c¸ch tõ träng t©m cña cÇn hép tíi O) L4 = 2.5 + 7.5/2 = 6.25 m (kho¶ng c¸ch tõ lùc giã 1 tíi O) L5 = 6.25 + 10/2 = 11.25 m VËy: VËy m¸y lµm viÖc an toµn. O mét sè quy ®Þnh khi l¾p dùng vµ sö dông m¸y 1. L¾p dùng m¸y Do m¸y ®­îc thiÕt kÕ cã träng l­îng lín, kÝch th­íc cång kÒnh rÊt khã vËn chuyÓn. MÆt kh¸c do m¸y di chuyÓn b»ng hai d¶i xÝch nªn khi di chuyÓn sÏ lµm háng mÆt ®­êng. V× vËy víi kho¶ng c¸ch ng¾n trong ph¹m vi c«ng tr­êng m¸y tù di chuyÓn, cßn víi c¸c kho¶ng c¸ch lín m¸y sÏ ®­îc vËn chuyÓn b»ng c¸c ph­¬ng tiÖn vËn t¶i chuyªn dïng cã t¶i träng lín. §Ó tr¸nh va ch¹m víi c¸c c«ng tr×nh trong qu¸ tr×nh vËn chuyÓn nh­ gÇm cÇu, ®­êng d©y ®iÖn...Trong phÇn thiÕt kÕ ta ®· thiÕt kÕ khi m¸y gËp cÇn th× chiÒu dµi cña m¸y lµ 14,50 m, chiÒu cao cña m¸y 4,7 m (3,2 m + 1,5 m) (chiÒu cao cña m¸y khoan cäc nhåi vµ xe chuyªn chë), phï hîp víi luËt giao th«ng hiÖn hµnh cña n­íc ta quy ®Þnh lµ ë c¸c tuyÕn ®­êng Quèc Lé th× chiÒu cao cho phÐp lµ 5,5 m chiÒu dµi cho phÐp lµ 14, 75 m Sau khi vËn chuyÓn m¸y tíi c«ng tr­êng m¸y sÏ di chuyÓn xuèng mÆt b»ng l¾p c¸c thiÕ bÞ nh­ c¸p, cÇn kelly vµ gÇu ®Ó lµm viÖc. C¸ch l¾p cÇn kelly vµo m¸y thi c«ng nh­ sau: L¾p gÇu khoan vµo cÇn kelly GÇu khoan ®­îc ®Æt ë t­ thÕ lµm viÖc ngay phÝa d­íi cÇn kelly. H¹ cÇn kelly xuèng s¸t gÇu khoan. TiÕn hµnh l¾p chèt cè ®Þnh gÇu khoan vµ ®Çu cÇn kelly. 2. Mét sè quy ®Þnh khi sö dông m¸y Ngoµi nh÷ng quy ®Þnh cña nhµ n­íc vÒ sö dông m¸y, còng nh­ chÕ ®é ch¨m sãc, b¶o d­ìng chung khi sö dông m¸y cÇn ph¶i chó ý mét sè ®iÓm cô thÓ sau: - KiÓm tra th­êng xuyªn c¸c c¬ cÊu, kiÓm tra tr¹ng th¸i c¸p, kÐp ®Çu c¸p, b«i tr¬n c¸p. NÕu c¸p kh«ng cßn ®ñ ®iÒu kiÖn sö dông ph¶i thay c¸p. TuyÖt ®ãi kh«ng ®­îc nèi c¸p ®Ó t¨ng chiÒu dµi. - C«ng tr­êng thi cÇn ph¶i cã ®ñ ¸nh s¸ng. NÕu thi c«ng vµo ban ®ªm cÇn cã hÖ thèng chiÕu s¸ng. - NÒn ®­êng thi c«ng ph¶i ®­îc gia cè theo ®óng yªu cÇu vµ b¶o ®¶m ®é nghiªng nhá. - ThiÕt bÞ chØ ®µo c¸c lç th¼ng ®øng. Tr­íc khi tiÕn hµnh ®µo ph¶i kiÓm tra m¸y kü l­ìng ®Ó ®¶m b¶o ®é th¼ng ®øng cña lç. - Thî l¸i tr­íc khi sö dông thiÕt bÞ ph¶i n¾m v÷ng chøc n¨ng, t¸c dông, nguyªn lý cÊu t¹o vµ c¸c yªu cÇu sö dông m¸y còng nh­ ®É ®­îc thùc hµnh trªn m¸y ( cã kiÓm tra vµ ®¸nh gi¸ ). KÕt luËn chung ThiÕt bÞ lµm viÖc tèt trªn c¸c nÒn ®Êt th­êng gÆp ë ViÖt Nam (C¸c lo¹i ®Êt c¸t, ®Êt trång trät,®Êt sÐt, ®Êt d¸ cã ®é cøng f £ 0,5 víi ®é s©u ®µo tèi ®a lµ 50m ®¸p øng ®­îc yªu cÇu xö lý nÒn mãng trong c¸c c«ng tr×nh x©y dùng lín. M¸y cã ®é æn ®Þnh cao c¶ khi kh«ng lµm viÖc còng nh­ trong c¸c tr­êng hîp lµm viÖc(khoan vµ cÈu). ThiÕt bÞ ®ßi hái mét sè yªu cÊu nh­: + Quy tr×nh an toµn ®ßi hái nghiªm ngÆt. + Thî l¸i ph¶i cã tay nghÒ cao, n¾m v÷ng chøc n¨ng, t¸c dông, nguyªn lý vµ c¸c yªu cÇu ®Æc biÖt cña thiÕt bÞ. Trong néi dung ch¨m sãc th­êng xuyªn cÇn thªm c«ng viÖckiÓm tra ®é chÆt cña c¸c bul«ng, c¸c chèt l¾p ghÐp, b«i tr¬n c¸c puly, c¸p n©ng… Tµi liÖu tham kh¶o 1 – NguyÔn B¸ KÕ. Thi c«ng cäc khoan nhåi Nhµ xuÊt b¶n Giao th«ng vËn t¶i 1999 2 – Nh÷ §×nh Êu, NguyÔn v¨n B¸ch Ph¸ vì ®Êt b»ng ph­¬ng ph¸p khoan næ m×n 3 – NguyÔn Träng HiÖp, NguyÔn V¨n LÉm. ThiÕt kÕ chi tiÕt m¸y 4 – Tr­¬ng Quèc Thµnh, Ph¹m Quang Dòng. M¸y vµ thiÕt bÞ n©ng Nhµ xuÊt b¶n khoa häc kü thuËt 1999 5 – Tr­¬ng Quèc Thµnh h­íng dÉn ®å ¸n m«n häc m¸y n©ng 6 – Lª Ngäc Hång. Søc bÒn vËt liÖu Nhµ xuÊt b¶n khoa häc kü thuËt 1998 7 - §Æng ThÕ HiÓn, Ph¹m Quang Dòng, Hoa V¨n Ngò. B¶n vÏ m¸y n©ng chuyÓn Tr­êng ®¹i häc x©y dùng hµ néi 1985 8 – Huúnh V¨n Hoµng, §µo Träng Th­êng. TÝnh to¸n m¸y trôc 9 – TrÞnh ChÊt – Lª V¨n UyÓn. TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ 10 – NguyÔn V¨n Hïng, Ph¹m Quang Dòng, NguyÔn ThÞ Mai. M¸y x©y dùng 11 – H­íng dÉn sö dông m¸y khoan cäc nhåi ed4000 12 – Vò §×nh HiÒn, Ph¹m Quang HiÖu. Bµi gi¶ng c¬ së khoan Tr­êng §¹i Häc Má §Þa ChÊt 13 – H­íng dÉn ®å ¸n m¸y lµm ®Êt 14 – Atlat m¸y n©ng 15 – H­íng dÉn sö dông m¸y khoan cäc nhåi ed5500 16 – H­íng dÉn sö dông m¸y khoan cäc nhåi kh75, kh100. 17 – Gs. §oµn §Þnh KiÕn, Ph¹m V¨n T­, NguyÔn Quang Viªn. ThiÕt kÕ kÕt cÊu thÐp nhµ c«ng nghiÖp. Môc lôc Lêi nãi ®Çu ..…………………………………………………………………….3 PhÇn I: Tæng quan vÒ c«ng nghÖ thi c«ng khoan cäc nhåi 4 Ch­¬ng I: Giíi thiÖu c«ng nghÖ khoan, dung dÞch bentonite vµ c¸c ph­¬ng ph¸p thi c«ng khoan cäc nh«i 4 I. Giíi thiÖu c¸c c«ng nghÖ khoan cäc nhåi hiÖn nay 4 1. C«ng nghÖ khoan nhåi ®¬n gi¶n 4 1.1. C¸c ®Æc ®iÓm thi c«ng 4 1.2. C¸c cÊu t¹o 4 2. C«ng nghÖ thi c«ng khoan cäc nhåi cã èng v¸ch 5 2.1. C¸c ®Æc ®iÓm thi c«ng 5 2.2. Thi c«ng 5 3. C«ng nghÖ thi c«ng khoan cäc nhåi trong dung dÞch 7 3.1. C¸c ®Æc ®iÓm thi c«ng 7 3.2. C«ng nghÖ thi c«ng 7 4. Khoan trôc rçng 9 4.1. C¸c ®Æc ®iÓm thi c«ng 9 4.2. C¸c quy ®Þnh vÒ cÊu t¹o 9 4.3. Thi c«ng 10 5. Khoan xo¾n cã khu«n 11 5.1. C¸c ®Æc ®iÓm thi c«ng 11 5.2. C¸c quy ®Þnh vÒ cÊu t¹o 11 5.3. Thi c«ng 12 6. Cäc ®­îc phun ¸p lùc cao 12 6.1. §Æc ®iÓm thi c«ng 12 6.2. C¸c quy ®Þnh vÒ cÊu t¹o 12 6.3. Thi c«ng 12 II. ChÕ t¹o dung dÞch bentonite (bïn khoan) 13 1. TÝnh chÊt dung dÞch bentonite míi 13 2. Sö dông vµ sö lý dung dÞch bentonite 14 III. Chän ph­¬ng ph¸p thi c«ng c«ng tr×nh 16 1. S¬ ®å thi c«ng khoan cäc nhåi 16 2. C«ng t¸c chuÈn bÞ 16 3. §Þnh vÞ hè khoan 17 4. C«ng t¸c khoan cäc 17 4.1. H¹ èng v¸ch 18 4.2. C«ng t¸c khoan t¹o lç 18 4.3. C«ng t¸c kiÓm tra vµ lµm s¹ch s¬ bé 20 4.4. TËp kÕt vµ sö lý bïn khoan 20 5. Gia c«ng vµ h¹ lång cèt thÐp 21 6. Lµm s¹ch hè khoan 22 6.1. Thæi röa b»ng b¬m 23 6.2. Thæi röa b»ng khÝ nÐn 23 7. Thi c«ng ®æ bª t«ng 24 7.1. L¾p ®Æt èng ®æ 24 7.2. Qu¸ tr×nh ®æ bªt«ng 25 8. Rót èng v¸ch 26 9. Dung sai 26 10. Lý lÞch cäc 27 11. L¾p ®Çu cäc 28 PhÇn II. Lùa chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ, l¾p ®Æt thiÕt bÞ lªn m¸y c¬ së 29 Ch­¬ng I: Lùa chän ph­¬ng ¸n 29 I. Ph­¬ng ¸n 1: L¾p cÇn giµn lªn m¸y c¬ së lµ m¸y xóc thñy lùc 29 1. ­u ®iÓm 30 2. Nh­îc ®iÓm 30 II. Ph­¬ng ¸n 2: L¾p cÇn hép lªn m¸y xóc thñy lùc 31 1. ­u ®iÓm 32 2. Nh­îc ®iÓm 32 III. NhËn xÐt lùa chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ 32 1. Lùa chän thiÕt bÞ c¬ së 32 2. S¬ ®å h×nh chung m¸y thiÕt kÕ 33 IV. Giíi thiÖu m¸y thiÕt kÕ 34 PhÇn III. PhÇn tÝnh chung 35 Ch­¬ng I: Néi dung vµ chän lý thuyÕt khoan tÝnh to¸n 35 I. Néi dung thiÕt kÕ 35 1. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n 35 2. C¸c sè liÖu thiÕt kÕ 35 II. Chän lý thuyÕt khoan xoay ®Ó tÝnh to¸n 35 Ch­¬ng II. PhÇn tÝnh to¸n 36 I. PhÇn tÝch chung 36 1. Ph©n tÝch lùc khi khoan xoay 36 2. TÝnh c¸c lùc c¬ b¶n 37 KÕt luËn 41 PhÇn IV. PhÇn tÝnh riªng 42 Ch­¬ng I: ThiÕt kÕ côm c¬ cÊu quay dÉn ®éng cÇn kelly 42 I. Lùa chän thiÕt Bþ 42 1. Chän ®éng c¬ 42 1.1. M«t¬ ®iÖn 42 1.2. M«t¬ thñy lùc 42 2. Hép gi¶m tèc 42 II. TÝnh to¸n chung 43 1. TÝnh chän m«t¬ thñy lùc 43 1.1. C¸c thèng sè ®Çu ra cña bé truyÒn 43 1.2. Chän m«t¬ thñy lùc 43 2. S¬ ®å dÉn ®éng vµ ph©n phèi tØ sè truyÒn 44 2.1. S¬ ®å dÉn ®éng 44 2.2. X¸c ®Þnh vµ ph©n phèi tØ sè truyÒn 45 3. ThiÕt kÕ bé truyÒn b¸nh r¨ng hµnh tinh 2 cÊp 45 3.1. S¬ ®å truyÒn ®éng cña bé truyÒn b¸nh r¨ng hµnh tinh 45 3.2. TÝnh to¸n thiÕt kÕ ®éng häc 46 3.3. KiÓm tra ®iÒu kiÖn ®ång trôc vµ ®iÒu kiÖn l¾p 49 3.4. KiÓm tra ®iÒu kiÖn kÒ 49 4. Chän m«dun b¸nh r¨ng vµ kÝch th­íc h×nh häc cña bé truyÒn 50 4.1. Chän m«dun b¸nh r¨ng 50 4.2. KiÓm tra ®iÒu kiÖn kÒ 51 4.3. Chän m«dun b¸nh r¨ng 51 5. TÝnh to¸n c¸c kÝch th­íc h×nh häc cña bé truyÒn 52 6. TÝnh to¸n søc bÒn c¸c b¸nh r¨ng 53 6.1. C¸c cÆp b¸nh r¨ng ¨n khíp ngoµi 1-2 vµ 4-5 53 6.1.1. X¸c ®Þnh øng suÊt cho phÐp 53 6.1.2. øng suÊt uèn cho phÐp 54 7. KiÓm nghiÖm c¸c cÆp b¸nh r¨ng 56 7.1. CÆp b¸nh r¨ng 1-2-3 56 7.1.1. KiÓm nghiÖm cÆp b¸nh r¨ng ¨n khíp ngoµi 1-2 56 7.1.2. C¸c cÆp b¸nh r¨ng ¨n khíp trong 59 8. TÝnh to¸n c¸c trôc b¸nh r¨ng 62 8.1. Trôc b¸nh r¨ng sè 1 62 8.1.1. S¬ ®å tÝnh to¸n 62 8.1.2. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè 63 8.1.3. X¸c ®Þnh c¸c lùc 63 8.2. ThiÕt kÕ trôc cho b¸nh r¨ng hµnh tinh 65 8.2.1. S¬ ®å tÝnh to¸n 65 8.3. Trôc b¸nh r¨ng sè 4 67 8.3.1. S¬ ®å tÝnh to¸n 67 8.4. TÝnh trôc b¸nh r¨ng sè 5 68 8.4.1. S¬ ®å tÝnh to¸n 68 8.4.2. S¬ ®å lùc 69 8.5. ThiÕt kÕ trôc ra cña hép gi¶m tèc hµnh tinh 70 9. ThiÕt kÕ ®Üa truyÒn m«men C1,C2 71 10. Chän æ ®ì cho bé truyÒn 71 10.1. Chän æ ®ì cho trôc b¸nh r¨ng trung t©m 1 71 10.2. Chän æ ®ì cho trôc b¸nh r¨ng hµnh tinh 2 72 10.3. Chän æ ®ì cho trôc b¸nh r¨ng trung t©m 4 72 10.4. Chän æ ®ì cho trôc b¸nh r¨ng hµnh tinh 5 72 10.5. Chän æ ®ì cho trôc ra cña hép gi¶m tèc 73 IV. ThiÕt kÕ bé truyÒn b¸nh r¨ng trô 1 cÊp 74 1. S¬ ®å dÉn ®éng 74 2. TÝnh chän vËt liÖu 74 2.1. VËt liÖu chÕ t¹o 74 2.2. X¸c ®Þnh øng suÊt cho phÐp cña vËt liÖu 74 3. X¸c ®Þnh ®­êng kÝnh vßng l¨n, kho¶ng c¸ch trôc, m«dun vµ sè r¨ng 76 3.1. X¸c ®Þnh ®­êng kÝnh vßng l¨n 76 3.2. X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch trôc 76 3.3. X¸c ®Þnh m«dun 76 4. KiÓm tra søc bÒn lµm viÖc 77 4.1. KiÓm nghiÖm søc bÒn lµm viÖc 77 4.2. KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ søc bÒn uèn 79 5. C¸c th«ng sè cña bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng 79 5.1. B¸nh r¨ng dÉn ®éng 79 5.2. Vµnh r¨ng dÉn ®éng cÇn kelly 80 6. ThiÕt kÕ trôc truyÒn ®éng 80 6.1. C¸c th«ng sè thiÕt kÕ 80 6.2. X¸c ®Þnh ®­êng kÝnh trôc 80 7. TÝnh thiÕt kÕ b«i tr¬n hép gi¶m tèc hµnh tinh 81 7.1. C¸c ph­¬ng ph¸p lùa chän ®Ó b«i tr¬n hép gi¶m tèc 81 7.1.1. B«i tr¬n ng©m dÇu 81 7.1.2. B«i tr¬n l­u th«ng 81 8. ThiÕt kÕ vá hép gi¶m tèc 81 9. ThiÕt kÕ chi tiÕt cho c¬ cÊu quay dÉn ®éng cÇn kelly 82 Ch­¬ng II: ThiÕt kÕ cÇn hép 83 1. TÝnh chän gÇu 83 2. TÝnh chän cÇn kelly 84 3. ThiÕt kÕ cÇn hép 84 3.1. Tr­êng hîp 1 84 3.2. Tr­êng hîp 2 86 3.3. Tr­êng hîp 3 88 3.4. ThiÕt kÕ cÇn 89 3.4.1. Chän vËt liÖu vµ tiÕt diÖn cÇn 89 3.4.2. X¸c ®Þnh m«men qu¸n tÝnh 90 3.5. KiÓm tra bÒn cÇn hép 90 Ch­¬ng III: ThiÕt kÕ phÇn khung dÉn ®éng cÇn 93 I. §¹i c­¬ng 93 II. Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu ph¼ng toµn khíp thÊp, bµi to¸n vÞ trÝ 94 III. Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu ph¼ng toµn khíp thÊp, bµi to¸n vÞ trÝ 97 IV. Ph©n tÝch lùc c¬ cÊu ph¼ng t¸c dông lªn hÖ c¬ cÊu h×nh b×nh hµnh 98 1. §¹i c­¬ng 98 2. ThiÕt kÕ c¸c kh©u c¬ cÊu khung 100 2.1. ThiÕt kÕ s¬ bé c¬ cÊu khung 100 2.2. ThiÕt kÕ thanh chèng 100 2.2.1. Tr­êng hîp 1 100 2.2.2. Tr­êng hîp 2 103 2.2.3. So s¸nh 2 tr­êng hîp 103 2.2.4. ThiÕt kÕ thanh chèng 104 Ch­¬ng IV: ThiÕt kÕ tÝnh chän c¸c c¬ cÊu kh¸c 107 I. TÝnh chän c¸p vµ c¸c puli 107 1. TÝnh chän c¸p n©ng cÇn kelly 107 2. TÝnh chän puli ®æi h­íng c¸p l¾p trªn cÇn hép 107 3. TÝnh chän c¸c c¬ cÊu n©ng h¹ lång cèt thÐp 109 4. ThiÕt kÕ puli ®æi h­íng c¸p n©ng h¹ lång cèt thÐp 110 Ch­¬ng 5: TÝnh æn ®Þnh m¸y khi lµm viÖc 112 I. C¸c tr­êng hîp m¸y lµm viÖc 112 1. Tr­êng hîp 1 112 2. Tr­êng hîp 2 115 3. Tr­êng hîp 3 116 Mét sè quy ®Þnh khi l¾p dùng vµ sö dông m¸y 118 1. L¾p dùng m¸y 118 2. Mét sè quy ®Þnh khi sö dông m¸y 118 KÕt luËn chung 120 Tµi liÖu tham kh¶o 121