Nguyên cứu thiết kế máy cắt ống cống bê tông bán tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY CẮT ỐNG CỐNG
BÊ TÔNG BÁN TỰ ĐỘNG
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: SV2021 - 185
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: TRẦN DUY THÀNH

S KC 0 0 7 6 6 6

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6/2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY CẮT ỐNG CỐNG BÊ TƠNG BÁN TỰ ĐỘNG

Mã số đề tài: SV2021-185
Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật
SV thực hiện: Trần Duy Thành
Dân tộc: Kinh
Lớp, khoa: 17144CL2A Khoa: ĐT CLC
Ngành học: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí

Nam, Nữ: Nam
Năm thứ : 4 /Số năm đào tạo: 4

Người hướng dẫn: TS. Phan Cơng Bình

TP Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2021


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU ....................................................................................... 1
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu .......................................................... 1

1.2. Lý do chọn đề tài .................................................................................... 9
1.3. Mục tiêu đề tài ...................................................................................... 10
1.4. Phương pháp nghiên cứu..................................................................... 10
1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................................... 10
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................ 11
2.1. Truyền động cơ khí .............................................................................. 11
2.2. Truyền động bánh răng ....................................................................... 11
2.3. Bộ truyền ma sát................................................................................... 16
2.4. Ổ lăn ...................................................................................................... 20
2.5. Động cơ điện ......................................................................................... 24
2.6. Trục........................................................................................................ 28
2.7. Mối ghép then ....................................................................................... 30
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY CẮT ỐNG CỐNG BÊ TÔNG
BÁN TỰ ĐỘNG................................................................................................. 35
3.1. Khung chịu tải ...................................................................................... 35
3.2. Chọn đường kính rulo ......................................................................... 35
3.3. Tính tốn chọn động cơ ....................................................................... 36
3.4. Tính tốn bộ truyền bánh răng ........................................................... 38
3.5. Tính tốn thiết kế trục và vẽ kết cấu trục .......................................... 41
3.6. Tính tốn then và ổ lăn ........................................................................ 45
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG PHÂN BỐ TẢI TRỌNG BẰNG PHẦN MỀM
SOLIDWORKS ................................................................................................. 48
4.1. Bài tốn mơ phỏng, đặt lực.................................................................. 48
CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ............................................................. 55
5.1. Đánh giá và nhận xét vận hành thiết bị của phía doanh nghiệp ..... 55
5.2. Tổng quan vận hành thiết bị ............................................................... 55
KẾT LUẬN ........................................................................................................ 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 57

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Ký hiệu ổ lăn ..................................................................................... 24
Bảng 3.1: Giá trị 𝐏𝐋 ........................................................................................... 36
Bảng 3.2: Bảng thông số máy cắt ống cống bê tông ....................................... 38
Bảng 3.3: Tông số bộ truyền bánh răng .......................................................... 41
Bảng 3.4: Chiều rộng ổ lăn theo đường kính sơ bộ........................................ 42
Bảng 3.5: Bảng kiểm nghiệm then như sau .................................................... 45
Bảng 3.6: Hệ số tải trọng hướng tâm 𝐗 𝟎 và hệ số tải trọng dọc trục 𝐘𝟎 ...... 47


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Cắt bê tơng bằng tay .......................................................................... 3
Hình 1.2: Đĩa đá mài ........................................................................................... 5
Hình 1.3: Đá cắt bê tơng 180mm BOSCH ........................................................ 5
Hình 1.4: Lưỡi cưa kim loại ............................................................................... 6
Hình 1.5: Máy cắt bê tơng xe đẩy ...................................................................... 8
Hình 1.6: Máy cắt bê tơng cầm tay .................................................................... 8
Hình 1.7: Máy cắt bê tơng sử dụng dây kim cương ......................................... 9
Hình 1.8: Cơng nhân cắt ống cống bằng máy cầm tay .................................. 10
Hình 2.1: Bộ truyền bánh răng ........................................................................ 12
Hình 2.2: Bộ truyền bánh răng ăn khớp ngồi và biên dạng răng .............. 12
Hình 2.3: Bánh răng trụ răng thẳng ............................................................... 14
Hình 2.4: Bánh răng ăn khớp trong ................................................................ 15
Hình 2.5: Bánh răng ăn khớp ngồi ................................................................ 15
Hình 2.6: Các thơng số cơ bản của bánh răng................................................ 16
Hình 2.7: Bộ truyền bánh ma sát trụ .............................................................. 17
Hình 2.8: Bộ biến tốc ma sát trụ ...................................................................... 18
Hình 2.9: Cấu tạo ổ lăn (ổ bi đỡ 1 dãy) ........................................................... 20
Hình 2.10: Bearing chịu ma sát trượt.............................................................. 21
Hình 2.11: Bearing chịu ma sát lăn ................................................................. 21

Hình 2.12: Các dạng con lăn ............................................................................ 22
Hình 2.13: Các kích thước cơ bản của ổ lăn ................................................... 22
Hình 2.14: Gối đỡ UCP-207.............................................................................. 24
Hình 2.15: Động cơ điện ................................................................................... 25
Hình 2.16: Ngun lí hoạt động ....................................................................... 26
Hình 2.17: Động cơ điện một chiều.................................................................. 27
Hình 2.18: Động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ ................................. 28
Hình 2.19: Động cơ xoay chiều một pha khơng đồng bộ ............................... 28
Hình 2.20: Trục thẳng....................................................................................... 29
Hình 2.21: Trục khuỷu ..................................................................................... 29
Hình 2.22: Kết cấu trục..................................................................................... 30
Hình 2.23: Mối ghép then bằng ........................................................................ 31


Hình 2.24: Mối ghép then dẫn hướng.............................................................. 31
Hình 2.25: Mối ghép then bán nguyệt ............................................................. 31
Hình 2.26: Mối ghép then vát ........................................................................... 32
Hình 2.27: Mối ghép then ma sát ..................................................................... 32
Hình 2.28: Mối ghép then bằng ........................................................................ 33
Hình 2.29: Các hình dáng của then bằng ........................................................ 34
Hình 3.1: Kết cấu khung máy cắt .................................................................... 35
Hình 3.2: Phác thảo trục sơ bộ ......................................................................... 41
Hình 3.3: Phương, chiều các lực tác dụng lên trục ........................................ 42
Hình 3.4: Trục I ................................................................................................. 44
Hình 3.5: Trục II và III..................................................................................... 44
Hình 3.6: Bảng tra các thơng số UCP.............................................................. 46
Hình 4.1: Lực tác động vào các vị trí .............................................................. 48
Hình 4.2: Khung máy cắt.................................................................................. 49
Hình 4.3: Đặt lực trên SolidWorks .................................................................. 50
Hình 4.4: Kết quả mơ phỏng khung máy cắt .................................................. 50

Hình 4.5: Hệ số an tồn khung máy cắt .......................................................... 51
Hình 4.6: Lực tác dụng lên rulo 400 ................................................................ 52
Hình 4.7: Kết quả mơ phỏng lên rulo 400 ....................................................... 53
Hình 4.8: Hệ số an tồn của rulo ..................................................................... 54


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế máy cắt ống cống bê tông bán tự động
- Chủ nhiệm đề tài: Trần Duy Thành
Mã số SV: 17144148
- Lớp: 17144CL2A
Khoa: ĐT CLC
- Thành viên đề tài:
STT

Họ và tên

Lớp

MSSV

Khoa

1

Phạm Anh Kiệt

17144099

17144CL2A

ĐT CLC

2

Nguyễn Duy Khanh

17144092

17144CL2A

ĐT CLC

3

Nguyễn Thành Danh

17144059

17144CL2A

ĐT CLC

- Người hướng dẫn: TS. Phan Cơng Bình
2. Mục tiêu đề tài:
Nghiên cứu thiết kế thiết bị CPCM có khả năng:
- Cải thiện năng suất 400%

- Giảm chi phí lao động
- Nâng cao chất lượng sản phẩm 90%
- Tạo ra môi trường làm việc an tồn cho người lao động
3. Tính mới và sáng tạo:
- Áp dụng hệ thống tín hiệu điều khiển từ card PCI 1711
4. Kết quả nghiên cứu:
- Mơ hình 3D của thiết bị CPCM
- Tập bản vẽ
- Báo cáo tổng kết
5. Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và
khả năng áp dụng của đề tài:
6. Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu
có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có):
Ngày
tháng
năm
SV chịu trách nhiệm chính
thực hiện đề tài
(kí, họ và tên)


Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề
tài (phần này do người hướng dẫn ghi):
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

Ngày … tháng … năm ……
Người hướng dẫn
(kí, họ và tên)


CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu
1.1.1. Tình hình cưa, cắt ống cống tại Việt Nam hiện nay
Với áp lực giao thông ngày một lớn lên các khu đô thị ở Việt Nam, đặc biệt là các
tỉnh ở Bắc trung bộ. Sự phát triển của cơ sở hạ tầng và kiến trúc đơ thị, các cơng trình
ngầm đến chóng mặt.
Vận tải vật tư, thiết bị, sản phẩm trong quá trình sản xuất là một khâu quan trọng, có
chế độ làm việc nặng. Q trình này được cơ giới hóa phần lớn nhằm giải phóng sức lao
động cho người lao động, nâng cao năng suất, chất lượng và hạ giá thành sản phẩm.
Việc đầu tư xây dựng thêm công xưởng nhằm tăng cao sản lượng đã đặt ra yêu cầu đối
với công việc thiết kế, chế tạo nhiều loại máy vận tải khác nhau ngày càng hiện đại, có
thế tự động hóa từng khâu trong hệ thống sản xuất.
Máy cắt bê tông một thiết bị dung để cắt tường bê tông, cắt sàn, trên công trường xây
dựng, đường bê tơng cần cắt dỡ sửa chữa, do đó thiết kế, cấu tạo máy đòi hỏi phải chịu
được áp lực, chấn động rung mạnh và độ bền của máy phải rất cao. Về cấu tạo của máy
cắt bê tông không có quá nhiều bộ phận, rất đơn giản như sau:
 Bộ phận động cơ: Chạy bằng điện hoặc bằng xăng hoặc dầu.
 Phần lưỡi cắt bê tông: Phần thực hiện chức năng cắt, phá bê tông theo các
đường đã định sẵn. Lưỡi cắt làm bằng nguyên liệu hợp kim chắc chắn, và có
thể được thay thế sau một thời gian sử dụng.
 Phần khung chính: là phần thân máy được bọc nhựa, hoặc sơn tĩnh điện phía
ngồi.
 Các bộ phận khác của máy: Tay cầm, nút điều khiển, dây đẫn nước, dây điện,
bộ hướng dẫn.
1.1.2. Công nghệ cưa, cắt ống cống

Công nghệ cưa cắt ống cống ở nước ta được áp dụng chủ yếu trong cơng trình dân
dụng, cơng nghiệp, giao thông, thuỷ lợi, cơ sở hạ tầng kỹ thuật và nhà ở. Máy cưa cắt
có nhiều loại phù hợp với nhiều hình thức, mơi trường và phương thức cưa cắt khác
nhau.
Phân loại máy cắt bê tông:
 Máy cắt bê tông chạy bằng điện là động cơ sử dụng điện 5.5 kw hoặc 9.2 kw.
Loại máy này không gây ô nhiễm mơi trường khơng khí tiếng ồn ít. Nhược
điểm chỉ những nơi có điện.
 Máy cắt bê tơng chạy xăng rất tiện lợi khi di chuyển và những nơi không có
điện. Tuy nhiên lại gây ơ nhiễm mơi trường do khói xăng xả ra từ máy.
1


Dựa vào tính năng sử dụng và hình dạng bên ngồi:
 Máy cắt bê tơng cầm tay: dung để cắt các khối bê tông, chi tiết nhỏ và không
gian hạn chế.
 Máy cắt bê tơng dạng xe đẩy: thích hợp sử dụng với khối bê tông lớn hoặc các
mặt phẳng như đường.
Tùy vào đặc trưng của từng doanh nghiệp, việc đầu tư thiết kế và chế tạo máy cưa cắt
mang lại nhiều lợi thế khác nhau:
 Giảm chi phí đầu tư và rút ngắn thời gian thi công.
 Tốc độ làm việc chuyển nhanh.
 Số lượng lớn giúp việc sản xuất được liên tục.
 Nâng cao đáng kể năng suất sản xuất.
 Dễ sử dụng, vận hành đơn giản.
1.1.2.1. Nguyên tắc sử dụng máy cắt bê tơng an tồn và hiệu quả
Người thợ cần tuân thủ cách sử dụng máy cắt bê tơng an tồn nhằm tăng hiệu suất lao
động, tiết kiệm công sức cũng như giảm thiểu tối đa rủi ro cho bản thân.
Máy cắt bê tông là một thiết bị cực kỳ hiệu quả để phá vỡ dễ dàng những bề mặt bê
tông xi măng chắc chắn một cách nhanh chóng. Bởi vậy cũng yêu cầu người sử dụng

phải có một kiến thức cơ bản khi sử dụng máy để bảo vệ an toàn cho bản thân và người
xung quanh.
1.1.2.2. Hiểu ưu điểm của máy cắt bê tông để tận dụng
Máy cắt bê tông thường được chia làm 2 loại: cầm tay và xe đẩy. Trong đó loại máy
cắt bê tơng đang được nhiều người tìm mua bởi tính tiện lợi: nhỏ gọn, dễ di chuyển, có
thể gọt những chi tiết mỏng và nhỏ, …
Nhờ có chiếc máy cắt bê tông hữu dụng mà các bề mặt bê tông rắn chắc, các mảng
tường lớn dễ dàng bị tháo dỡ một cách nhanh chóng.
1.1.2.3. Ưu điểm nổi bật của máy cắt bê tông
 Phá vỡ mọi khối bê tông dù rắn chắc đến đâu.
 Hiệu suất làm việc lớn, lưỡi cưa có tốc độ quay lên đến 3000 vịng/phút.
 Thường sử dụng ở các cơng trình quy mơ lớn nhỏ.
 Lưỡi cắt bằng dây kim cương hoặc lưỡi mài mịn, giúp cắt các khối bê tơng
một cách đơn giản và nhanh chóng. Đường kính lưỡi cắt 12-14 inch.
 Có thể lựa chọn máy cắt bê tông chạy điện hoặc máy cắt bê tông chạy xăng
tùy vào địa điểm. Máy chạy điện nhỏ gọn, ít gây tiếng ồn. Máy chạy xăng sử
dụng ngồi trời với cơng suất lớn.
1.1.2.4. Ngun tắc cần nhớ để sử dụng máy cắt bê tông an toàn
2


⁕ Nguyên tắc chuẩn bị trước khi vận hành:
- Kiểm tra kĩ thuật máy cắt:

 Đặc biệt là các bộ phận an toàn của máy. Cần phải chắc chắn chúng vận hành
bình thường, khơng bị lỏng ốc vít hay hư hỏng.
 Nếu như phát hiện lỗi kỹ thuật dù là nhỏ cũng phải khắc phục ngay rồi mới
đưa vào sử dụng.
- Yêu cầu đối với người vận hành máy:
 Đạt độ tuổi lao động, đã được đào tạo về kỹ thuật sử dụng và có khả năng

khắc phục lỗi khi máy gặp sự cố.
 Đủ sức khỏe làm việc, được trang bị đầy đủ đồ bảo hộ: quần áo, khẩu trang,
mũ, kính, găng tay…
 Khơng vận hành máy trong tình trạng mệt mỏi, sử dụng chất cồn, không tỉnh
táo sẽ gây ra sự nguy hiểm cho bản thân và người xung quanh.

Hình 1.1: Cắt bê tơng bằng tay
(Nguồn: Cơng ty ATL Việt Nam)
1.1.2.5. Nguyên tắc khi vận hành
 Vệ sinh sạch sẽ mặt cắt, khơng có cát, sỏi, rong rêu… hay bất kỳ thể nào gây cản
trở quá trình thi cơng.
 Chú ý vị trí đứng phù hợp khi vận hành máy, tránh trường hợp khi thi công bị bê
tông đổ vào người, va trúng…
 Không cố thay đổi hướng khi cắt, tránh tình trạng lưỡi bị gãy khi vận hành, rất
nguy hiểm.
3


 Sử dụng lưỡi cắt phù hợp với vật liệu cắt.
1.1.2.6. Nguyên tắc sau khi vận hành
 Khóa và đóng bộ phận khởi động ngay sau khi hồn thành cơng việc, rút nguồn
điện để tránh việc người khác vơ tình khởi động lại máy.
 Thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng, thay thế các bộ phận hỏng hóc khi cần
thiết.
 Bảo quản máy ở nơi khô ráo, không để bên ngồi để tránh tình trạng oxy hóa do
ảnh hưởng khí hậu sẽ làm giảm độ bền và hiệu suất làm việc của máy.
1.1.2.7. Cách dùng máy cắt bê tông hiệu quả, an tồn nhất
Tùy từng tính chất của cơng việc mà thực hiện điều khiển máy cắt betong khác nhau.
Trong khuôn khổ bài viết này, chúng tôi chỉ để cập tới 2 trường hợp điển hình là cắt mặt
sàn bê tông bằng máy và xử lý mặt tường bê tông.

 Dùng máy cắt betong để cắt mặt sàn bê tông
Với dạng mặt sàn bê tông bạn nên chọn thật khéo léo để máy cắt bê tơng có thể tạo
được vết cắt chữ V theo vết nứt rộng. Tiếp đến, bạn lấy mũi khoan đi vào giữa vết cắt
vừa tạo được, thường mũi khoan 18 ly là thích hợp nhất. Sau đó, dùng thêm mũi khoan
10 ly đi vào giữa mũi khoan vừa thực hiện trước đó để đi vào phần trung tâm của vết
nứt.
Một bước rất quan trọng mà không phải ai cũng làm đúng chính là làm sạch vết cắt.
Hãy chú ý tới bước này để đảm bảo đạt hiệu quả như mong muốn nhé. Sau khi tiến hành
làm sạch hãy cấy ốc kim loại có dạng van 1 chiều vào lỗ khoản và trám toàn bộ đường
nứt, vết cắt mà máy tạo ra bằng Sika dur 731 rồi để khô một ngày.
Tuyệt đối không tác động tới khu vực dù chỉ là hành động nhỏ nhất, nhẹ nhất. Q
trình bơm hóa chất chun dụng Sika dur 731 sẽ được thực hiện liên tục.
 Dùng máy cắt betong để xử lý mặt tường
Khơng có q nhiều khác biệt so với cách trên, tuy nhiên cần chú ý đảm bảo an tồn
cho người thực hiện bởi tính chất đặc thù của mặt tường.
1.1.2.8. Các loại đĩa cắt phổ biến, cách nhận biết và công dụng
Đĩa đá cắt đá mài:
Đĩa đá cắt đá mài là loại mâm rời để gắn vào máy cắt, có tác dụng dùng để cắt hoặc
mài nhẵn các vật liệu như kim loại, hợp kim, gỗ, nhựa, đá, bê tông...
Đĩa đá cắt đá mài thường được làm bằng được làm từ ôxit nhôm cao cấp với keo
phenol tiên tiến để có thể dùng cho những cơng việc địi hỏi cao mà vẫn có được kết quả
tốt. Hơn nữa, lưới sợi thủy tinh được sản xuất chính xác để đảm bảo độ ổn định và an
toàn cao trong quá trình cắt.
4


Một số loại đĩa đá cắt đá mài:
- Đĩa đá cắt: Mỗi đĩa cắt được sản xuất để cắt các vật liệu khác nhau như cắt gỗ, cắt

kim loại, cắt inox... hoặc có loại với độ cứng cao sử dụng rộng rãi với kim loại

nhiều kim loại khác nhau
- Đĩa đá mài: Đĩa đá mài chuyên dùng để mài nhẵn bề mặt vật liệu.
- Đĩa đá cắt mài phối hợp: Đây là loại đĩa vừa có thể cắt hoặc mài vật liệu.

Hình 1.2: Đĩa đá mài
(Nguồn: Cơng ty MAKITA Việt Nam)
Đĩa cắt kim cương:
Đĩa cắt kim cương có thiết kế mảnh cắt theo công nghệ đặc biệt và kiểu sắp xếp hạt
kim cương đảm bảo tốc độ cao khi cắt. Ma trận kim cương của đĩa được tối ưu để có
đường cắt nhanh nhất, trong khi các mảnh cắt kim cương hàn bằng laser hoạt động mạnh
mẽ ở tốc độ cao.
Đĩa cắt kim cương được dùng để cắt các loại vật liệu xây dựng như đá, bê tông, gạch,
.... Đĩa cắt kim cương rất dễ nhận dạng nhờ ma trận kim cương tạo thành các đường vân
đặc trưng.

Hình 1.3: Đá cắt bê tông 180 mm BOSCH
(Nguồn: Công ty BOSCH Việt Nam)
5


 Đĩa lưỡi cưa:
Đĩa lưỡi cưa có nhiều loại dùng để cưa các loại vật liệu khác nhau như cưa gỗ, kim
loại, thép... Tùy từng loại mà đĩa lưỡi cưa được làm từ các chất liệu phù hợp, tạo ra các
đường cắt đáng tin cậy trên các loại vật liệu.
Đĩa lưỡi cưa đặc trưng với viền răng cưa xung quanh đĩa.
Một số loại đĩa lưỡi cưa:
- Đĩa lưỡi cưa gỗ: Chuyên dùng để cưa trên vật liệu gỗ.
- Đĩa lưỡi cưa thép: Chuyên dùng để cưa kim loại đặc biệt là thép.
- Đĩa lưỡi cưa đa năng: Có thể cưa được nhiều vật liệu như kim loại, gỗ, nhựa,...

Hình 1.4: Lưỡi cưa kim loại
(Nguồn: công ty TNHH Nguyên Khuê)
1.1.3. Một số loại máy cưa, cắt ống cống đang sử dụng hiện nay
Để giải quyết vấn đề cưa cắt ống cống tại các cơng trình, máy cưa cắt ống cống được
các cơng ty đầu tư chế tạo. Tùy vào loại hình sản xuất, quy mô sản xuất mà thiết kế các
loại máy cưa cắt phù hợp. Hiện nay, máy cưa cắt đa dạng về chủng loại, được phân theo
nhiều cách và tiêu chí khác nhau, tùy theo mục đích của người sử dụng là cắt gọt những
chi tiết bê tông nhỏ hay cắt những khối bê tông lớn hoặc mặt đường nhựa mà chọn loại
máy cho phù hợp: Động cơ, hình dạng và phương pháp sử dụng, thương hiệu.
Máy cưa cắt cầm tay: là loại máy có kích thước nhỏ gọn, động cơ chạy bằng xăng
hoặc điện, thích hợp để cắt gọt những chi tiết bê tông mỏng và nhỏ trong những không
gian nhỏ hẹp.

6


Máy cắt bê tơng xe đẩy: hay cịn gọi là máy cắt phẳng hoặc máy cắt đường, là loại
máy cắt bê tông cỡ lớn dùng để cắt những khối bê tông lớn, phẳng như mặt đường nhựa.
Các loại máy cắt bê tông xe đẩy được trang bị lưỡi cắt kim cương cùng động cơ xăng
công suất lớn cho hiệu quả làm việc tối đa. Loại máy này có tính cơ động cao, kích thước
máy tương đối lớn nên thích hợp với mơi trường làm việc ngồi trời, khơng gian rộng,
chủ yếu dùng cho các công việc cắt vá đường, hệ thơng ống nước, kênh, cống thốt
nước. Máy cắt bê tơng xe đẩy có nhiều ưu điểm hơn so với máy cắt bê tông cầm tay:
lưỡi cắt mỏng được gắn kim cương cho đường cắt nhỏ, thẳng và đẹp, máy có khả năng
tự phun nước vào đường cắt giúp bảo vệ lưỡi cắt, hạn chế bụi xi măng và cho hiệu quả
cắt nhanh hơn.
Máy cắt bê tông sử dụng dây kim cương: Ở nước ta, cụm từ cắt bê tông công nghệ
mới có lẽ cịn rất mới mẻ và nhiều người chưa biết đến giá trị rất lớn của loại dụng cụ
này đê sử lý những khối bê tơng có kích thước lớn hoặc việc cắt những bức tường bê
tông rất dày trở nên dễ dàng hoặc như cắt một đoạn ống cống hay dầm cầu. Đối với

những kỹ sư khoan cắt bê tông của các nước tiên tiến trên thế giới như ở Châu Âu hay
Nhật Bản , Hàn Quốc hiện nay , việc cắt được những khối bê tông lớn với chất lượng
cao là công việc hết sức dễ dàng nhờ ứng dụng sáng tạo việc sử dụng máy cắt bê tông
công nghệ mới bằng dây kim cương. Máy cắt bê tông dây kim cương này được sử dụng
để cắt các khối bê tông lớn (độ dày lên đến 100m), kích thước và hình dạng của chúng
khơng đồng đều, có thể sử dụng trong các khơng gian chật hẹp và cả ở dưới nước.
Phương pháp này mang lại hiệu quả cao hơn so với việc sử dụng máy cắt bê tông theo
phương pháp trước đây, hơn nữa lượng bụi thải ra khi sử dụng phương pháp này cũng
ít hơn, tiếng ồn nhỏ, ít rung khi thực hiện. Với cơng nghệ cắt bê tơng cơng nghệ mới này
chi phí có thể cao hơn rất nhiều so với các phương pháp cắt đục bê tông thông thường,
nhưng đây là thiết bị công nghệ của tương lai, của chất lượng.
Ứng dụng:
- Ứng dụng nhiều trong trang trí xây dựng: các hệ thống thơng gió, mở lối đi, trong
các cơng trình cầu đường.
- Cắt các khối bê tông lớn, các khối bê tông có hình dáng khác lạ khơng thể thi cơng
bằng các phương pháp thông thường.
- Hoạt động tốt dưới môi trường nước, được dùng để cắt cọc khoan nhồi ở các cảng,
cọc âm, phá cầu, ...
Nguyên tắc:
Nguyên tắc hoạt động của thiết bị này cũng không khác so với các loại máy cưa kỹ
thuật khác nhưng khi lắp ráp cần chú ý những điều sau:
7


- Tạo ít nhất 2 lỗ 60 mm để lắp đặt hệ tống thiết bị của máy cưa vòng, luồn dây cắt
(coi như một lưỡi cưa) qua 2 lỗ này đi đến thiết bị đầu bơm thủy lực vận hành kéo dây
quay.
- Khi mua thiết thị máy cắt dây kim cương bạn nên đầu tư thêm bộ thiết bị hỗ trợ thi
cơng cưa vịng để thuận tiện cho việc đa dạng loại hình thi cơng. Với cơng nghệ cắt bê
tơng bằng dây kim cương này chi phí có thể cao hơn rất nhiều so với các phương pháp

cắt đục bê tông thông thường, nhưng đây là thiết bị công nghệ của tương lai, của chất
lượng. Chúng tôi tự tin rằng những chi phí q vị bỏ ra sẽ hồn tồn xứng đáng.
Một số loại máy cắt thông dụng được sử dụng nhiều hiện nay:
- Máy cắt bê tông chay bằng xăng
- Máy cắt bê tông chay bằng điện
- Máy cắt bê tông cầm tay
- Máy cắt bê tông xe đẩy
- Máy cắt bê tơng sử dụng dây kim cương

Hình ảnh minh họa:

Hình 1.5: Máy cắt bê tơng xe đẩy
(Nguồn: sieuthihaiminh.vn)

Hình 1.6: Máy cắt bê tông cầm tay
(Nguồn: sieuthihaiminh.vn)
8


Hình 1.7: Máy cắt bê tơng sử dụng dây kim cương
(Nguồn: sieuthihaiminh.vn)
1.1.4. Lựa chọn phương án công nghệ
Từ việc khảo sát cụ thể không gian xưởng sản xuất cống bê tông của công ty để chọn
ra máy cắt phù hợp với điều kiện làm việc.
Ưu điểm máy cắt của nhóm đề tài: tiết kiệm điện năng, có độ bền cao sử dụng lâu
dài, quá trình cắt được thực hiện nhanh và dễ dàng. Tiết kiệm thời gian cắt với tốc độ
khơng tải lớn, tăng tốc hoạt động tăng độ chính xác. Thiết kế thơng minh tiện lợi an tồn
cho người dùng, trang bị công nghệ chống rung SJS II hiệu quả giúp người vận hành
thoải mái sử dụng khi làm việc với thời gian dài và thoải mái với các tư thế, hệ thống
khởi động mềm chống sốc cho động cơ, giúp tối ưu hiệu quả khi hoạt động, góc cắt và

chiều sâu cắt có thể điều chỉnh linh hoạt.
Nhằm mục đích tăng năng suất và đáp ứng nhu cầu của cơng ty. Nhóm đề tài đã tham
khảo tài liệu về một số loại máy cắt cầm tay đã và đang được sử dụng phổ biến nhiều
nơi, nhiều lĩnh vực. Từ đó nghiên cứu thiết kế, chế tạo ra phù hợp với điều kiện và mục
đích làm việc tại xưởng sản xuất của công ty.
Một số yêu cầu về thiết kế, chế tạo máy cắt mà công ty đề ra:
 Thời gian cắt tối thiểu: 10,5p
 Kích thước hình học: Đảm bảo theo các tiêu chuẩn về quy phạm an tồn sử
dụng tại cơng xưởng
 Có thể hoạt động liên tục 5 giờ/ngày
Sơ lược về kết cấu: Máy cưa cắt ống cống nhóm đề tài chọn sử dụng 4 rulo có tác
dụng đỡ cống bê tơng, rulo quay làm cho cống bê tông quay. Máy cắt được đặt ở vị trí
dễ dàng hoạt động. Khi rulo quay tác động lên ống cống làm ống cống quay. Bảng điều
khiển có các nút điều khiển to, rõ giúp dễ dàng nhận biết.
1.2. Lý do chọn đề tài
9


Trong thời gian tiếp cận với quy trình sản xuất cống bê tơng ly tâm, nhận thấy quy
trình cưa, cắt ống cống tại phân xưởng của công ty là một quy trình hết sức nguy hiểm
đối với người cơng nhân. Đồng thời với yêu cầu của công ty mong muốn đưa tự động
hóa vào sản xuất để giải phóng sức lao động chân tay, thay thế con người ở những vị trí
nguy hiểm, dễ gây tai nạn lao động trong quá trình làm việc và tiết kiệm sức lao động,
nâng cao năng xuất lao động.

Hình 1.8: Cơng nhân cắt ống cống bằng máy cầm tay
(Nguồn: Công ty ATL Việt Nam)
1.3. Mục tiêu đề tài
Nắm bắt được mong muốn và yêu cầu từ phía Doanh nghiệp, nhóm tiến hành nghiên
cứu và phát triển thiết bị cắt ống cống bán tự động (CPCM) có khả năng:

- Cải thiện năng suất đạt 400%
- Cắt giảm chi phí lao động
- Nâng cao chất lượng sản phẩm lên 90%
- Tạo ra môi trường làm việc an toàn cho người lao động
1.4. Phương pháp nghiên cứu
- Tiếp cận từ nhu cầu thực tiễn của Doanh nghiệp
- Phương pháp nghiên cứu: điều tra, thống kê và nghiên cứu tài liệu và chế tạo thử
nghiệm
1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi nghiên cứu: thời gian 6 tháng, khơng gian giới hạn trong Xí nghiệp cống
39 và kích thước ống cống giới hạn từ Ø300 đến Ø1000 (mm)

10


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Truyền động cơ khí
2.1.1. Khái niệm chung
Công dụng: Truyền cơ năng (lực, chuyển động) từ động cơ đến các bộ phận làm việc
của máy (có sự biến đổi về tốc độ, lực, moment, …)
Phân loại:
Theo ngun lý làm việc → 2 nhóm chính:
Truyền động ma sát:
 Trực tiếp: bánh ma sát
 Gián tiếp: trục

Truyền động ăn khớp:
 Trực tiếp: bánh với đường ray.
 Gián tiếp: xích
2.1.2. Các thơng số chủ yếu của một bộ truyền cơ khí:

- Cơng suất: P (kw); P1 trục dẫn; P2 trục bị dẫn;
P(kw) =

m
s

F(N).v( )
1000

; 1HP = 735 w

- Hiệu suất: ƞ = P2/P1 = 1 – Pm/P1
- Tốc độ vòng: n (vòng/phút); n1, n2
V(m/s) =  .R(m) =
- Tỉ số truyền: u =

n1
n2

π.D(mm).n
60.1000

(vòng/phút)

; u > 1 giảm tốc; u < 1 tăng tốc.

- Moment xoắn: T (N.mm): T1, T2
- T (Nm) = 9,55.

P

n

(vòng/phút); T2 = u. ƞ.T1 (u > 1 → T2 > T1)

2.2. Truyền động bánh răng
2.2.1. Khái niệm
Bánh răng là một bộ phận không thể thiếu trong hệ thống cơ vận hành của một chiếc
xe hay của một máy móc cơng nghiệp nào đó. Nó là bộ phận trong hệ thống chuyển
động của các máy móc cơ khí, nó có hình dạng là một hình trịn với các răng cưa bao
bọc bên ngoài như các răng rãnh nối tiếp nhau. Chúng thường được sử dụng theo cặp,
có thể từ 2 – 3,4 cặp. Các cặp nối tiếp nhau theo hình dạng song song. Chúng có tác
động trực tiếp tới việc truyền động, phân phối tới tốc độ nhanh hay chậm của động cơ.
Cấu tạo chính của bộ truyền xích gồm: Bánh răng bị dẫn và bánh răng bị dẫn.
Nguyên lý hoạt động nhờ vào sự ăn khớp của các bánh răng mà chuyển động để truyền
cơ năng
11


Hình 2.1: Bộ truyền Bánh răng
2.2.2. Phân loại
Tùy theo hình dạng bánh răng, phương răng và đoạn biên dạng răng, người ta chia bộ
truyền bánh răng thành các loại sau:
Bộ truyền bánh răng trụ:
Bánh răng là hình trụ trịn xoay, đường sinh thẳng, thường dùng để truyền chuyển
động giữa hai trục song song với nhau, quay ngược chiều nhau. Bộ truyền bánh răng trụ
có các loại:
 Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, phương của răng trùng với đường sinh

của mặt trụ.
 Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, phương của răng nghiêng so với đường

sinh của mặt trụ một góc β.
 Bộ truyền bánh răng chữ V, bánh răng được tạo thành từ hai bánh răng
nghiêng có góc nghiêng như nhau, chiều nghiêng ngược nhau.

Hình 2.2: Bộ truyền Bánh răng ăn khớp ngoài và biên dạng răng
 Bộ truyền bánh răng nón răng thẳng: đường răng thẳng, trùng với đường sinh
của mặt nón chia.
12


 Bộ truyền bánh răng nón răng nghiêng: đường răng thẳng, nằm nghiêng so
với đường sinh của mặt nón.
 Bộ truyền bánh răng nón răng cung trịn: đường răng là một cung tròn.
Bộ truyền bánh răng thân khai
Biên dạng răng là một đoạn của đường thân khai của vòng trò Đây là bộ truyền được
dùng phổ biến, đa số các cặp bánh răng gặp trong thực tế thuộc loại này.
Bộ truyền bánh răng Novikov
Biên dạng răng là một phần của đường trịn.
Bộ truyền bánh răng xiclơit
Biên dạng răng là một đoạn của đường xiclôit.
Bộ truyền bánh răng – thanh răng
Thanh răng là bánh răng đặc biệt, có đường kính bằng vô cùng, dùng để đổi chuyển
động quay thành chuyển động tịnh tiến và ngược lại.
Bộ truyền bánh răng hành tinh
Ít nhất một bánh răng trong bộ truyền có trục quay quanh tâm của bánh răng khác.
Bộ truyền bánh răng ăn khớp trong
Tâm của hai bánh răng nằm về cùng một phía so với tâm ăn khớp, hai vịng trịn lăn
tiếp xúc trong với nhau.
Bộ truyền bánh răng sóng

Răng của bánh răng có dạng sóng liên tục, thường dùng ăn khớp trong để thực hiện
một tỉ sồ truyền rất lớn.
2.2.3. Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng
Ưu điểm:
- Bộ truyền bánh răng có kích thước nhỏ gọn hơn các bộ truyền khác, khi làm
việc với cùng cơng suất, số vịng quay và tỉ số truyền
- Bộ truyền bánh răng có khả năng tải cao hơn so với các bộ truyền khác, khi

có cùng kích thước
- Tỉ số truyền khơng thay đổi, số vòng quay n2 ổn định
- Hiệu suất truyền động cao hơn các bộ truyền khác
- Làm việc chắc chắn, tin cậy có tuổi bền cao
Nhược điểm:
- Bộ truyền bánh răng u cầu gia cơng với độ chính xác cao, cần phải có dao
chuyên dùng
- Giá thành tương đối đắt
- Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn, nhất là khi vận tốc làm việc cao

13


- Khi sử dụng cần phải chắm sóc, bơi trơn đầy đủ

Phạm vi sử dụng:
- Bộ truyền bánh răng được dùng nhiều nhất so với các bộ truyền khác, nó
được dùng trong tất cả các loại máy, trong mọi ngành kinh tế
- Bộ truyền bánh răng có thể truyền tải trọng từ rất nhỏ đến rất lớn. Tải trọng

cực đại có thể đến 300 kW
- Bộ truyền có thể làm việc với vận tốc từ rất nhỏ, đến rất lớn. Vận tốc lớn nhất

có thể đến 200 m/s
- Tỉ số truyền thường dùng từ 1 đến 7. Tỉ số truyền tối đa cho một bộ truyền
thông dụng không nên quá 12
- Hiệu suất trung bình trong khoảng 0,97 đến 0,99

2.2.4. Các loại truyền động và bánh răng
Dạng truyền động
- Bánh răng trụ: đây là dạng bánh răng cơ bản nhất, các bánh răng truyền động
giữa các trục song song nhau. Trong bánh răng trụ này chúng ta lại chia nhỏ nó ra
thành 3 loại nhỏ: răng thẳng , răng nghiêng và răng chữ V.

Hình 2.3: Bánh răng trụ răng thẳng
Ba dạng bánh răng trên vẫn sử dụng dạng truyền động song song nhưng do yêu cầu
truyền động nên cần có sự cải tiến.
- Bánh răng côn: là tên gọi thường gọi của dạng truyền động giữa các trục không

song (giao nhau). Dựa vào hình dạng của sản phẩm chúng ta sẽ có 2 loại tiêu biểu
của dịng bánh răng cơn là : bánh răng côn thẳng và bánh răng côn nghiêng.
- Bánh vít - trục vít: đây là dạng biến tấu của bánh răng, truyền động giữa 2 trục
vng góc với tỉ số truyền động lớn. Thường thì dạng bánh răng này nằm trong
khâu chuyển pha truyền động.

14


- Bánh răng và thanh răng: sử dụng truyền động quay sang chuyển động tịnh tiến

để hoạt động thiết bị.
Phân loại theo kiểu ăn khớp

Có 2 dạng: bánh răng ăn khớp trong và bánh răng ăn khớp ngoài. Sử dụng những
dạng bánh răng cơ bản trên để tạo thành liên kết truyền động.

Hình 2.4: Bánh răng ăn khớp trong

Hình 2.5: Bánh răng ăn khớp ngoài

15


Hình 2.6: Các thơng số cơ bản của bánh răng
Cấu tạo của bánh răng: Tiêu chuẩn quy định phương pháp tính các thơng số hình học
của bộ truyền cũng như các thơng số hình học của các bánh răng được ghi trên bản vẽ
chế tạo theo TCVN 1807 : 1976.
2.3. Bộ truyền bánh ma sát
2.3.1. Giới thiệu bộ truyền bánh ma sát
Bộ truyền bánh ma sát thường dùng truyền chuyển động giữa hai trục song song nhau,
cắt nhau hoặc vừa truyền chuyển động vừa biến đổi vận tốc chuyển động (bộ biến tốc
ma sát).
Bộ truyền bánh ma sát có 3 bộ phận chính:
- Bánh ma sát dẫn 1, có đường kính d1, được lắp trên trục dẫn I, quay với số vịng

quay v1, cơng suất truyền động P1, mơ men trên trục T1.
- Bánh ma sát bị dẫn 2, có đường kính d2, được lắp trên trục bị dẫn II, quay với số
vịng quay v2, cơng suất truyền động P2, nhỏ hiện trên trục T2.
- Bộ phận tạo lực ép ban đầu F0, đè nén hai bánh ma sát với nhau. Lực F0, tạo ra áp
lực Fn trên bề mặt tiếp xúc của 2 bánh ma sát, tạo ra lực ma sát Fms; Fms = Fn.f,
trong đó f là hệ số ma sát trên bề mặt tiếp xúc.
- Trong bộ biến tốc ma sát, có thể có thêm bộ phận phụ, như bánh ma sát phụ, hoặc
dây đai phụ.

Nguyên lý làm việc của bộ truyền bánh ma sát: hai bánh ma sát được nén bởi lực F0
trên bề mặt tiếp xúc có áp suất, có lực ma sát Fms, lực ma sát cản trở chuyển động trượt
16


tương đối giữa hai bánh ma sát. Do đó khi bánh ma sát dẫn quay sẽ kéo bảnh bị dẫn
quay theo, như vậy chuyển động đã được truyền từ trục I mang bánh ma sát dẫn sang
trục II mang bánh bị dẫn. Cũng giống như bộ truyền đại, bộ truyện bánh ma sát truyền
chuyển động nhờ lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc của các bánh ma sát. Lực ma sát cần
thiết trên bề mặt tiếp xúc phải thoả mãn điều kiện:

Fms  Fn  f  K  Ft ; với K là hệ số tải trọng (K = 1.25 ÷ 1.5)

Hình 2.7: Bộ truyền bánh ma sát trụ
2.3.2. Phân loại
Tùy theo hình dạng và đặc điểm làm việc, người ta chia bộ truyền bánh ma sát ra làm
các loại sau:
- Bộ truyền bánh ma sát trụ: các bánh ma sát là hình trụ trịn xoay, đường sinh thẳng,
thường dùng để truyền chuyển động giữa hai trục song song với nhau. Bộ truyền
bánh ma sát không thay đổi được tỉ số truyền u và số vòng quay n 2.
- Bộ truyền bánh ma sát nón, cịn được gọi là bánh ma sát cơn: bánh ma sát có dạng
hình nón cụt, thường dùng truyền chuyển động giữa hai trục vng góc với nhau.
- Bộ biến tốc ma sát trụ: các bánh ma sát hình trụ, bánh 1 di chuyển dọc trục để thay

đổi điểm tiếp xúc với bánh 2, thay đổi đường kính tính tốn của bánh 2 từ d2min đến
d2max. Thực hiện thay đổi số vòng quay của trục II từ n2max đến n2min.
- Bộ biến tốc ma sát nón các cặp bánh ma sát có dạng nón cụt, dây đai là khâu phụ.
Các cặp bánh ma sát 1 được điều chỉnh sát nhau, hoặc xa nhau, thay đổi điểm tiếp
xúc giữa dây đai và bánh ma sát 1, có nghĩa là làm thay đổi đường kính tính toán
của bánh 1 từ d1min đến d1max. Tương tự như thế đường kính tính tốn của bánh 2

cũng được thay đổi từ d2max đến d2min. Số vịng quay n1 khơng đổi, còn số vòng
quay n2, sẽ thay đổi từ n2min đến n2max.

17