Báo cáo khoa học: "lựa chọn công suất hiệu quả của máy ủi trong thi công làm đất" docx

lựa chọn công suất hiệu quả của máy ủi
trong thi công làm đất


ts. lê công thành
ks. lê quang hng

Bộ môn Đờng sắt Khoa Công trình
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
Tóm tắt: Bi báo giới thiệu phơng pháp lựa chọn chủng loại, công suất cho máy ủi bánh
xích hoạt động theo chu kỳ, trong tính toán khảo sát tơng quan "tĩnh" của các tác nhân tới
năng suất của máy lm đất nhằm loại trừ các tác nhân có ảnh hởng không đáng kể.
Summary: A method of choice of efficient bulldozer dimension type for earth excavation
works is proposed. Its fuldamental particularity is demonstrated consists in the use of statistic ratio
of the bulldozer's main performance characteristics and in the eliminationof insignificant factors.

1. ĐặT VấN Đề
Trong thực tế xây dựng các công trình, ở giai đoạn thiết kế thi công xuất hiện khó khăn do
phải lựa chọn các phơng tiện thi công cơ giới trong sự thiếu gắn kết giữa công suất máy, loại
máy và điều kiện thi công. Nhiều yếu tố ảnh hởng không đợc tính đến trong các quy trình hiện
có nên đòi hỏi kỹ s phải mất nhiều thời gian trong quá trình thiết kế. Trong phạm vi bài báo, tác
giả đa ra phơng pháp lựa chọn chủng loại, công suất hợp lý trong thi công nền đất cho các
loại máy ủi bánh xích hoạt động theo chu kỳ.
CT 2
Điểm khác biệt của phơng pháp là sử dụng tơng quan tĩnh của các thông số kỹ thuật để
loại trừ các thông số có ảnh hởng không đáng kể.
2. NộI DUNG
Độ tin cậy trong tính toán hiệu quả làm việc của máy ủi phụ thuộc vào cách đánh giá các
yếu tố ảnh hởng tới quá trình làm việc. Trong trờng hợp tổng quát, năng suất máy ủi (N) đợc
tính theo công thức:

rcrx
ck
tn
KK
T
V
3600N =
(m
3
/h) (1)
trong đó:
tn
V - thể tích đất tự nhiên đợc lấy ra trong một chu kỳ làm việc của máy ủi (m
3
);
- hệ số rơi vãi khi ủi, = 0,8 0,9;
rx
K
rx
K
- hệ số rơi vãi trong khi chuyển đất:
rc
K
L1K
rc


=

với

- hệ số rơi vãi đất trên mỗi mét vận chuyển, = 0,0025 0,007;
- quãng đờng dịch chuyển khối đất.
L
ck
T
- thời gian một chu kỳ (giây) bao gồm: thời gian ủi , thời gian di chuyển khối đất
và thời gian quay lại . Thời gian các công tác đó đợc tính theo công thức:
x
T
c
T
q
T

im
i
i
mN
R
t

=
(giây)
trong đó:
- công do máy ủi thực hiện trong phần i của chu kỳ (kJ);
i
R

- Công suất động cơ của máy ủi (kW);
m
N
- hệ số hoạt động hữu ích của máy,


= 0,65 0,75.
- hệ số sử dụng công suất máy bao gồm: hệ số sử dụng công suất khi ủi m
i
m
x
,
khi chuyển m
c
, khi quay m
q
, trong tính toán gần đúng
,1mm
cx
=
=
.
5,0m
q
=
Công thực hiện ủi đất, tính cả công dịch chuyển trọng lợng bản thân máy trên đờng
ủi (kJ):

cmb
b

xtnu
ff
f
KVR

=
(kJ)
CT 2
trong đó: - hệ số cản khi ủi (kN/m
x
K
2
);
- hệ số bám của xích vào đất,
b
f 1,1 7,0f
b
=
;
- hệ số cản trở di chuyển máy,
cm
f 12,0 08,0f
cm
=
.
Đại lợng
tn
V

có thể viết dới dạng biểu thức phụ thuộc vào thể tích khối đất trớc lỡi ủi

(m
v
3
) và là một trong các chỉ số kỹ thuật của máy ủi:

toird
d
tn
KK
vK
V
=

trong đó:
- hệ số đầy gầu (hệ số sử dụng thể tích khối đất trớc lỡi ủi)
d
K 1,1K
d
=
;
- hệ số tơi của đất theo bảng 1 [1], trung bình
toi
K 45,1 1,1K
toi
=
.
Công của việc dịch chuyển đất (kJ):
cmm1
rcrxtn
c

LfPLf
2
)K1(KV
R +
+
=

trong đó: - trọng lợng máy ủi (kN);
m
P


- trọng lợng riêng của đất khi cha xới, (kN/m
3
), 23 14
=

;
- hệ số cản trở dịch chuyển của đất,
1
f 25,1 75,0f
1
=
.
Công do máy thực hiện khi quay về (kJ):
cmmq
LfPR
=

Thay tất cả các công thức trên vào (1) biểu công thức tính năng suất có dạng:

d
toirccmm1rx
cmb
b
x
rxm
vK
KKLfP
3
2
Lf)L2(K
ff
f
K
)L1(KN3600
N
+

+


=
(m
3
/h) (2)
1
các hệ số của hàm đệ suy
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
-100

-50
0
50
100
150
200
f
K
K
K
K
N
vK
P
f
L
f
K
(KW)
m
rx
rc
tg
x
bcm
1
m
toi d
Các tác nhân

CT 2
Hình 1. Mức độ ảnh hởng (quy đổi) của các tác nhân lên năng suất của máy ủi
Trên cơ sở phân tích tĩnh các thông số kinh tế kỹ thuật của máy ủi nhận đợc sự tơng
quan giữa các đại lợng qua giá trị trung bình của chúng (hình 1).
mm
N6,1P
=
(kN)
(m
m
N046,0v =
3
)

S)66000N790(G
mmvn

=
(đ)

S)79000N1200(G
mmnh
+
=
(đ)
trong đó:
mnhmvn
G,G
- giá thành máy lắp ráp tại Việt nam, và máy nhập (trừ máy của Trung
quốc) xét cho các máy có công suất lớn hơn 125 kW;

S
- tỉ giá hối đoái (VND/USD).


Biểu thức toán học thể hiện năng suất khai thác thực tế của máy ủi
tt
N

có dạng:
N
tt
= NK
tg
tgtt
NKN
=
(m
3
/h)
trong đó: K
tg
- hệ số sử dụng thời gian không kể thời gian nghỉ do nguyên nhân tổ chức:
K
tg
= K
kt
K
kt
- hệ số tính thời gian sử dụng kỹ thuật của máy phụ thuộc vào tuổi thọ làm việc

của máy (năm)
lv
T
.

lvkt
T028,056,0K =

Trong điều kiện có nhiều tác nhân ảnh hởng tới quá trình làm việc của máy ủi, để tìm công
suất hiệu quả của máy trong nghiên cứu áp dụng phơng pháp biểu đồ mô phỏng tơng quan
giữa các đại lợng ảnh hởng, tức là biểu diễn các tác nhân qua hệ số của hàm đệ suy [3]. Từ
đó chia ra làm ba nhóm tác nhân: các tác nhân có ảnh hởng không đáng kể 3( ); 7( );
15( ), ảnh hởng ít 2(

); 5( ); 8( ); 9(
rx
K
b
f
d
K
tg
K
cm
f

);11( );13( ), các tác nhân có ảnh hởng
đáng kể nhất là 1( ); 4( ); 6( ); 10(
L
); 12( ); 14(

v
). Sau khi loại trừ các tác nhân có
ảnh hởng không đáng kể phơng trình tính công suất máy có dạng:
1
f
toi
K
m
N
rc
K
x
K
m
P

v
KLfP
3
2
Lf)L2(
f1
1
K
)L1(KN3600
N
toicmm1
cm
x
rxm

+
+
+


=
(m
3
/h) (3)
Khi tính toán hiệu quả kinh tế của các máy ủi có kích cỡ khác nhau có thể sử dụng tiêu chí
đánh giá là giá thành đơn vị quy đổi G
qd
(đ/m
3
):
CT 2


+
=

tt
mhm
qd
N
EGG
G
(đ/m
3
)

trong đó:
E - hệ số hiệu quả đầu t vốn, E = 0,1;
- thời gian làm việc của máy trong năm;
G
m-h
- giá thành 1 máy.giờ đợc tính theo công thức:
G
m-h
= C + G
l
(đ)
với - chi phí chung cho máy bao gồm khấu hao, chi phí nhiên liệu và dầu bôi trơn,
chi phí sửa chữa và bảo dỡng máy (đ);
C
l
G
- tiền lơng của thợ lái máy ủi (đ).
Theo [3] chi phí C, có thể xác định bằng % so với giá thành của máy ủi G
m
:

m
G04,0 03,0C
=

Sơ đồ tính toán quy đổi theo các bớc nêu trên đợc đa ra trong hình 2. Tơng ứng với
các nguyên tắc nêu ra trong phơng pháp các thông số ban đầu đợc đa vào bao gồm hai


nhóm, nhóm một các thông số liên quan tới máy

,N
m
thể hiện chủng loại máy, tuổi thọ và
nhóm liên quan tới điều kiện làm việc ,
0
T
cx
K

, , , , ,
cm
f
1
f
toi
K
L


Để xác định số lợng máy ủi cần phải xuất phát từ khối lợng công việc và thời hạn thi
công.

CT 2



Đầu ra Thông số KT-KT Nhập dữ liệu

MáY LM ĐấT




điều kiện lm việc

T
0
N
m
Chủng loại
máy
Lo
ạ
i
đất
L

K

x
,

f
cm
, f
1
, K
toi

vP
K
tg
G
m
G
m-h
N
N
tg
G
qd
Hình 2. Sơ đồ khối lựa chọn công suất hiệu quả của máy ủi
3. Kết Luận

Có thể lựa chọn máy làm đất theo công thức tổng quát liên hệ ràng buộc giữa năng suất,
sức kéo và điều kiện thi công. Đơn giản hoá công thức có thể đạt đợc bằng cách xây dựng biểu
đồ mô phỏng tơng quan tĩnh giữa các tác nhân ảnh hởng.
Phơng pháp có thể áp dụng để tính toán cho các phơng tiện thi công cơ giới khác.
Tài liệu tham khảo

[1] Nguyễn Tiến Thụ. Sổ tay chọn máy xây dựng. Trờng Đại học kiến trúc Hà nội, 2000.
[2]
Nguyễn Trọng Luật. Thi công đờng sắt. Trờng Đại học GTVT, 2000.
[3]
Nhedorerov I. A. Statistiteskii sootnosenhia parametrov bundozerov (bản tiếng Nga)/ Mekha-
nhizasia stroitenstva, Maxcova, 2004, N-8
Ă