máy xây dựng đại cương

MÁY XÂY DỰNG
ĐẠI CƯƠNG
- Thời lượng : 45 tiết
- GV phụ trách : TS. LƯU ĐỨC THẠCH
- Bộ môn : Máy Xây dựng
- Khoa : Cơ Khí Xây dựng
- Trường : Đại học Xây dựng
1
Tài liệu tham khảo
1. Máy xây dựng - Nguyễn Văn Hùng và các tác giả -
NXB KHKT - Hà Nội 1998
2. Máy xây dựng - Nguyễn Văn Hùng và các tác giả -
NXB XD - Hà Nội 2000
3. Sổ tay máy xây dựng – Vũ Liêm Chính và các tác giả -
NXB - KHKT Hà Nội 2000
4. Máy xây dựng - Nguyễn Đức Cường –
NXB XD - Hà Nội 2005
5. MXD Phần bài tập - Phạm Quang Dũng –
NXB KHKT-1998
2
CHƯƠNG I
KHÁI NIỆM CHUNG MÁY XÂY DỰNG
NỘI DUNG CHƯƠNG I
§1
Khái
niệm
về
MXD
§2
Thiết
bị

động
lực
trong
MXD
§3
Truyền
động
trong
MXD
§4
Hệ thống
di chuyển
trong
MXD
§5
Các chỉ
tiêu kinh
tế, kĩ
thuật của
MXD
3
§1. Khái niệm về máy xây dựng
1.1. Định nghĩa
MXD là tất cả các máy móc, thiết bị dùng trong xây dựng cơ bản: dân dụng và công
nghiệp, giao thông, thủy lợi,
1.2. Phân loại
Trong thực tế thường phân loại máy xây dựng theo công dụng (hay tính chất thi công)
như sau :
a. Máy phát lực:
Cung cấp năng lượng cho cho các máy khác làm việc .

+ Động cơ đốt trong.
+ Động cơ điện.
+ Tổ hợp động cơ đốt trong – máy phát điện.
+ Tổ hợp điện – bơm thủy lực, động cơ đốt trong – bơm thủy lực.
+ Tổ hợp điện – máy nén khí, động cơ đốt trong – máy nén khí.
b. Máy vận chuyển:
Chuyển người, hàng hoá, vật liệu, thiết bị, máy móc trong và ngoài công trường.

Máy vận chuyển ngang: Phương vận chuyển theo phương ngang

4
+ Vận chuyển bằng đường bộ: Ôtô, máy kéo, và các phương tiện chuyên dùng
khác .
+ Vận chuyển bằng đường sắt: Tầu hoả, xe goòng.
+ Vận chuyển bằng đường thuỷ: Tầu thuỷ, sà lan, thuyền,
+ Vận chuyển bằng đường không: Máy bay, kinh khí cầu, trực thăng…

Máy vận chuyển lên cao: Phương vận chuyển theo phương thẳng đứng hoặc
gần thẳng đứng.
+ Các thiết bị nâng đơn giản: Ròng rọc ( pu li -poulié) và hệ thống ròng rọc
(palăng cáp), các loại kích, pa lăng, tời…
+ Máy nâng trong xây dựng: Vận thăng, thang máy công trường
+ Cần trục : Các loại cần trục nhỏ, cần trục tháp, cần trục tự hành vạn năng, cổng
trục, cầu trục, cần trục dây cáp , …

Máy vận chuyển liên tục: Phương vận chuyển có thể ngang, nghiêng hoặc
thẳng đứng. Đặc điểm của loại vận chuyển này là : Người và vật liệu được vận
chuyển liên tục .
Bao gồm : Băng tải , gầu tải , vít tải ,
5


Máy xếp dỡ:
Thường vận chuyển ở cự li ngắn , phục vụ công tác xếp dỡ ở ga tầu , bến
cảng như: Máy xúc lật, máy xếp dỡ công tơ nơ, xe nâng hàng, …
c. Máy làm đất: Tất cả các máy phục vụ thi công đất .

Máy chuẩn bị mặt bằng: Máy cắt xén bụi rậm, máy nhổ gốc cây, máy xới,

Máy đào đất: Máy đào một gầu (gầu thuận, gầu nghịch, ), máy đào nhiều
gầu .

Máy đào chuyển đất : Máy ủi , máy cạp.

Máy san đất

Máy đầm đất: Máy đầm bánh cứng trơn, máy đầm chân cừu, máy đầm vấu,
d. Máy gia cố nền móng:

Thiết bị hạ cọc: Búa đóng cọc Diesel, búa thuỷ lực, búa rung,

Thiết bị tạo lỗ thi công cọc nhồi: Máy khoan xoay, gầu ngoạm, …

Thiết bị ấn bấc thấm .
6
e. Máy gia công đá: Tất cả các máy phục vụ cho công tác gia công đá .

Máy nghiền đá: Máy nghiền má, máy nghiền côn, máy nghiền trục, máy
nghiền bi,

Máy sàng đá: Máy sàng ống quay, máy sàng rung,


Máy rửa đá.

Máy cưa , xẻ đá ,…
f. Máy làm bê tông: Các loại máy phục vụ công tác bê tông cốt thép .

Máy trộn bê tông: Máy trộn tự do, máy trộn cưỡng bức, …

Máy đầm bê tông: Máy đầm bàn, máy đầm dùi ,

Máy bơm bê tông: Loại 2 pit tông thuỷ lực có van hình chữ S, loại roto ruột
mềm.

Máy vận chuyển bê tông.
g. Các loại máy chuyên dùng khác :

Máy hoàn thiện: Máy xoa, máy trát, máy tạo vân hoa,

Máy thi công dưới nước: Máy hút bùn, tàu cuốc,

Máy rải bê tông và bê tông nhựa .
7
1.3. Cấu tạo chung máy xây dựng.
a. Hệ thống động lực
b. Hệ thống truyền động
c. Cơ cấu công tác: Cơ cấu di chuyển, cơ cấu quay, …
d. Hệ thống điều khiển
e. Hệ thống phụ trợ khác: Khung, bệ, hệ thống an toàn, tín hiệu, chiếu sáng,
1.4. Yêu cầu chung đối với MXD
- Yêu cầu về năng lượng: Công suất hợp lý, cơ động, tiết kiệm.

- Kích thước gọn, nhẹ, dễ vận chuyển và thi công.
- Các yêu cầu kết cấu - công nghệ: Độ bền, tuổi thọ cao, công nghệ tiên tiến.
- Các yêu cầu khai thác - công nghệ: Đảm bảo năng suất, chất lượng thi công, có
khả năng phối hợp làm việc cùng các máy khác nhau, bảo dưỡng sửa chữa dễ
dàng, nhanh chóng, dự trữ nhiên liệu làm việc tương đối dài.
- Sử dụng thuận tiện, an toàn, tự động hoá điều khiển.
8
- Yêu cầu về môi trường : không làm ảnh hưởng tới môi trường xung quanh.
- Yêu cầu kinh tế: giá thành đơn vị sản phẩm thấp.
Chỉ tiêu tổng hợp và quan trọng nhất liên quan tới các vấn đề nêu trên là độ tin
cậy của máy.
§2. Thiết bị động lực trong máy xây dựng.
2.1. Các loại động cơ và tổ hợp động cơ làm việc trong máy xây dựng
2.1.1. Động cơ đốt trong .
Có hai loại : Động cơ xăng và động cơ dầu (diesel)
Được dùng nhiều trong các máy xây dựng làm việc cơ động, luôn thay đổi quỹ
đạo chuyển động.
a. Ưu điểm :
+ Độc lập với nguồn năng lượng.
+ Công suất lớn – hàng nghìn kW.
+ An toàn.
+ Dễ dàng thay đổi tốc độ của động cơ.
9
b. Nhược điểm :
- Kích thước và tự trọng lớn.
- Hiệu suất thấp hơn so với động cơ điện.
- Không tự thay đổi chiều quay của trục động cơ.
- Khả năng vượt tải kém.
- Ô nhiễm môi trường: tiếng ồn, khí thải.
- Khởi động chậm (nhất là khi trời lạnh)

2.1.2. Động cơ điện.
Các loại động cơ điện :
- Động cơ điện một chiều .
- Động cơ điện xoay chiều, có 2 loại:
+ Không đồng bộ: Lồng sóc, dây cuốn.
+ Đồng bộ.
a. Ưu điểm :
+ Hiệu suất cao (80% ).
+ Kích thước nhỏ gọn.
+ Khả năng vượt tải lớn.
.
10
+ Khởi động nhanh.
+ Dễ dàng thay đổi chiều quay của trục động cơ
+ Dễ tự động hoá.
+ Không gây ô nhiểm môi trường.
b. Nhược điểm :
+ Phụ thuộc vào nguồn điện lưới . Do đó chỉ sử dụng cho các loại máy
xây dựng làm việc tĩnh tại hoặc di chuyển theo một tuyến nhất định : Máy
nghiền đá, máy trộn bê tông, cần trục tháp, cầu trục, cổng trục,
+ Khó thay đổi tốc độ quay của trục động cơ.
+ Mô men khởi động nhỏ.
+ Đòi hỏi an toàn nghiêm ngặt.
2.1.3. Động cơ thủy lực và động cơ khí nén
- Động cơ thủy lực (khí nén) làm việc nhờ năng lượng của dòng thủy lực (khí
nén) có áp suất đạt giá trị cần thiết do bơm thủy lực (máy nén khí) tạo ra.
11
a. Ưu điểm:
+ Dễ đảo chiều quay.
+ Làm việc êm.

+ Thời gian khởi động nhanh.
b. Nhược điểm:
+ Cần thêm các thiết bị phụ trợ như bơm, hệ thống ống dẫn nên kết cấu
phức tạp.
+ Hiệu suất máy không cao
2.2. Cách bố trí động cơ trên máy xây dựng
a. Bố trí một động cơ.
Thường dùng động cơ đốt trong cho các loại máy cở nhỏ và trung bình,
cơ động trên công trường .
12
- Sơ đồ bố trí:
b. Bố trí nhiều động cơ.
- Thường bố trí động cơ điện cho các máy làm việc tĩnh tại hoặc di chuyển theo
một tuyến nhất định: Cần trục tháp, cầu trục,
- Sơ đồ bố trí :

Đ/Cơ TĐCK
Cơ cấu 1
Cơ cấu 2
Cơ cấu 3
TĐCK Cơ cấu 1
M2 TĐCK Cơ cấu 2
M3 TĐCK Cơ cấu 3
M1
13
c. Bố trí hỗn hợp.
Thường bố trí cho các máy làm việc cơ động trên công trường với công
suất lớn .
+ Động cơ diesel - máy phát điện xoay chiều - động cơ điện xoay chiều
+ Động cơ diesel - máy phát điện một chiều - động cơ điện một chiều

+ Động cơ diesel - máy nén khí - động cơ khí nén
14
Động
cơ
điện
Động cơ
đốt trong
15
§3. Truyền động trong máy xây dựng.
+ Công dụng: Truyền chuyển động từ động cơ tới các cơ cấu và bộ phận công
tác của máy. Cho phép biến đổi: Tốc độ, lực và mô men, dạng chuyển động,
quy luật chuyển động.
+ Lý do cần trang bị bộ truyền nối giữa động cơ và cơ cấu công tác:
- Tốc độ của các cơ cấu công tác đòi hỏi khác nhau, nhưng tốc độ động cơ cố
định theo tiêu chuẩn.
- Cần truyển động từ 1 động cơ tới nhiều cơ cấu công tác với tốc độ khác nhau.
Cần thay đổi quy luật hoặc dạng chuyển động.
- Điều kiện an toàn.
+ Phân loại: Theo phương pháp truyền năng lượng:
a. Truyền động cơ khí: dùng phổ biến trên máy xây dựng
- Ưu điểm: dễ chế tạo, chắc chắn, an toàn, làm việc tin cậy.
- Nhược điểm: kết cấu máy sử dụng truyền động cơ khí cồng kềnh và hiệu suất
thấp.
b. Truyền động điện: truyền động rotor - stator.
16
c. Truyền động thủy lực và khí nén: hiện nay 2 dạng truyền động (b và c) này
ngày càng được sử dụng rộng rãi.
- Ưu điểm: gọn nhẹ, điều khiển nhẹ nhàng, êm, chính xác, dễ điều chỉnh tốc độ
vô cấp và khả năng tự động hóa cao.
- Nhược điểm: giá thành đắt vì đòi hỏi độ chính xác cao, yêu cầu bảo dưỡng

phức tạp.
d. Truyền động hỗn hợp :
+ Truyền động cơ khí – điện.
+ Truyền động cơ khí – thủy lực.
+ Truyền động thủy lực – khí nén.
17
3.1. Truyền động cơ khí.
Truyền cơ năng từ trục ra của động cơ tới các bộ phận công tác.
+ Phân loại: Theo nguyên lý làm việc.
- Truyền động ma sát: trực tiếp, gián tiếp.
- Truyền động ăn khớp: trực tiếp, gián tiếp.
- Truyền động cáp: tang cuốn cáp, puly ma sát.
+ Các thông số cơ bản của truyền động cơ khí:
- Công suất, [kW]: N
1
: Trục dẫn , N
2
: Trục bị dẫn.
- Hiệu suất (bộ truyền) : η = N
2
/ N
1
(thường η < 1)
- Tốc độ, [rad/s]: ɷ
1
: Trục dẫn, ɷ
2
: Trục bị dẫn.
- Tỷ số truyền: i = ɷ
1

/ ɷ
2
= n
1
/n
2
i = 1 (đồng tốc) ; i > 1 ( giảm tốc ) ; i < 1 ( tăng tốc ).
Chú ý: , n [ v/ph ]: tốc độ quay trên trục
- Mô men xoắn, [N.m]: M = 9,55.10
3
.N/n ; N[kW]: Công suất trên trục
M
2
= M
1
.i. η ; M
1
: Trục dẫn, M
2
: Trục bị dẫn
30
n
π
ω
=
18
3.1.1. Truyền động đai .
Là truyền động ma sát gián tiếp. Nhờ sự ma sát sinh ra giữa đai và bánh đai .
a. Phân loại
Theo vị trí tương đối giữa hai trục :

+ Truyền động đai thường (thẳng): Giữa 2 trục song song và cùng chiều
+ Truyền động đai chéo: Giữa hai trục song song và ngược chiều
19
+Truyền động đai nửa chéo: Giữa hai trục chéo nhau trong không gian.
+Truyền động đai vuông góc: Giữa 2 trục vuông góc trong không gian.
20
b. Cấu tạo chung bộ truyền đai và các thông số cơ bản .
α
1
D
1
D
2
N
1
;n
1
N
2
; n
2
A
α
2
Các thông số cơ bản :
+ Khoảng cách giữa 2 trục : A
+ D
1
;D
2

- Đường kính các bánh đai
+ Tỷ số truyền :
i =
n
1
n
2
=
D
2
D
1
(1-ξ)
ξ - Hệ số trượt
-Cấu tạo :
Nguyên lý làm việc:
S
1
S
2
Các loại đai:
Nhờ ma sát sinh ra giữa
đai và bánh đai
Đai dẹt:
Đai thang:
Đai tròn:
Đai răng cưa:
1
2
3

1-Bánh đai chủ động .
2-Đai
3-Bánh đai bị động
4 - Ngoài ra còn có thêm Bộ phận căng đai)
4
21
c.Ưu và nhược điểm bộ truyền .
- Ưn điểm : + Kết cấu đơn giản, giá thành hạ.
+ An toàn (khả năng bảo vệ quá tải tốt)
+ Êm
+ Khoảng cách giữa 2 trục lớn.
- Nhược điểm : + Kích thước bộ truyền lớn, hiệu suất thấp ( vì xẩy ra
hiện tượng trượt của dây đai)
+ Tỉ số truyền bé , không ổn định
+ Tuổi thọ thấp khi làm việc ở tốc độ cao
+ Lực tác dụng lên ổ lớn
Bộ truyền đai có thể gặp ở một số loại máy nghiền, động cơ xe máy, …
+ Lực vòng : F = S
1
– S
2

Trong đó : S
1
- Lực căng của nhánh cuốn
S
2
- Lực căng của nhánh nhả
(Theo Ơle ta có : S
1

= S
2
.e
fα
)
f - Hệ số ma sát giữa đai và bánh đai
22
Động cơ một số xe tay ga (đai răng)
Máy nghiền đá (đai chữ V)
Máy nghiền
dân dụng
(ngô, thóc,
sắn…)
23
3.1.2. Truyền động bánh răng:
Truyền chuyển động hoặc thay đổi dạng chuyển động nhờ sự ăn khớp của các
răng trên bánh răng hoặc trên thanh răng .

Phân loại:
a. Theo vị trí tương đối giữa các trục:
+ Truyền chuyển động giữa hai trục song song:
- Dùng truyền động bánh răng trụ ăn khớp ngoài .
- Dùng truyền động bánh răng trụ ăn khớp trong .
+ Truyền chuyển động giữa hai trục cắt nhau: Dùng truyền
động bánh răng côn (răng thẳng hoặc răng cong)
+ Truyền động giữa hai trục chéo nhau: Dùng
truyền động bánh răng trụ chéo .
+ Truyền động bánh răng – thanh răng .
1
2

1
2
2
1
24
a. Thẳng
b. Nghiêng
c. Chữ V
e. Bánh
răng xoắn
d. Côn
g. Hypôit
h. Trục vít
lõm
25