nhiệm vụ thiết kế môn học máy làm đất máy khoan cọc nhồi hình trụ

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<small>BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆTNAM</small>

Trường Đại học Xây dựng Hà Nội Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Khoa: Cơ khíBộ mơn: Máy xây dựng

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MÔN HỌC

I . Đầu đề thiết kế: Máy khoan cọc nhồi hình trụII . Các số liệu cho trước:

1 . Dung tích gầu q = 1,94 m .<small>3</small>

2 . Kích thước hố đào: dx H= 2100 x 550003 . Đất cấp IV

4 . Máy cơ sở: ED6500

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

5 . Dẫn động thủy lực

III . Nội dung các phần tính tốn: III . 1. Tính tốn chung.

1. Cơng nghệ thi cơng cọc khoan nhồi hình trụ

2. Xác định sơ bộ các kích thước hình học của máy thiết kế 3. Tính lực cản cơng tác khi gàu tiến hành đào và tích đất vào gàu .4. Tính tốn chung các cơ cấu .

5. Tính cơng suất chung máy thiết kế và kiểm tra công suất máy cơ sở.6. Thiết kế mạch thủy lực của máy

III. 2. Tính tốn riêng: Cần kelly1. Tính lực tác dụng lên Cần kelly2. Tính bền và thiết kế Cần kellyIV. Các bản vẽ:

1. Bản vẽ hình chung máy thiết kế :A<small>O</small>2. Bản vẽ cần kelly :A<small>1</small>(A )<small>o</small>3. Bản vẽ chi tiết :A<small>4</small>

Cán bộ hướng dẫn: ThS. Nguyễn Tiến NamNgày giao nhiệm vụ thiết kế: 26 / 08/ 2021Ngày hoàn thành : 03 / 09 / 2021

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Bộ môn duyệt Cán bộ hướng dẫn

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KHOAN CỌC NHỒI...6

1.1Giới thi u v c c nhệ ề ọ ồi...6

1.2. Công nghệ thi công khoan cọc nhồi...7

1.3 . Chế tạo dung dịch bentonite:...9

1.4 Quy trình cơng nghệ thi cơng khoan cọc nhồi trong dung dịch...11

1.5 Kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi...21

1.6 Thiết bị thi công khoan cọc nhồi...23

1.7 Đặc tính kỹ thuật của một số máy khoan cọc nhồi...33

1.7.2 Đặc tính kỹ thuật của máy khoan cọc nhồi...34

Máy khoan cọc nhồi NIPPON SHARYO ED 6500...34

1.8 Lựa chọn phương án thiết kế...35

1.9 Giới thiệu máy thiết kế...35

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN CHUNG...36

2.1 Thơng số cơ bản của máy thiết kế:...36

2.2 Tính lực cản cơng tác khi gầu tiến hành đào và tích đất...37

2.3 Tính tốn chung các cơ cấu...41

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

2.3.1 Tính lực {p cần Kelly...41

2.3.2 Tính lực căng cáp cơ cấu nâng hạ gầu và cần kelly:...44

2.3.3 Tính lực căng cáp cơ cấu nâng cần chính...45

2.3.4 Tính lực nâng khung trước...46

2.4 Tính cơng suất cơ cấu, động cơ...47

2.4.1 Công suất cần thiết để quay gầu khi cắt và tích đất vào gầu:...47

2.4.2. Cơng suất quay trục chính gầu khoan cọc nhồi...48

2.4.3. Cơng suất nâng cần Kelly...49

2.4.4. Công suất cơ cấu nâng cần giàn...49

2.5 Thiết kế mạch thủy lực...50

2.5.1 Thiết kế mạch thủy lực cho xylanh nâng hạ khung trước...51

2.5.2 Thiết kế mạch thủy lực cơ cấu quay cần Kelly...54

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN RIÊNG CẦN KELLY...57

3.1 Chọn sơ đồ tính tốn cần kelly...58

3.2 Phân tích lực và các tổ hợp tải trọng tác dụng lên thanh kelly trong quá trìnhlàm việc...59

3.2.1 Trong quá trình làm việc thì thanh kelly chịu các thành phần lực...59

3.2.2 Các tổ hợp tải trọng tác dụng lên cần kelly khi làm việc...59

3.2.2.1 Trạng thái làm việc của cần kelly khi gầu cắt và tích đất...60

3.2.2.2 Trường hợp khi đào hố ỏ độ sâu lớn nhất, gầu chứa đầy đất và chưa thựchiện rút cáp...69

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

3.2.2.3 Kiểm tra độ bền của thanh kelly khi máy đang thực hiện khoan ở độ sâulớn nhất cho ph{p, gầu cắt và tích đất đầy gầu và bắt đầu thực hiện rút thanhkelly lên bằng 2 xilanh thuỷ lực...79

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Lời nói đầu

cơng trình cơng nghiệp, nhà cao tầng, cầu đường, bến cảng, kho tàng chứa hàng

mạnh, tiếng ồn lớn hoặc ơ nhiễm mơi trường khi dùng búa đóng dỉezen… nên phạmvi sử dụng ngày càng hạn chế trong xây dựng ỏ các thành phố và vùng đông dâncư ,hơn nữa, dùng phương pháp {p hoặc phương pháp khoan lỗ sẵn ròi thả cọc đúcsẵn vào cũng bị nhiều hạn chế như lực {p có hạn, kích thước cọc (đưịng kính và độdài) khơng thể tăng tùy ý, sức mang tải của loại cọc nói trên cũng khơng lớn. Do đó,cọc khoan nhồi (tạo lỗ trong đất, đặt cốt th{p rồi đổ bê tông vào) ngày càng được coitrọng và ưa chuộng trong sử dụng ỏ nước ta: -Hiện nay trên thị trưòng xây dựng ViệtNam, bằng cách tự trang bị địng bộ máy của các hãng nước ngồi và cải tiến những

ngồi … đã có hàng vài chục thiết bị làm cọc khoan nhơi vói đường kính đến 1,5m vàđộ sâu đạt trên 50m đang hoạt động.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KHOAN CỌC NHỒI

1.1Giới thi u v c c nh iệ ề ọ ồ1.1.1 Cọc nhồi

<small> </small> Cọc nhồi là loại cọc được chế tao tại chỗ bằng cách khoan những hố khoan trongnền đất, sau đó trực tiếp rót vật liệu (bê tông, bê tông cốt th{p hoặc cát) vào các hố đóđể tạo thành cọc. Loại cọc này khắc phục được nhiều nhược điểm của các phươngpháp hạ cọc cứng vào nền đất như : chiều sâu, tiết diện cọc giới hạn, yếu tố mơitrường…. Vì vậy khi u cầu đường kính cọc và chiều sâu cọc lớn thì tốt nhất sửdụng cọc khoan nhồi. Kích thước cọc khoan nhồi hiện nay cho ph{p đường kính cọctới Ф3.00m qua mọi địa tầng với chiều sâu từ 10m đến 120m. Công nghệ thi cơng cọckhoan nhồi đường kính lớn đã giải quyết được các vấn đề kỹ thuật móng sâu trongđiều kiện địa chất phức tạp.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Ở Việt Nam, cọc khoan nhồi chỉ được sử dụng khoảng hơn chục năm trở lại đây. Vớisự xuất hiện của nhiều công trình giao thơng, thủy lợi, nhà cao tầng địi hỏi chấtlượng cơng trình khắt khe hơn thì giải pháp cọc khoan nhồi ngày càng được sử dụngrộng rãi hơn<small>.</small>

+) Cọc barret : Đây là một loại cọc nhồi có tiết diện hình chữ nhật, chữ L, chữ I, chữH, thực chất là những bức tường sâu trong đất bằng bê tông cốt th{p. Rất ưu việt khixây dựng nhà có nhiều tầng hầm và vừa là tường cừ chống sập lở xung quanh nhàvừa chống nước cho các tầng hầm.

1.1.3 Phạm vi áp dụng của cọc khoan nhồi- Thích hợp với các lại nền đất đá.

- Thích hợp cho các cơng trình cầu lớn,tải trọng nặng,địa chất nền móng là đất yếuhoặc có địa tầng thay đổi phức tạp.

- Thích hợp cho nền móng các cơng trình cầu vượt xây dựng trong thành phố hay điqua khu dân cư đơng đúc vì nó đảm bảo được mơi trường cũng như tiến độ thi cơngcầu.

- Thích hợp cho móng có tải trọng lớn như:Nhà cao tầng có tầng ngầm,các cơng trìnhcầu ( cầu dầm giản đơn,cầu khung T,cầu dầm liên hợp liên tục,cầu treo dây xiên,nhấtlà khi kết cấu nhịp siêu tĩnh vượt khẩu độ lớn,tải trọng chuyền xuống móng lớn màlại u cầu lún rất ít hay hầu như không lún).

1.2. Công nghệ thi công khoan cọc nhồi1.2.1 Một số công nghệ thi công cọc khoan nhồi

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Phương pháp thi công thường là khoan tạo lỗ bằng thiết bị khoan chuyên dụngđặc biệt là dùng thiết bị đào gầu ngoạm,giữ ổn định thành vách bằng ống chống th{pkết hợp với dung dịch bentonite.Tùy theo điều kiện địa chất và điều kiện thi công màsử dụng các loại thiết bị khác nhau.Ở Việt Nam hiện nay chủ yếu là sử dụng 3phương pháp khoan cọc nhồi với các loại thiết bị và quy trình khoan khác nhau.* Phương pháp khoan thổi rửa. ( phản tuần hoàn )

+) Ưu điểm : giá thiết bị rẻ, thi công đơn giản, giá thành hạ.+)Nhược điểm : khoan chậm, chất lượng và độ tin cậy chưa cao.1.2.3 Phương pháp khoan dùng ống vách.

Xuất hiện từ thập niên 60 -70 của thế kỷ này. Khi dùng dung dịch s{t phabentonite mà vẫn không giữ được thành hố khỏi sụt lở hoặc mất dung dịch (có hangcaster ) thì phải dùng tồn bộ ống vách để bảo vệ thành hố. Ống vách được hạ xuốngvà nâng lên bằng cách vừa xoay vừa rung.

+) Ưu điểm : không cần đến dung dịch Bentônite, công trường sạch chất lượngcọc đảm bảo.

+) Nhược điểm : khó làm được cọc tới 30m , máy cồng kềnh, khi làm việc gâychấn động rung lớn, khó sử dụng cho việc xây chen trong thành phố.

1.2.4 Phương pháp khoan gầu (Khoan trong dung dịch bentonite ).

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Trong công nghệ khoan này gầu khoan thường ở dạng thùng xoay cắt đất vàđưa ra ngồi , cần khoan có dạng ăngten, thường là 3 đoạn truyền được chuyển độngxoay từ máy đào xuống gầu đào nhờ hệ thống vấu truyền lực trên cần khoan. Quátrình tạo lỗ được thực hiện trong dung dịch s{t Bentonite. Dung dịch Bentonite đượcthu hồi, lọc và tái sử dụng vừa đảm bảo vệ sinh và giảm khối lượng chuyên chở.Trong quá trình khoan có thể thay các gầu khác nhau để phù hợp với nền đất và cóthể vượt qua các dị vật trong lịng đất, việc đặt cơt th{p và đổ bêtơng được tiến hànhtrong dung dịch Bentônite.

+)Ưu điểm : thi công nhanh, việc kiểm tra chất lượng thuận tiện rõ ràng, đảm bảo vệsinh mơi trường, ít ảnh hưởng đến cơng trường xung quanh.

+)Nhược điểm : sử dụng thiết bị chuyên dụng , giá đắt, giá thành cọc cao , quy trìnhcơng nghệ chặt chẽ, cán bộ kỹ thuật và cơng nhân phải lành nghề và có ý thức cơngnghiệp , kỷ luật cao.

1.3 . Chế tạo dung dịch bentonite:1.3.1 Tính chất dung dịch bentonite mới.

Dung dịch bentonite (vữa s{t) dùng để giữ cho thành hố đào của cọc không bị sạtlở. Bentonite bột được chế tạo sẵn trong các nhà máy, thường đóng thành từng bao 50kg (giống bao xi măng ). Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật khoan, đào và tính chất địa tầng,mà hoà tan từ 20 kg đến 50 kg bột bentonite vào 1m nước.<small>3</small>

Một dung dịch mới trước lúc sử dụng phải có đặc tính ghi trong bảng 1Bảng 1

CÁC CHỈ TIÊU CỦA DUNG DỊCH BENTONITE : TCXD VN 326

Chỉ tiêu tính nănbg Phương pháp kiểm traKhối lượng riêng 1,05 1,15– Tỉ trọng kế hoặc bome kế

3. hàm lượng cát < 6%

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

5. Lực cắt tĩnh < 300ml/30 phỳt Dụng cụ đo lượng mất nước6. độ dày ỏo sột 1 -3 mm/30 phỳt Dụng cụ đo lượng mất nước

7. Lực cắt tĩnh 1 phỳt : 20-30mg/cm<small>2</small>10 phỳt:50-100

Lực cắt kế tĩnh

8. Tính ổnđịnh

Hỡnh 1.1 - Sơ đồ xử lý dung dịch bentonite.

a) Bảo quản Bentonite khụ; b) Trộn dung dịch Bentonite; c.1) Thổi rửa bằngbơm chỡm; c.2) Thổi rửa bằng Khớ nộn; d) Sàng lọc dung dịch Bentonite

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

1-Kho chứa Bentonite khô; 2- Silo chứa Bentonite khô; 3- Thiết bị khuấy trộndung dịch Bentonite; 4- Bể chứa dung dịch Bentonite; 5- Tiết bị lọc dung dịch; 6- Bơm cấp dung dịch; 7- bơm thổi rửa đáy hố khoan

1.3.2 Sử dụng và phương pháp xử lý dung dịch bentonite

Quá trình chế tạo, sử dụng, thu hồi, xử lý và tái sử dụng dung dịch bentonite( dung dịch khoan, bùn khoan ) được thể hiện trên sơ đồ: (hình 1.1)

Quá trình thực hiện như sau:Chế tạo dung dịch bentonite mới gồm:

Các bao bentonite bột được chứa trong kho (bao) hoặc trong silô (bột). Chế tạo dung dịch bentonite:

+) Có thể dùng phễu trộn đơn giản.+) Có thể dùng máy trộn.

Tỷ lệ pha trộn tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất và yêu cầu thiết kế (thông thườngvào khoảng 20 <small>÷</small> 50 kg/1m nước). Ngồi ra, tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể cho<small>3</small>thêm vào dung dịch một số chất phụ gia mục đích là làm cho nó nặng thêm, khắcphục khả năng vón cục của bột bentonite, tăng thêm độ sệt hoặc ngược lại giảm độsệt bằng cách chuyển nó thành thể lỏng, chống lại sự nhiễm bẩn của nó bởi ximănghoặc thạch cao, giảm độ PH của nó hoặc tăng thêm, giảm tính tách nước của nó,v.v…

Sau đó đổ dung dịch khoan mới được chứa bằng bể chứa bằng th{p, bể chứa xâygạch, bể chứa bằng cao su có khung th{p hoặc bằng xilơ (tuỳ từng điều kiện cụ thểmà sử dụng loại bể chứa nào).

Sử dụng dung dịch bentonite một cách tuần hồn. Trong khi hoặc đào hố phảiln ln đổ đầy dung dịch khoan trong lỗ. Dung dịch khoan này là dung dịch mới.Gầu khoan xuống sâu đến đâu thì phải bổ xung dung dịch khoan ngay cho đầy hố.Trong khi khoan thì dung dịch bentonite bị nhiễm bẩn (do đất, cát) làm giảm khảnăng giữ ổn định thành hố, do đó phải thay thế. Để làm việc đó, phải hút bùn bẩn từhố khoan lên để đưa về trạm xử lý. Có thể dùng loại bơm chìm đặt ở đáy hố khoanhoặc bơm hút có màng lọc để ở trên mặt đất.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

1.4 Quy trình công nghệ thi công khoan cọc nhồi trong dung dịch1.4.1 - Sơ đồ thi cơng cọc khoan nhồi.

Hình 1.2:Sơ đồ thi công cọc khoan nhồi1.4.2 Công tác chuẩn bị:

- Trước khi thi công cọc khoan nhồi cần chú ý nghiên cứu kĩ các tài liệu thiết kế kĩthuật, quy trình cơng nghệ, tài liệu khảo sát địa chất cơng trình, .... và các cơng trìnhngầm trong mặt bằng thi cơng như điện, cáp quang, hệ thống thốt nước, cấp nước...

- Chuẩn bị mặt bằng tổ chức thi cơng, xác định vị trí các tim mốc, hệ trục cơngtrình, đường vào, hệ thống đặt các thiết bị cơ sở, khu vực thi cơng lồng th{p, kho cáccơng trình phụ trợ. Các cán bộ kĩ thuật phải nắm chắc hồ sơ thiết kế cọc như địa chấtcơng trình, đường kính, cấu tạo cốt th{p, đáy cọc, cao độ cắt cọc cấu tạo ống siêuâm...vv.

- Vật liệu sử dụng vào các cơng trình cọc khoan nhồi như xi măng,cốt th{p…phải có hướng dẫn sử dụng và các chứng chỉ chất lượng của nhà sản xuất.Các vật liệunhư cát đá,nước,vữa s{t,bê tơng phải có các kết quả thí nghiệm đánh giá chất lượngcũng như thí nghiệm tuyển chọn thành phần bê tông,kết quả {p mẫu…

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

2.4 Tính cơng suất cơ cấu, động cơ

2.4.1 Công suất cần thiết để quay gầu khi cắt và tích đất vào gầu: N = N + N + N +N<small>1234</small>

N<small>2</small>: Công suất cần thiết để thắng lực cản ma sát giữa bộ phận công tác với nềnđất,

N

<small>2</small>

=

^M<small>ms1.n</small>

=0,9.10 .11,5.20<small>-6</small>

<small>.</small>√<small>320</small>.(15,64.40,6 +15,58.35 +15,53.29,4 +16,5.23,8<small>222 2</small>)

= 37,9 (kW)

Với γ = (1050 ÷ 1150)g/m , chọn γ = 11,5 g/cm<small>dd </small> ³ <small>dd </small> ³ n: tốc độ quay của gầu khoan, n= 20 v/p

L : chiều dài đoạn cần thứ i ngập trong dung dịch khoan, m<small>i</small> D : đường kính đoạn cần kelly thứ I ngập trong dung dịch khoan, cm<small>i</small> K : hệ số thực nghiệm, k = 0,9.10<small>33</small> ^-6

N : Công suất cần thiết để thắng các lực cản do quá trình đưa phoi đất vào gầu:<small>4</small>

N<small>4 </small>= N + N<small>4142</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

N : Công suất thắng lực cản nâng đất lên độ cao của lớp đất trên cùng khi đầy<small>41</small>gầu,

N

<small>41</small>

=

⁽ⁿ<small>0.h. H .γ .R</small>_c<small>).n.</small>^{2 R}<small>c</small>

=

^(2.¹<small>2</small>^{.0 ,7}

<small>.20 .1 03</small>

<small>.1,05).20 .</small>^2.1,05<small>3</small>

k : hệ số phụ thuộc góc ma sát trong của đất, k = <small>44</small>

= ¹<small>2</small> φ : góc ma sát của đất, φ = 45°<small>11</small>

=> N = 5,65 + 15,08 = 20,73 kW<small>4</small>

=> N = 59,50 + 21,97+ 37,9 + 20,73 = 140,1 (kW)2.4.2. Cơng suất quay trục chính gầu khoan cọc nhồi

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

+ <small>η</small>: hiệu suất của cơ cấu , <small>η</small> = 0,9

⇨ N =

<small>528,41.2.3,14 .20 .1000</small>

<small>60.1000 .0,9</small>

= 66,07 ( kW)

2.4.3. Công suất nâng cần Kelly

N

<small>6</small>

=

^F<small>nc.v</small>_ckl<small>1000. η</small>

(kW)

-Trong đó:

+F<small>nc</small>: lực căng cáp lớn nhất của cáp nâng hạ cần Kelly (N)Đã tính ở trên được F = 146,2 (kN) = 146,2.10 (N) <small>nc</small> ³+ V : vận tốc lớn nhất của cáp k{o cần Kelly, (m/ph)<small>ckl</small>Theo máy cơ sở ta có: V = 41 m/ph=0,68 (m/s)<small>ckl</small>+<small>η</small>: hiệu suất cơ cấu, chọn <small>η</small> = 0, 9

⇨ N =

<small>796,98.103.0 .68</small>

<small>1000.0,9</small>

= 73,27 (kW)

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Kết Luận

:

Theo kết quả tính tốn ta chọn máy cơ sớ ED 6500 cho máy thiết kế, vớicông suất động cơ 147,1 kW thoả mãn u cầu tất cả của cơng suất tính tốn.2.5 Thiết kế mạch thủy lực

Hình 2.12 : Sơ đồ mạch thủy lực máy

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

2.5.1 Thiết kế mạch thủy lực cho xylanh nâng hạ khung trước

Hình 2.9 Sơ đồ mạch thủy lực xilanh nâng hạ khung trước

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Trong đó:

1. Thùng dầu. 2. Lọc dầu. 3. Làm mát. 4. Bơm thủy lực.

5. Van phân phối điều khiển nút bấm 6. Van giới hạn áp lực (Van an tồn).7. Van 1 chiều có điều khiển. 8. Xilanh nâng hạ

Tính chọn xylanh thủy lực

Hệ thống thủy lực của thiết bị được thiết kế làm việc tại điều kiện áplực là 15 Mpa. Khi tính tốn áp lực của xylanh cần x{t đến các tổn thất truyền độngchất lỏng trong hệ thống thủy lực, để đơn giản và theo kinh nghiệm thiết kế ta có thểchiết giảm 5% áp lực tại thiết bị cơng tác. Do đó áp lực tính tốn cho xylanh làmviệc là:

p = 0,95.25 = 23,75 (Mpa) = 2,375 (KN/cm )<small>2</small>Đường kính ướt của xilanh là:

Đường kính xi lanh: D = 88 mmĐường kính cán piston: d =33mmHành trình piston: S = 3000mmThiết kế mạch thủy lực cho xylanh điều chỉnh khung trước.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

p = 0,95.25 = 23,75 (Mpa) = 2,375 (KN/cm )Đường kính ướt của xilanh là:

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Chọn xilanh thủy lực theo tiêu chuẩn kiểu AMB1/ME5Đường kính xi lanh: D = 62 mm

Đường kính cán piston: d =20 mmHành trình piston: S = 3000 mm

2.5.2 Thiết kế mạch thủy lực cơ cấu quay cần Kelly.

Hình 2.11 Sơ đồ mạch thủy lực cơ cấu quay cần KellyTrong đó:

1. Thùng dầu. 2. Lọc dầu tinh. 3. Bơm thủy lực. 4. Van một chiều.5. Van phân phối điều khiển điện từ . 6. Cụm van giới hạn áp lực.

7. Mô tơ thủy lực. 8. K{t làm mát dầu thủy lực. 9. Lọc dầu thô.Nguyên lý hoạt động: Cơ cấu quay cần kelly tương tự như nguyên lý hoạt độngcơ cấu quay máy nhưng trong mạch có điểm khác là khơng có cơ cấu hãm dừng vìlực cản khi cắt đất lớn nên khi ngừng cung cấp dầu thủy lực cho cơ cấu là cơ cấu tựdừng lại.

Ta có tỉ số truyền của cả cụm dẫn động mâm xoay là: <small>itd=</small>ⁿ<small>dc</small>

<small>=</small>²⁴<small>6</small>⁼⁴

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

P : Áp lực làm viê<small>dn</small> ¯c danh nghĩa; Chọn P = 2122 (N/cm )<small>dn</small> ²

<small>η</small>: Hiê ¯u suất của motor thủy lực; q = 0,9

M : Mômen cản quy về trục motor (N.cm); <small>q</small>

<small>Mq=</small> ^M<small>ηhgt.ibr</small>

<small>=</small>^{134. 10}

<small>0,99.4</small> ⁼^¿ 3,3.10 (N.cm)<small>6</small>Trong đó: hiệu suất của hộp giảm tốc

i : Tỷ số truyền că<small>br</small> ¯p bánh răng; i = 4<small>br</small>

=> q = <small>q 2. π .3,3 .106</small>

<small>2122.0,9</small> = 10856,9 (cm<small>3</small>)

Cơng suất có ích của motor thủy lực để tạo ra mômen trên trục motor thủy lực

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

N = <small>qMq.nq</small>

<small>9550</small> (KW)Trong đó:

n : Tốc đô<small>q</small> ¯ quay danh nghĩa của motor (vg/ph);

n = i<small>qbr</small>.n<small>rt</small> = 4.6 = 24 (v/ph)

M : Mômen cản quy về trục motor (N.m); M = 33000 (N.m)<small>qq</small>

=> N = <small>q33000.24</small>

<small>9550</small> = 82,93 (KW)

Vâ ¯y ta chọn mơ tơ thủy lực IMB080-1250 có thơng số sau:

Lưu lượng riêng của đô ¯ng cơ: 12370 (cm )<small>3</small>

Tốc đô ¯ quay định mức: 28 (v/ph)

Áp suất dầu làm viê ¯c: 23 (MPa)

Công suất làm viê ¯c lớn nhất của motor: 90 (KW)

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN RIÊNG CẦN KELLY

- Vật liệu chế tạo th{p ss400: Giới hạn bền k{o <small>σ</small>_b = 510 N/<small>mm2</small>

Giới hạn bền chảy<small>σc</small>= 235 N/<small>mm2</small>

Giới hạn bền uốn <small>σ</small>_u=180 N/<small>mm2</small>

Giới hạn bền cho ph{p:

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

[<small>σ</small>]<small>=</small> ^σ<small>c</small>

<small>Kan¿àn</small>^¿ ^¿<small>235</small>

<small>1.15</small> ^¿204,34 N/<small>mm2</small>

- Tính tốn chọn các thơng số cần kelly:Vấu truyền lực chọn sơ bộ là: hxb = 15x30 (mm)Tính chọn đường kính trục các đoạn cần kelly

Đường kính ngồi đoạn cần trong cùng<small>d≥3</small>

√

<small>Mx</small>

<small>0,2</small>[<small>τ</small>]^(cm)Trong đó:

:mơmen xoắn trên đoạn cần kelly trong cùng.<small>M</small>_x<small>=1,5. M=1,2. 134000=201000 (N.m)</small>

[<small>τ</small>]<small>=220,2 (N/m )2</small> : ứng suất cho phép khi chịu xoắn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

Chọn đường kính ngồi đoạn cần kelly thứ 3 là <small>d</small>₂₁ = 350 (mm)Đường kính đoạn cần ngồi cùng

<small>d</small>₁₂<small>=350+18.2=386 (mm)</small>

Chọn đường kính ngồi đoạn cần kelly thứ 1 là: <small>d</small>₁₁ = 406 (mm)

3.1 Chọn sơ đồ tính tốn cần kelly

Trong q trình máy thực hiện khoan hố thì cần kelly có rất nhiều trạng thái chịu lựckhác nhau. Tuy vậy trạng thái nguy hiểm nhất của cần kelly là khi máy thực hiện đàohố đến độ sâu lớn nhất cho ph{p, gầu cắt và tích đất đầy gầu.

Trong quá trình làm việc thì thanh kelly chủ yếu chịu tác dụng của mômen xoắn và lực k{o. Do vậy sơ đồ tính của thanh kelly là sơ đồ tính thanh bị ngàm một đầu, chịu tác dụng của momen xoắn và lực k{o.

Hình 3.1 Sơ đồ tính tốn thanh kelly

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

3.2 Phân tích lực và các tổ hợp tải trọng tác dụng lên thanh kelly trong quá trìnhlàm việc

3.2.1 Trong quá trình làm việc thì thanh kelly chịu các thành phần lực sau:- Trọng lượng bản thân của cần kelly.

- Trọng lượng của gầu chứa đầy đất.- Lực quán tính sinh ra khi quay gầu.

- Lực do xilanh sinh ra khi rút gầu khỏi hố khoan.

- Trọng lượng của khối chất lỏng bentonie tác dụng lên gầu.- Momen ma sát của chất lỏng ở xung quanh thanh kelly gây ra.- Momen xoắn của bàn xoay tác dụng lên cần kelly.

3.2.2 Các tổ hợp tải trọng tác dụng lên cần kelly khi làm việc

Tổ hợp tải trọng tác dụng lên cần kelly là các thành phần tải trọng tác dụng đồng thờilên kết cấu của cần kelly, tuy vậy cần kelly có 2 trạng thái làm việc bất lợi nhất là :3.2.2.1 Trạng thái làm việc của cần kelly khi gầu cắt và tích đất.

Khi này các thành phần lực tác dụng lên thanh kelly gồm có:

- Trọng lượng tính tốn bản thân thanh kelly: P có phương thẳng đứng, phân bố đều<small>tt</small>trên toàn bộ thanh kelly.

<small>4</small>

)

<small>.γ</small> (N/m)

D = 406 mm = 0,406 m là đường kính ngồi cùng của đoạn kelly ngoài cùng<small>11</small> D = 386 mm = 0,386 m là đường kính trong của đoạn kelly ngoài cùng<small>12</small>

</div>