chương V : máy làm đất

CHƯƠNG V
MÁY LÀM ĐẤT
NỘI DUNG CHƯƠNG V
§1
Khái
niệm
chung
§2
Máy
đào
một
gầu
§3
Máy
đào và
chuyển
đất
§4
Máy
đầm
đất
1
§1. Khái niệm chung
1. Công dụng, phân loại
a) Công dụng
Dọn mặt bằng, đào đất, vận chuyển đất và xử lý nền móng(san và đầm
đất) trước khi xây dựng.
b) Phân loại
Có nhiều cách phân loại khác nhau, chủ yếu trong thực tế phân loại theo
công dụng:
- Máy làm công tác chuẩn bị : máy xới tơi đất, máy dọn mặt bằng, máy

cắt xén, nhổ gốc cây và gom phế liệu.
- Máy đào đất : dùng để đào và xúc đất đổ vào phương tiện vận chuyển
hoặc đổ thành đống.
+ Máy đào (xúc) 1 gầu : Gầu thuận, nghịch, gầu dây, gầu ngoạm, gầu
bào.
+ Máy đào nhiều gầu : Hệ xích, hệ rôto
2
- Máy đào và vận chuyển đất : máy đào đất rồi gom lại thành đống hoặc
chuyển đi và san thành từng lớp. Ví dụ : máy ủi, máy san, máy cạp.
- Máy đầm đất : dùng để lèn chặt đất, bao gồm máy lu bánh cứng trơn,
bánh lốp, bánh vấu(lu chân cừu).
- Máy thi công đất bằng phương pháp thuỷ lực : Súng phun thuỷ lực, tàu
hút bùn.
2. Tác động tương hỗ của đất với bộ phận công tác
a) Các thông số cơ bản của dụng cụ cắt


α
β
δ

P
02
P
01
P
0
Hình 5.1:
Thông số
cơ bản của

dụng cụ cắt
-
Góc cắt:
δ

-
Góc sau:
β
-
Góc sắc:
α
3
- Góc cắt: Góc tạo bởi mặt trước và hướng cắt
- Góc sau: Góc tạo bởi mặt sau và hướng cắt
- Góc sắc: Góc tạo bởi mặt trước và mặt sau
b) Lực cản cắt đất theo Đombropxki
Trong đó:
: Lực cản tiếp tuyến bao gồm: Lực cản cắt đất, lực cản di chuyển
khối đất, lực cản di chuyển vào trong gầu và lực cản ma sát giữa gầu
với khối đất ở giữa giai đoạn đào.
: Lực cản đào pháp tuyến xác định gần đúng theo lực cản đào tiếp
tuyến.
c) Phân biệt lực cản đào và lực cản cắt đất
- Lực cản đào đất: Lực cản cắt đất và lực cản khác do khối đất tích lũy
trước lưỡi cắt gây ra.
- Lực cản cắt đất: Chỉ bao gồm lực cắt khi tách đất ra thành phoi đất.
→→→
+=
02010
PPP

→
01
P
→
02
P
4
§2. Máy đào một gầu
1. Công dụng và phân loại
a) Công dụng
Máy đào một gầu là một loại máy làm việc theo chu kỳ, gồm các nguyên
công cắt và tích đất vào gầu, nâng lên và đổ vào phương tiện vận
chuyển hoặc đổ thành đống.
b) Phân loại
- Theo hình dáng bộ phận công tác:
+ Gầu thuận (gầu ngửa)
+ Gầu nghịch (gầu sấp)
+ Gầu quăng (dây)
+ Gầu ngoạm
+ Gầu bào
5
- Theo hệ thống dẫn động:
+ Dẫn động bằng cơ khí
+ Dẫn động bằng thuỷ lực
+ Dẫn động bằng khí nén
+Dẫn động bằng cách kết hợp các loại trên
- Theo hệ di chuyển có:
+ Di chuyển bằng bánh xích
+ Di chuyển bằng bánh lốp
+ Di chuyển bằng bánh sắt

+ Di chuyển bằng phao
+ Di chuyển kiểu tự bước
- Theo dung tích gầu :
+ Loại nhỏ: q < 1m
3
+ Loại TB: q = 1 ÷ 2m
3
+ Loại lớn: q = 2 ÷ 4m
3
+ Loại rất lớn: q > 4m
3
6
2. Máy đào gầu thuận (ngửa)
a) Đặc điểm làm việc và phạm vi ứng dụng
- Đào đất ở nơi cao hơn mặt bằng máy đứng.
- Đất xả qua đáy gầu.
- Làm việc với loại đất: (có tất cả 4 cấp đất từ I -> IV)
+ Đối với máy đào gầu thuận dẫn động bằng cáp: cấp I đến cấp III
+ Đối với máy đào gầu thuận dẫn động bằng thuỷ lực: đến cấp IV
b) Cấu tạo và nguyên lý làm việc
- Cấu tạo máy đào gầu thuận dẫn động bằng thuỷ lực:
7
IV
I
II
III
R1
R2
c
max

h
H
1 2
4
3
5
6
7
8
10
9
11
12
13
14
Hình 5.2. Sơ đồ cấu tạo máy đào gầu thuận dẫn động bằng thuỷ lực
1.Cơ cấu di chuyển; 2.Cơ cấu quay; 3.Bàn quay; 4.Khớp chân cần;
5.Xilanh nâng hạ cần; 6.Gầu xúc; 7.Đòn gánh; 8.Xilanh đóng mở đáy
gầu;
9.Tay cần; 10.Xilanh co duỗi tay cần; 11.Cần; 12.Cabin; 13.Động cơ;
14.Đối trọng
8
- Nguyên lý làm việc : Mô tả một chu kỳ làm việc của máy xúc.
+ Đưa gầu về vị trí I
+ Cắt đất và tích đất: I→II→III
+ Đưa gầu ra khỏi tầng đào
+ Quay ra vị trí xả
+ Xả đất thành đống hoặc lên phương tiện vận chuyển.
+ Quay về vị trí làm việc
3. Máy đào gầu nghịch

a) Đặc điểm và phạm vi ứng dụng
- Làm việc ở nơi thấp hơn mặt bằng máy đứng.
- Đất xả qua miệng gầu.
- Làm việc với loại đất:
+ Đối với máy đào gầu ngược dẫn động bằng cáp: cấp I đến cấp III
+ Đối với máy đào gầu ngược dẫn động bằng thuỷ lực: đến cấp IV
b) Cấu tạo và nguyên lý làm việc
- Cấu tạo máy đào gầu ngược dẫn động bằng thuỷ lực:
9
V
I
II
IV
III
h H2
R1
c
max
1 2
4
3
5
6
8
9
10
11
12
13
14

Hình 5.3. Sơ đồ cấu tạo máy đào gầu ngược dẫn động bằng thuỷ lực
1.Cơ cấu di chuyển; 2.Cơ cấu quay; 3.Bàn quay; 4.Khớp chân cần;
5.Xilanh nâng hạ cần; 6.Gầu xúc; 8.Xilanh quay gầu; 9.Tay cần;
10.Xilanh co duỗi tay cần; 11.Cần; 12.Cabin; 13.Động cơ; 14.Đối trọng
10
4. Máy đào gầu quăng
- Cấu tạo:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
9
10
10
11
12
14
15
16
17
18
19
20
13
14

I
II
III
Hình 5.4. Sơ đồ cấu tạo
máy đào gầu quăng
1.Cơ cấu di chuyển;
2.Cơ cấu quay; 3.Bàn
quay; 4.Cơ cấu nâng
gầu; 5.Cơ cấu kéo gầu;
6.Chốt chân cần;
7.Cần; 8.Cụm puli dẫn
hướng; 9.Cáp kéo gầu;
10.Cáp cân bằng;
11.Xích kéo gầu;
12.Gầu; 13.Đòn gánh;
14.Xích nâng gầu;
15.Cáp nâng gầu;
16.Puli đầu cần; 17.Cáp
nâng cần; 18.Cơ cấu
nâng hạ cần; 19. Động
cơ; 20.Đối trọng.
11
- Đặc điểm:
+ Làm việc thấp hơn mặt bằng máy đứng.
+ Làm việc với đất loại II đồng đều.
+ Bán kính làm việc lớn.
+ Đất xả qua miệng gầu.
+ Làm việc theo chu kỳ.
- Nguyên lý làm việc:
Đưa máy về vị trí làm việc, gầu ở vị trí cao nhất ở đầu cần. Thả cáp 15

và 9, gầu rơi tự do, răng gầu cắm vào nền đất (I). Thả trùng cáp 15 và
kéo cáp 9 nhờ cơ cấu 5. Gầu di chuyển I, II, III tiến hành cắt đất và
tích đất. Đến vị trí III gầu đầy đất, đưa gầu ra khởi tầng đào bằng cách
nâng cáp 15 và giữ căng cáp 9. Tiếp tục cuốn cáp 15 và nhả dần cáp 9
(có phanh) để luôn giữ cho gầu cân bằng. Sau đó, quay máy về vị trí
xả đất bằng cách thả trùng cáp 9 lập tức miệng gầu chúi xuống và đất
được xả tự do qua miệng gầu.
12
5. Năng suất máy đào một gầu
Năng suất sử dụng máy đào một gầu :
, (m
3
/h)
Trong đó:
q - Dung tích gầu, m
3
k
d
- Hệ số đầy gầu.
k
tg
- Hệ số sử dụng thời gian
k
t
- Hệ số tơi của đất.
T
ck
- Thời gian của một chu kỳ làm việc
tck
tgd

k.T
k.k.q.3600
Q
=
13
§ 3. Máy đào và chuyển đất
1. Máy ủi đất
a) Công dụng, phân loại
- Công dụng :
Đào và vận chuyển đất trên một khoảng cách không lớn l=50÷150m;
Dọn mặt bằng; San lấp hố, rãnh, ao, hồ; Gom vật liệu; San giải phối
liệu; Tiếp liệu; Định hình mặt đường; Sửa khoang đào; Làm đường
tạm; Dọn tuyết;…
- Phân loại :
+ Theo dạng thiết bị làm việc: Loại máy ủi thường, loại máy ủi vạn năng.
+ Theo cơ cấu di chuyển: Loại bánh lốp, bánh xích.
+ Theo hệ thống dẫn động: Cơ khí, thuỷ lực.
+ Theo công suất: Rất nặng, nặng, trung bình, nhẹ.
b) Cấu tạo, nguyên lý làm việc
14
Hình 5.5. Sơ đồ cấu tạo máy ủi
a) Hình chiếu đứng của máy ủi; b) Hình chiếu bằng của máy ủi thường;
c) Hình chiếu bằng của máy ủi vạn năng.
1: Khớp cố định; 2: Khung ủi; 3: Lưỡi cắt; 4: Bàn ủi; 5: Thanh chống xiên (XL
thủy lực); 6: Xilanh nâng hạ lưỡi ủi; 7: Máy cơ sở; 8: Con trượt; 9: Thanh đẩy;
10: Khớp cầu; 11 Xilanh quay bàn ủi trong mặt phẳng ngang; 12: Khớp cố định.
1
2
3
4

5
6
7
8
9
10
a)
c)
b)
2
1
11
6
12
15
- Chú ý: Bàn ủi của máy ủi vạn năng có thể đặt chéo tới 54
0
về cả hai
phía so với trục dọc của máy nhờ xilanh 11 làm việc độc lập với nhau,
thanh đẩy 9 và khớp cầu 10. Cả hai loại lưỡi ủi có thể nghiêng so với mặt
bằng một góc 12
0
và có thể thay đổi góc cắt nhờ 5.
- Nguyên lý làm việc:
+ Khi bắt đầu làm việc: Bàn ủi 4 được hạ xuống tầng đào nhờ xilanh 6
hạ khung ủi xuống.
+ Cho máy ủi di chuyển về phía trước với vận tốc v để tiến hành cắt đất,
phoi đất được tách ra khỏi nền và điền đầy vào bàn ủi 4.
+ Sau khi bàn ủi đầy đất, nâng bàn ủi lên khỏi tầng đào và di chuyển đến
nơi xả đất. Đất có thể được xả thành đống hoặc san lấp đất.

+ Sau khi xả xong, máy ủi lùi trở lại vị trí làm việc và bắt đầu một chu kỳ
làm việc mới.
16
2. Máy cạp đất
a) Công dụng, phân loại
- Công dụng:
+ Dùng để đào chuyển đất trong các công trình thuỷ lợi, giao thông, công
nghiệp, khai thác mỏ,…Cự ly đào chuyển đất đến 500 m đối với máy cạp
được kéo theo, 5000 m đối với máy cạp tự hành.
+ Làm việc chủ yếu với cấp đất: I, II. Đối với đất cứng, trước khi cạp
phải xới tơi.
- Phân loại:
+ Theo dung tích thùng cạp : Loại nhỏ có dung tích thùng dưới 6 m
3
, loại
trung bình có dung tích thùng từ 6÷18 m
3
, loại lớn có dung tích trên 18
m
3
.
+ Theo phương pháp làm đầy thùng cạp : Tự làm đầy thùng, làm đầy
thùng cưỡng bức (có thêm thiết bị phụ trợ để cào đất vào đầy thùng).
+ Theo khả năng di chuyển : Máy cạp tự hành, máy cạp kéo theo hai trục
và máy cạp kéo theo một trục.
17
+ Theo phương pháp xả đất : Xả đất tự do, xả đất nửa cưỡng bức, xả đất
qua khe hở đáy thùng.
+ Theo cơ cấu điều khiển: Loại sử dụng cáp, loại sử dụng thuỷ lực.
1

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Hình 5.6. Sơ đồ cấu tạo máy cạp
1.Máy cơ sở; 2.Khớp cầu; 3.Khung kéo; 4.Xilanh nâng hạ thùng cạp; 5.
Lưỡi cắt; 6.Thùng cạp; 7.Khớp liên kết giữa nắp thùng và thùng cạp;
8.Khớp liên kết giữa khung và thùng; 9.Tấm gạt; 10.Xilanh dẫn động tấm
gạt; 11.Bánh sau; 12.Đầu đẩy; 13.Xilanh điều khiển nắp thùng; 14.Nắp
thùng
18
b) Chu kỳ làm việc của máy cạp
- Cắt đất: lưỡi cắt phía trước đáy thùng ấn sâu xuống nền đất do trọng
lượng bản thân hoặc do xilanh thuỷ lực 4 ấn thùng cạp xuống, cửa đậy
phía trước được nâng lên nhờ xi lanh 13. Khi di chuyển, lưỡi cắt đất
thành phoi đất và phoi đất trượt vào thùng cạp.
- Vận chuyển đất: Khi thùng cạp đầy đất, thùng được nâng lên, cửa đậy
phía trước hạ xuống, đóng lại và máy di chuyển tới nơi xả đất.
- Xả đất: Đất được xả ra trong khi máy di chuyển nhờ xi lanh 10 và tấm
gạt 9, tuỳ theo chiều dày lớp đất cần xả mà điều chỉnh khẻ hở cửa xả
và tốc độ di chuyển máy.

3. Máy san đất
a) Công dụng
- San mặt bằng. - Gom vật liệu
- San lấp hố rãnh. - Máy dọn mặt bằng.
- Định hình mặt đường. - Làm sạch mặt đường.
- Làm ta luy.
19
b) Cấu tạo, nguyên lý làm việc
- Cấu tạo:
14
7
C
1
2
3
4
5
6
8
9
10
11
12
12
13
13
2
5
6
C

Hình 5.7. Sơ đồ cấu tạo
máy san
1.Hệ thống di chuyển; 2.Cơ
cấu quay; 3.Bộ phận điều
chỉnh góc cắt; 4.Giá lắp
lưỡi san; 5.Lưỡi san;
6.Khung kéo; 7.Khớp vạn
năng; 8.Bánh dẫn hướng;
9.Lưỡi ủi phụ; 10.Xilanh
nâng hạ lưỡi ủi phụ;
11.Khung cứng; 12.Xilanh
nâng hạ toàn bộ thiết bị;
13.Xilanh đưa thiết bị sang
bên.
20
- Nguyên lý làm việc: các thiết bị máy san hoạt động rất linh hoạt.
+ Khi san đất, lưỡi san 5 được quay trong mặt phẳng ngang nhờ cơ cấu
quay 2 và lệch so với trục máy một góc 40÷45
0
.

Vì vậy đất được chạy
dọc lưỡi san và được đổ sang bên cạnh máy.
+ Khung 6 được liên kết với khung cứng 11 nhờ khớp cầu C. Điều đó
cho phép khung kéo và lưỡi san được nâng lên, hạ xuống và dịch
chuyển sang hai bên một cách dễ dàng.
+ Khung 6 và lưỡi san được dịch chuyển sang hai bên nhờ xilanh 13, nên
lưỡi san có thể lệch sang một bên theo trục dọc máy để san lấp hố.
+ Khung kéo và lưỡi san được nâng hạ bởi hai xilanh số 12. Hai xilanh
này có thể làm việc độc lập nên chúng có thể nghiêng so với phương

ngang một góc khá lớn 30÷45
0
để bạt ta luy mặt đường hoặc kênh
mương dẫn nước.
+ Ngoài ra, máy san còn được trang bị thêm lưỡi ủi phụ để vun đất thành
đống.
21
4. Năng suất máy đào- chuyển đất
a) Năng suất máy ủi
-
Khi đào và chuyển đất:
, (m
3
/h)
V: Thể tích khối đất trước lưỡi ủi, m
3
.
, m
3
.
Trong đó:
L - Chiều dài lưỡi ủi, m
H - Chiều cao lưỡi ủi,m
- Góc chảy tự nhiên của đất
k
t
- Hệ số tơi của đất.
k
tg
- Hệ số sử dụng thời gian, k

đh
- Hệ số phụ thuộc vào địa hình
T
ck
- Thời gian một chu kỳ làm việc, s

dh tg
ck
3600.V.k .k
Q
T
=
t0
2
k.tg.2
H.L
V
ϕ
=
0
ϕ
22
-
Khi máy ủi san bằng địa hình:
Trong đó:
l - Quãng đường san, m
L - Chiều dài lưỡi ủi, m
ϕ - Góc lệch của lưỡi ủi so với trục dọc của máy.
c - Chiều dài vệt trùng giữa hai lần san
v - Vận tốc san, m/s.

t -Thời gian quay máy, s.
k
tg
- Hệ số sử dụng thời gian.
n - Số lần ủi tại một chỗ.
tg
k
Q 3600.l.(Lsin c).
l
n( t)
v
= ϕ −
+
23
b) Năng suất máy cạp
, m
3
/h
Trong đó:
q - Dung tích thùng cạp, m
3
.
k
d
- Hệ số đầy thùng.
k
tg
- Hệ số sử dụng thời gian.
k
t

- Hệ số tơi.
T
ck
- Thời gian một chu kỳ làm việc,s.
tg
d
t ck
k
Q 3600.q.k .
k .T
=
24
§4. Máy đầm đất
1. Khái niệm
a) Công dụng, phân loại
Làm cho đất được nén chắc lại, khối lượng riêng và độ bền chặt của đất
tăng lên để đủ sức chịu tác dụng của tải trọng, chống lún, nứt nẻ,
chống thấm,…
Theo phương pháp đầm:
- Lu tĩnh: + Bánh cứng trơn.
+ Bánh vấu.
+ Bánh lốp.
+ Bánh lưới.
- Đầm động: + Rơi
+ Rơi nổ.
- Đầm rung: + Rung
+ Va rung.
25