Bài giảng Máy xây dựng

Bài giảng: Máy xây dựng
Trang 1

Chương 1
THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC DÙNG TRÊN MÁY XÂY DỰNG



1.1 ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Động cơ nói chung và động cơ đốt trong nói riêng là cung cấp cơ năng cho cácc
bộ công tác của máy làm việc trong quá trình làm việc. Động cơ đốt trong chuyển đổi
nhiệt năng từ sự đốt cháy nhiên liệu tỏa ra nhiệt năng và biến nhiệt năng đó thành
thành cơ năng ngay ở bên động cơ nên được gọi là động cơ đốt trong.
Nhiên liệu sử dụng cho động cơ đốt trong có thể là nhiên liệu hóa thạch như:
xăng, dầu diesel, khí hóa lỏng LPG… hoặc có thể là nhiên liệu sinh học như: cồn,
biogas… nhưng phổ biến và sử dụng đa số
hiện nay vẫn là nhiên liệu xăng và dầu diesel.
Mặc dù động cơ đốt trong có nhiều
nhược điểm như: chi phí sử dụng cao, cấu tạo
phức tạp, gây ô nhiểm môi trường nhưng
những ưu điểm của nó hiện nay chưa có loại
động cơ nào có thể thay thế được.
1.1.1. Các khái niệm cơ bản của động cơ đốt
trong
1.1.1.1. Điểm chết
Điểm chết là vị trí cuối cùng của piston
khi chuyển động một hành trình trong xilanh.
Tại vị trí này tốc độ của piston bằng không và
piston bắt đầu đổi chiều chuyển động. Có hai
điểm chết:

 Điểm chết trên (ĐCT): là vị trí mà piston
nằm ở xa trục khuỷu nhất
 Điểm chết dưới (ĐCD): là vị trí mà
piston nằm ở gần trục khuỷu nhất
1.1.1.2. Hành trình của piston (S)
Hành trình của piston là khoảng dịch
chuyển của piston giữa hai điểm chết, ký hiệu
là S, và S có mối quan hệ với bán kính của trục khuỷu R như sau:
RS 2


Với R: bán kính quay của trục khuỷu
1.1.1.3. Thể tích công tác (V
h
)
Thể tích công tác V
h
là khoảng không gian trong xilanh được giới hạn bởi hai
mặt cắt vuông góc với đường tâm xilanh qua hai điểm chết, hay là thể tích mà đỉnh
piston quét qua khi dịch chuyển từ điểm chết này sang điểm chết kia.

Hình 1.1: Sơ đồ động cơ đốt trong
Bài giảng: Máy xây dựng
Trang 2

Đối với động cơ có 1 xilanh thì thể tích công tác V
h
được xác định như sau:
SDV
h


2
4
1


Trong đó: D là đường kính của xilanh.
Đối với động cơ nhiều xilanh thì thể tích công tác được tính như sau:
iVV
hh



Với i là số xilanh trong động cơ và D là đường kính của xilanh.
Lưu ý: trong thực tế, khi nói đến dung tích làm việc của động cơ chính là thể tích
công tác V
h
. và thể tích xilanh thường xác định bằng cm
3
.
1.1.1.4. Thể tích buồng cháy
Thể tích buồng cháy là khoảng không gian trong xilanh được giới hạn bởi đỉnh
piston và nắp xilanh khi piston ở ĐCT, ký hiệu là V
c
.
1.1.1.5. Thể tích toàn bộ
Thể tích toàn bộ là thể tích khoảng không gian trong xilanh giới hạn bởi đỉnh
piston và nắp xilanh khi piston ở ĐCD, ký hiệu là V
a
.

hca
VVV 

1.1.1.6. Tỷ số nén
Tỷ số nén là tỷ số giữa thể tích toàn bộ và thể tích buồng cháy của động cơ
c
a
V
V



Đối với động cơ xăng: tỷ số nén thường nằm trong khoảng: 8÷11. Còn đối với
động cơ diesel thì tỷ số nén cao hơn để áp suất và nhiệt độ cuối quá trình nén phải đủ
cao nên nằm trong khoảng: 16÷22.
1.1.1.7. Kỳ
Kỳ (hay thì) là hành trình thực hiện được của piston giữa hai điểm chết. Khi động
cơ hoạt động, trong xilanh phải diễn ra trình tự các quá trình: nạp, nén, cháy giãn nở
và xả tạo nên chu trình công tác của động cơ, cả 4 quá trình trên có thể thực hiện trong
2 lần dịch chuyển của piston (gọi là động cơ 2 kỳ), hay 4 lần dịch chuyển của piston
(gọi là động cơ 4 kỳ).
1.1.2. Các cơ cấu và hệ thống chính của động cơ đốt trong
1.1.2.1. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là cơ cấu chính trong động cơ và bao gồm hầu
hết các chi tiết chủ yếu như: piston, trục khuỷu, thanh truyền… nó có nhiệm vụ chính
là biến lực khí thể thành chuyển động quay của trục khuỷu và đóng vai trò nén không
khí hoặc hỗn hợp nhiên liệu trong xilanh lên áp suất cao.
Các chi tiết chính gồm:
 Piston: Vai trò chủ yếu của piston là cùng với các chi tiết khác như xilanh, nắp
xilanh bao kín tạo thành buồng cháy, đồng thời truyền lực của khí thể cho thanh

truyền cũng như nhận lực từ thanh truyền để nén khí.
 Xecmang: Có hai loại: xecmang khí có nhiệm vụ bao kín tránh lọt khí, còn xecmang
dầu ở dưới có nhiệm vụ ngăn dầu bôi trơn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy.
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
3

 Thanh truyền: là chi tiết nối giữa piston và trục khuỷu, biến chuyển động tịnh tiến
của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu.
 Trục khuỷu: nhận lực tác dụng từ piston tạo ra momen quay kéo máy công tác và
nhận năng lượng của bánh đà, sau đó truyền cho thanh truyền và piston thực hiện
quá trình nén cũng như trao đổi khí trong xilanh.
 Bánh đà: giữ cho động cơ ổn định, tích lũy năng lượng ở kỳ cháy để chi phí cho các
kỳ tiêu thụ công như kỳ nạp, nén và xả.
1.1.2.2. Cơ cấu phối khí
Cơ cấu phối khí có nhiệm vụ điều khiển quá trình nạp và xả khí vào ra xilanh.
Yêu cầu đối với cơ cấu phối khí là nạp đầy và xả sạch. Các chi tiết chính:
 Xupap: đóng và mở các đường nạp và thải để thực hiện quá trình trao đổi khí.
 Trục cam: trục cam mang các cam dẫn động cơ cấu phối khí, các vấu cam này tác
động trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua đũa đẩy và cò mổ để mở xupap.
1.1.2.3. Hệ thống làm mát
Khi động cơ làm việc, các chi tiết của động cơ nhất là các chi tiết trong buồng
cháy tiếp xúc với khí cháy nên có nhiệt độ rất cao, nhiệt độ các chi tiết tăng quá cao có
thể dẫn đến: giảm sức bền của các chi tiết, bó kẹt các chi tiết chuyển động, giảm hệ số
nạp của động cơ, gây ra hiện tượng kích nổ … vì vậy trong động cơ cần phải có hệ
thống làm mát giữ cho nhiệt độ các chi tiết không vượt quá giá trị cho phép.
Hình 1.2 dưới đây là một hệ thống làm mát bằng nước dùng trong động cơ đốt
trong:
Nước sau khi nhận nhiệt từ các xilanh và các bộ phận sinh nhiệt khác trong động

cơ được đưa đến bộ tản nhiệt (1), tại đây có quạt gió thổi gió qua két làm nhiệt độ của
nước làm mát giảm xuống, sau đó nó được bơm nước (3) đưa trở lại động cơ, trên một
số động cơ còn có bố trí bộ phận làm mát dầu bôi trơn trên đường nước làm mát.

1. Bộ tản nhiệt
2. Van hằng nhiệt
3. Bơm nước
4. Đồng hồ báo nhiệt độ
nước
5. Bộ chống ăn mòn
6. Nắp xilanh
7. Piston
8. Thân máy
9. Bộ làm mát dầu
10. Nước sau khi làm mát
A. Đường dầu vào và dầu ra

Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ đốt trong
Ngoài ra còn có hệ thống làm mát bằng không khí, loại này thường dùng cho các
động cơ có công suất nhỏ, như động cơ xe máy, động cơ máy cắt cỏ, máy đầm bàn…
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
4

1.1.2.4. Hệ thống bôi trơn
Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt làm việc của các
chi tiết để:

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ đốt trong
 Làm giảm ma sát giữa các chi tiết chuyển động tương đối với nhau
 Rửa sạch hạt mài hình thành trong quá trình làm việc
 Làm mát các chi tiết
 Làm kín các khe hở nhỏ
 Chống gỉ rét các bề mặt kim loại
Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau: dầu bôi trơn chứa trong cacte được
bơm dầu hút lên đưa qua bầu lọc vào trong đường dầu chính đi đến trục khuỷu để bôi
trơn các bạc lót giữa trục khuỷu với gối đỡ và thanh truyền, một lượng dầu tại đây
được đưa dọc theo thân thanh truyền lên bôi trơn đầu nhỏ thanh truyền và phun vào
phía dưới của piston để làm mát đỉnh piston. Một lượng dầu theo đường dầu đi lên bôi
trơn trục cam, xupap và trở về cacte.
1.1.2.5. Hệ thống cung cấp nhiên liệu
Hệ thống cung cấp nhiên liệu nói chung có nhiệm vụ cung cấp một lượng nhiên
liệu thích hợp ứng với các chế độ làm việc của động cơ vào trong xilanh để thực hiện
quá trình cháy sao cho hiệu suất là cao nhất và ít ô nhiễm môi trường.
a) Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng
 Loại dùng chế hòa khí:
Hình 1.4 là sơ đồ hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí. Xăng từ thùng chứa 1
được bơm 3 hút qua lọc 2 đến buồng nhiên liệu hay còn gọi là buồng phao 4 của bộ
chế hòa khí. Cơ cấu van kim – phao giữ cho mức xăng trong buồng nhiên liệu ổn định
trong quá trình làm việc. trong quá trình nạp, không khí được hút vào động cơ phải lưu
thông qua họng khuếch tán 6 có tiết diện bị thu hẹp, khi dòng khí qua họng này thì áp
suất giảm hút một lượng xăng từ buồng phao, lượng nhiên liệu này phụ thuộc vào
lượng khí đi qua họng, khi xăng đi vào họng khuếch tán thì bị xé tơi hòa trộn với
không khí tạo thành hỗn hợp nạp vào động cơ.
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
5

Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng Chế hòa khí
1.Thùng xăng; 2.Lọc; 3.Bơm; 4.Buồng phao; 5.Jiclơ; 6.Họng khuếch tán; 7.Bướm ga
 Loại dùng phun xăng điện tử:

Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng EFI
Khác với hệ thống nhiên liệu dùng chế hòa khí, hệ thống nhiên liệu phun xăng
(cụ thể là phun xăng điện tử) phun nhiên liệu trực tiếp vào trong đường ống bên nạp
cạnh xupap nạp. Việc điều chỉnh lượng phun được điều khiển bởi bộ điều khiển trung
tâm ECU khi tiếp nhận các thông tin từ các cảm biến đưa về.
b) Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel

Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng EFI
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
6

Đối với hệ thống nhiên liệu động cơ diesel, nhiên liệu được phun vào trực tiếp
trong xilanh với áp suất cao dưới dạng sương mù nhờ các bơm cao áp và các vòi phun
để hình thành hỗn hợp không khí – nhiên liệu.
1.1.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong
1.1.3.1. Động cơ xăng 4 kỳ
a) Kỳ nạp (quá trình nạp)
Trong kỳ này piston di chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, tương ứng với góc quay của
trục khuỷu từ (0÷180)
0
, xupap nạp lúc này mở ra, thể tích trong xilanh tăng lên nên tạo
ra độ chân không so với khí trời vì vậy hút một lượng hòa khí gồm xăng và không khí

được chuẩn bị sẵn ở bộ chế hòa khí (đối với động cơ phun xăng điện tử thì được phun
vào bên cạnh xupap nạp) được đưa vào trong xilanh.
Hình 1.7: Thứ tự làm việc của động cơ xăng 4 kỳ
Thực ra để tăng hiệu suất nạp, xupap nạp được mở sớm hơn, tức là trước ĐCT để
chuẩn bị cho kỳ nạp, và đóng muộn hơn một chút để tận dụng quán tính của dòng khí.
b) Kỳ nén (quá trình nén)
Khi xupap nạp đóng lại, piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT, thể tích trong
xilanh giảm dần làm cho hòa khí bị nén lại, áp suất và nhiệt độ của hòa khí tăng lên.
Khi đi đến gần ĐCT bugi đánh tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp chuẩn bị cho quá trình
cháy giãn nở và sinh công.
c) Kỳ cháy giãn nở và sinh công
Sau khi bugi đánh tia lửa điện, màng lửa lan truyền ra toàn buồng cháy làm áp
suất tăng nhanh tác động vào đỉnh piston đẩy piston đi xuống làm quay trục khuỷu.
Đây là kỳ sinh công duy nhất của động cơ. Khi đi đến gần ĐCD, xupap xả mở ra quá
trình cháy kết thúc.
d) Kỳ xả
Khi xupap xả mở ra sản phẩm cháy có áp suất cao thoát ra khỏi buồng cháy,
đồng thời do piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT nên sản phẩm cháy cũng bị đẩy ra
ngoài, để xả sạch sản phẩm cháy ra khỏi xilanh thì xupap nạp sẽ đóng lại sau khi
piston qua ĐCT một góc nhỏ.
1.1.3.2. Động cơ diesel 4 kỳ
a) Kỳ I: (hút hay nạp)
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
7

Piston chuyển dịch từ ĐCT xuống ĐCD, lúc này xupap nạp mở, do thể tích
không gian phía trong xilanh và piston tăng lên nên hình thành độ chân không(áp suất
không khí ở trong thấp hơn ở ngoài trời) vì vậy không khí được hút vào xilanh qua

cổng xupap nạp ở đường ống nạp. Trong thời gian này xupap xả đóng, lúc này trục
khuỷu quay từ 0
o
÷180
o
.
Thực ra thời trong thời kỳ nạp xupap nạp bắt đầu mở từ trước và đóng lại khi
piston đi qua ĐCD một chút, để cho việc nạp được đầy hơn.

Nạp nén nổ xả
Hình 1.8: Thứ tự làm việc của động cơ diesel 4 kỳ
1.Vòi phun; 2.Bơm cao áp
b) Kỳ II: (kỳ nén)
Ở hành trình này piston đi từ ĐCD lên ĐCT, thể tích của xilanh phía trên piston
giảm dần. Lúc này cả hai xupap đều đóng, không khí bị nén lại áp suất và nhiệt độ của
không khí trong xilanh tăng lên.
Cuối quá trình nén (khi piston ở ĐCT) nhiên liệu được phun vào trong xilanh nhờ
vòi phun dưới dạng sương mù với áp suất cao hoà trộn với không khí ở nhiệt độ và áp
suất cao thì tự bốc cháy. Lúc này trục khuỷu quay một góc từ 180
o
÷ 360
o
.
Thực ra thời kỳ này bắt đầu khi xupap nạp bắt đầu đóng và kết thúc khi bắt đầu
phun nhiên liệu vào buồng cháy (tức giai đoạn này xảy ra ngắn hơn 180
o
vòng quay
của trục khuỷu).
c) Kỳ III: (kỳ cháy giãn nở và sinh công)
Quá trình xảy ra khi piston đi từ ĐCT xuống ĐCD. Sau khi kết thúc giai đoạn

chuẩn bị, các đám cháy đã hình thành và lan toả khắp buồng cháy thì quá trình cháy
xảy ra, áp suất và nhiệt độ trong buồng cháy tăng cao tác dụng lên đỉnh piston đẩy
piston đi xuống ĐCD. Đây là kỳ sinh công duy nhất của chu trình làm việc của động
cơ 4 kỳ.
Thực ra thời kỳ này bắt đầu khi nhiên liệu bắt đầu phun vào buồng cháy và kết
thúc lúc xupap thải mở ra, tức là lúc piston chưa đi đến ĐCD.
d) Kỳ IV:(kỳ thải)
Đầu quá trình thải thì piston di chuyển lên phía trên ĐCT đẩy khí cháy ra ngoài
qua xupap thải.
Thực ra thời điểm này bắt đầu khi piston đến gần ĐCD ở kỳ giãn nở, lúc này
xupap thải mở ra sớm một chút mục đích là để tận dụng áp suất cao ở cuối kỳ cháy
giãn nở đẩy khí cháy ra ngoài giảm công tiêu hao trong giai đoạn thải cưỡng bức. Như
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
8

ta đã nói ở trên thì cuối kỳ xả lúc piston chưa đến ĐCT thì xupap nạp mở ra, nên cả hai
xupap đều mở ra tạo thành góc trùng điệp của xupap.
Đọc thêm:
Để tăng chất lượng nạp và xả khí
thời điểm mở và đóng xupap nạp và xupap
xả thay đổi đi một chút, cụ thể: để tăng
thời gian mở xupap thì xupap nạp không
mở ngay tại thời điểm piston ở điểm chết
trên mà mở sớm hơn một chút, để tận
dụng động năng của dòng khí nạp thì
xupap nạp đóng muộn một chút vì vậy
lượng khí nạp sẽ được nạp vào nhiều hơn.
Đối với xupap xả, khi piston đi gần đến

điểm chết dưới trong kỳ cháy, lúc này áp
suất trong xilanh đã giảm nhiều, việc sử
dụng áp suất trong buồng cháy để biến
chuyển thành cơ năng của piston không
mang lại hiệu quả cao nên xupap xả được
mở sớm sản phẩm cháy được thổi ra ngoài, đồng thời để tận dụng động năng của dòng
khí xả thì xupap xả được đóng muộn một chút sau khi piston đã đi qua ĐCT. Vì vậy có
thời điểm cả hai xupap nạp và xả cùng ở trạng thái mở, người ta gọi thời điểm này là
góc trùng điệp của xupap. Hình 1.9 là góc đóng mở của xupap của động cơ
RENAULT CDI 11.
1.1.3.3. Động cơ xăng 2 kỳ
a) Cấu tạo
Ở động cơ xăng 2 kỳ,
không có các xupap nạp và xả,
việc nạp và xả khí được thực
hiện bởi piston nên cấu tạo đơn
giản hơn nhiều so với động cơ
xăng 4 kỳ. Cửa xả được bố trí
cao hơn cửa xả, nhưng của nạp
không phải nạp hòa khí vào
trong xilanh của động cơ mà nạp
vào trong hộp trục khuỷu (vì vậy
hộp trục khuỷu không có chứa
dầu bôi trơn) sau đó được đưa
vào trong xilanh thông qua cửa
quét được đặt phía đối diện với
cửa nạp. Để tăng hiệu quả nạp và
xả khí đỉnh piston thường có kết
cấu không phẳng.
b) Quá trình làm việc

 Hành trình I, piston đi lên:
Piston di chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, cửa quét và cửa xả được piston đóng lại
hòa khí bị nén lại làm cho nhiệt độ và áp suất tăng lên đồng thời cửa nạp mở ra hòa khí

Hình 1.9: Góc phối khí của xupap

Hình 1.10: Sơ đồ cấu tạo động cơ xăng 2 kỳ
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
9

được hòa trộn ở chế hòa khí được đẩy vào trong cacte qua cửa nạp ở phía dưới (1) khi
piston đi đến gần ĐCT bugi đánh tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp (2).

Hình 1.11: Thứ tự làm việc của động cơ xăng 2 kỳ
 Hành trình II, piston đi xuống
Sau khi đánh tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp, màng lửa lan truyền ra cả buồng
cháy làm nhiệt độ và áp suất trong xilanh tăng cao đẩy piston đi xuống, đầu tiên cửa xả
được mở ra, do áp suất trong xilanh lớn nên sản phẩm cháy xả ra ngoài (3), khi piston
tiếp tục di chuyển thì cửa quét khí cũng mở ra hòa khí từ cacte cũng được nạp vào
trong xilanh nên hỗ trợ đẩy khí xả ra ngoài, vì vậy trong quá trình này một lượng hòa
khí theo khí xả đi ra khỏi buồng cháy (4). Trong lúc này cửa nạp khí cũng được piston
đóng lại.
1.1.3.4. Động cơ diesel 2 kỳ
Khác với động cơ xăng 2 kỳ, động cơ diesel 2 kỳ có một xupap được bố trí ở cửa
xả, còn cửa nạp (lỗ quét khí) được đóng mở bởi piston. Loại này được dùng trên
những máy yêu cầu công suất rất lớn và tốc độ làm việc chậm như tàu thủy.
a) Hành trình I
Khi piston di chuyển từ ĐCD lên ĐCT, xupap xả ở trạng thái đóng. Đầu tiên các

cửa quét khí (cửa nạp) của xilanh được mở ra, không khí từ ngoài môi trường được
máy quét khí đẩy vào trong xilanh. Khi piston tiếp tục di chuyển đi lên thì các cửa quét
này đóng lại không khí trong xilanh bị nén lại làm áp suất và nhiệt độ tăng lên, khi đi
đến gần ĐCT vòi phun phun nhiên liệu vào xilanh ở dạng sương mù hòa trộn với
không khí ở áp suất và nhiệt độ cao nên tự bốc cháy.
Hình 1.12: Thứ tự làm việc của động cơ diesel 2 kỳ
b) Hành trình II
Bài giảng: Máy xây dựng
Trang 10

Vòi phun tiếp tục phun nhiên liệu vào buồng cháy và bị đốt cháy làm áp suất
trong buồng cháy tăng lên đẩy piston đi xuống làm quay trục khuỷu, khi piston đi
xuống đến gần cửa quét thì xupap nạp mở ra, sản phẩm cháy có áp suất cao trong
xilanh xả ra ngoài, khi piston đi qua khỏi cửa nạp thì máy quét khí thổi vào trong
xilanh hổ trợ đẩy hết khí xả ra bên ngoài.

1.2 ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Động cơ điện được sử dụng rộng rãi trên các máy cố định cũng như di động như
các máy nghiền sàng đá, máy trộn bê tông, cần trục …
Ưu điểm: hiệu suất cao, gọn nhẹ, chịu vượt tải tương đối tốt, thay đổi chiều quay
và khởi động nhanh, giá thành hạ, làm việc tin cậy, dể tự động hóa, điều kiện vệ sinh
công nghiệp tốt, ít gây ô nhiễm môi trường
Nhược điểm: khó thay đổi tốc độ quay, momen khởi động nhỏ, phải có nguồn và
mạng lưới cung cấp điện.
Động cơ điện có nhiều loại, được chia ra làm các nhóm như sau:
1.2.1. Động cơ điện xoay chiều
Động cơ điện không đồng bộ với roto lồng sóc cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, dể bảo
quản, làm việc tin cậy. nhược điểm của nó là: hiệu suất thấp, không điều chỉnh được
tốc độ. Loại này được sử dụng phổ biến nhưng công suất thường nhỏ hơn 10kW.

Động cơ không đồng bộ roto dây quấn có cấu tạo phức tạp, đắt tiền, vận hành
phức tạp nhưng tính khởi động và điều tốc khá tốt, thường được chế tạo với công suất
(7÷100)kW.
Động cơ điện xuay chiều đồng bộ có ưu điểm là hiệu suất và hệ số cos cao, tốc
độ quay ổn định, hệ số quá tải lớn nhưng cấu tạo tương đối phức tạp, giá thành khá cao
vì phải có thiết bị phụ khởi động động cơ nên thường dùng cho các máy có yêu cầu tốc
độ quay không đổi.
1.2.2. Động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều mắc song song hoặc nối tiếp có phạm vi thay đổi tốc độ
lớn, momen khởi động cao, đảm bảo khởi động êm, hãm và đảo chiều dể dàng, do đó
được dùng trong các thiết bị vận chuyển bằng điện, máy đào, cần trục, thang máy …
nhược điểm của chúng là giá thành đắt, phải tăng thêm vốn đầu tư để đặt các thiết bị
chỉnh lưu hay máy phát điện 1 chiều.
Đọc thêm:
 Bơm và động cơ thủy lực
Bơm và động cơ thủy lực ngày nay được sử dụng rộng rải trong máy xây dựng và
xếp dỡ. Đặc điểm của máy thủy lực là có thể làm việc hai chiều: vừa là bơm (nhận cơ
năng để tạo ra dòng chất lỏng với áp suất cao) hoặc động cơ (nhận dầu áp lực cao để
tạo thành momen quay trên trục hoặc chuyển động tịnh tiến của cán piston). Có nhiều
loại động cơ thủy lực, nhưng phổ biến có các loại sau:
 Bơm bánh răng (hình1.13 a):
Gồm vỏ bơm 3 và các bánh răng 1 và 2. Một trong hai bánh răng dược dẫn động
từ động cơ, bánh răng thứ hai quya tự do trên trục. các bánh răng quay ăn khớp dồn ép
dầu từ khoang hút vào khoảng trống giữa các răng và vỏ bơm dẫn đến khoang đẩy, tốc
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
11

độ làm việc của bánh răng thường (500÷1500)rpm. Tùy theo tốc độ quay, áp lực và độ

nhớt của dầu thủy lực, hiệu suất của bơm bánh răng (0,65÷0,85). Loại này thường làm
việc tới áp suất 10Mpa và công suất có thể đến 40kW.

Hình 1.13: Sơ đồ cấu tạo các loại bơm thủy lực
a)Bơm bánh răng; b)Bơm piston hướng trục (nguyên lý); c)Bơm cánh gạt; d)Sơ đồ cấu tạo
bơm piston hướng trục không điều chỉnh.
1,2.Bánh răng; 3.Vỏ bơm; 4.Piston; 5.Tay biên; 6.Mâm nghiêng; 7.Khoang phân phối;
8.Rôto; 9.Cánh gạt; 10.Chốt trung tâm; 11.Vỏ bơm; 12,13. Ổ bi; 14.Mâm; 15.Tay biên;
16.Piston; 17.Xilanh; 18.Khoang phân phối; 19.Nắp bơm; 20.Trục bơm
 Bơm piston (hình 1.13a, d)::
Được chia ra làm hai loại: loại hướng trục và hướng kính. Trong đó loại hướng
trục sử dụng phổ biến hơn vì bố trí truyền dẫn thủy lực gọn. Nguyên lý làm việc của
bơm hướng trục như sau: trục bơm làm quay mâm nghiêng 6 quanh tâm quay I-I, và
qua các tay biên 5 làm quay khối xilanh – vỏ bơm 3. Các tay biên 5 được nối bằng
khớp cầu với mâm nghiêng 6 trên đường tròn có đường kính D
b
và piston 4. Vì mâm
đặt nghiêng so với trục quay của bơm, nên khi quay đồng thời tạo ra chuyển động tịnh
tiến qua lại của piston trong các xilanh. Khi mâm nghiêng quay được nửa vòng sẽ làm
piston thực hiện trọn vẹn hành trình về một phía, ở nửa vòng quay tiếp theo sẽ thực
hiện hành trình theo hướng ngược lại. nhờ khoang phân phối 7, khi piston đi về phía
trái sẽ thông với đường đẩy của hệ thống bơm, còn khi đi về phía phải thông với
đường hút. Năng suất bơm phụ thuộc vào góc nghiêng của mâm, ở một số bơm góc
này có thể thay đổi được nhờ hệ thống điều khiển. Hình 1.13d là kết cấu của loại bơm
piston hướng trục không điều chỉnh được.
Các loại bơm piston hướng trục có áp suất làm việc đến 50Mpa, năng suất bơm
đến 750l/ph và số vòng quay tới 3000rpm. Hiệu suất bơm có thể đạt (0,86÷0,9).
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang

12

 Bơm cánh gạt (hình 1.13c):
Cấu tạo gồm: vỏ bơm 3, trục dẫn động rôto 8 đặt lệch tâm trên trục, các cánh gạt
9 dịch chuyển trong các rãnh roto. Khi roto quay, các cánh quét do lò xo ép vào thành
vỏ bơm tạo ra các khoang đưa dầu từ khoang hút B sang khoang đẩy H. Khi độ lệch
tâm e càng lớn, do dầu được lấy đi từ khoang hút nên tạo ra độ chân không hút dầu từ
bình chứa vào.
Bơm cánh gạt có áp suất tới 18Mpa và hiệu suất (0,8÷0,85).

1.3 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG TRÊN DÙNG TRÊN MÁY
XÂY DỰNG

Trong quá trình làm việc của máy móc nói chung và của máy xây dựng nói riêng,
nguồng công suất do bộ phận động lực sinh ra cần phải được truyền tớii các bộ phận
chức năng (hay còn gọi là bộ công tác) để cho các bộ công tác hoạt động. Cơ cấu làm
nhiện vụ truyền công suất được gọi là cơ cấu truyền động.

Hình 1.14: Sơ đồ hệ thống truyền động
Phải đưa cơ cấu truyền động thành một khâu trung gian giữa động cơ và bộ công
tác để giải quyết một số vấn đề mà động cơ không thể trực tiếp thực hiện được hoặc
thực hiện không có hiệu quả. Ví dụ: khi máy di chuyển, cần phải thay đổi tốc độ,
momen và cả chiều chuyển động… trong một số chế độ làm việc khác nhau của máy
như: leo dốc, bắt đầu di chuyển, lùi … Bản thân động cơ không tự thực hiện được các
yêu cầu này vì nó chỉ làm việc ổn định trong phạm vi thay đổi không nhiều của trị số
momen và tốc độ quay. Khi sự thay đổi vượt quá phạm vi giới hạn động cơ sẽ ngừng
làm việc. Hoặc việc sử dụng động cơ cao tốc có thêm bộ truyền giảm tốc sẽ hiệu quả
hơn so với sử dụng động cơ có tốc độ thấp mà không có bộ truyền.
1.3.1. Truyền động cơ khí
1.3.1.1. Đặc điểm

Truyền động cơ khí là dạng truyền động dùng các cơ cấu để biến đổi các thông
số chuyển động phù hợp với đối tượng công tác như thay đổi tốc độ, momen, chiều và
dạng chuyển động… Hiện nay, mặc dù có những kiểu truyền động hiện đại khác
nhưng truyền động cơ khí vẫn chiếm phần lớn, đặc biệt trong ngành ô tô, máy kéo,
máy xây dựng và xếp dỡ…
a) Ưu điểm
 Có khả năng truyền lực lớn
 Độ tin cậy làm việc cao
 Cho phép thay đổi đặc tính làm việc một cách linh hoạt
 Cơ cấu truyền động ma sát có khả năng chống quá tải do vậy tránh được hỏng
hóc đột xuất cho máy
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
13

 Chế tạo đơn giản và giá thành hạ
b) Nhược điểm
 Độ ồn trong lúc làm việc cao
 Điều khiển nặng và kém nhạy
 Kích thước của một số cơ cấu cồng kềnh
 Không truyền động đi xa.
1.3.1.2. Phân loại

Hình 1.15: Các loại truyền động cơ khí
1.3.2. Truyền động điện
1.3.2.1. Đặc điểm
Trong máy xây dựng truyền động điện áp dụng khá phổ biến. Hệ thống thực chất
là các thiết bị được dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng cho các bộ phận công
tác của máy đồng thời dùng để điều khiển các bộ phận công tác đó.

Hệ thống bao gồm: động cơ điện, bộ phận truyền động, dâu dẫn và các thiết bị
điều khiển, ngoài ra, trong hệ thống truyền động điện còn có những bộ phận đặc biệt
dùng để biến đổi điện năng với mục dích thay đổi các thông số của chúng, đó là các bộ
nắn điện, bộ biến đổi tần số…
a) Ưu điểm
 Truyền được xa và rất xa nhưng kích kích thước vẫn nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ
 Có khả năng tự động hóa cao, truyền động nhanh, chính xác
 Đảm bảo vệ sinh môi trường
 Hoạt động tương đối êm dịu, không gây tiếng ồn lớn
 Chăm sóc kỹ thuật dể dàng
b) Nhược điểm
 Đòi hỏi các chặt chẻ các biện pháp và thiết bị an toàn cho người và thiết bị
 Yêu cầu trình độ sử dụng cao
 Thường phối hợp với các loại truyền động khác và công suất truyền động thường
không quá 100KW.
1.3.2.2. Phân loại
Bài giảng: Máy xây dựng
Trang 14

Phương pháp phân loại
Các loại truyền động điện
Theo loại dòng điện a) TĐĐ dòng xoay chiều với tần số công nghiệp và tần số
cao
b) TĐĐ dòng xoay chiều
c) TĐĐ dòng xoay chiều – một chiều
Theo số lượng động cơ
dẫn động
a) TĐĐ một động cơ đơn chiếc (1 động cơ dẫn động một cơ
cấu máy)
b) TĐĐ một động cơ theo nhóm (1 động cơ dẫn động cho

nhiều cơ cấu máy)
c) TĐĐ nhiều động cơ (nhiều động cơ dẫn động cho một cơ
cấu máy)
Theo cấu tạo động cơ
điện
a) TĐĐ dòng một chiều
 TĐĐ với động cơ điện kích thích song song
 TĐĐ với động cơ điện kích thích nối tiếp và hỗn hợp
b) TĐĐ dòng xoay chiều
 TĐĐ xoay chiều 1 pha
 TĐĐ xoay chiều 3 pha
 TĐĐ với động cơ điện đồng bộ
 TĐĐ với động cơ điện không đồng bộ: + Rôto lồng sóc
+ Rôto dây quấn
1.3.3. Truyền động thủy lực
1.3.3.1. Đặc điểm
Truyền động thủy lực là một tiến bộ khoa học kỹ thuật, được áp dụng rộng rải
trong những năm gần đây. Việc áp dụng TĐTL ngày càng nhiều đã góp phần nâng cao
các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy móc, nhất là đáp ứng một phần nhu cầu tự động
hóa ngày càng cao trong kỹ thuật. Trên các máy xây dựng – xếp dỡ, đặc biệt là máy thi
công, khuynh hướng thủy lực hóa dần dần đã chiếm ưu thế tuyệt đối.
a) Ưu điểm
 Có khả năng truyền được lực lớn và đi xa
 Trọng lượng và kích thước của bộ truyền nhỏ
 Có khả năng tạo những tỷ số truyền lớn
 Quán tính của truyền động nhỏ
 Truyền động êm dịu không gây ồn
 Điều khiển nhẹ nhàng, dể dàng, tiện lợi, không phụ thuộc vào công suất truyền
lực.
 Cho phép điều chỉnh vô cấp tốc độ của bộ công tác

 Có khả năng tự bôi trơn bộ truyền, kéo dài tuổi thọ của máy
 Có khả năng tự bảo vệ khi quá tải
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
15

 Có khả năng bố trí bộ truyền theo ý muốn, tạo hình dáng tổng thể đẹp, có độ
thẩm mỹ cao
 Dể dàng chuyển đổi chuyển động quay sang tịnh tiến và nguợc lại.
 Sử dụng các cụm máy đã được tiêu chuẩn hóa, thống nhất hóa, tiện lợi cho việc
sửa chữa, thay thế các cụm chi tiết.
b) Nhược điểm
 Khó làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng công tác dể bị rò rỉ hoặc không khí
bên ngoài dể lọt vào làm giảm hiệu suất và tính chất làm việc ổn định của bộ
truyền động.
 Áp suất của dầu công tác khá cao, đòi hỏi phải chế tạo bộ truyền động từ các loại
vật liệu đặc biệt và chất lượng công nghệ chế tạo phải rất cao do vậy giá thành
đắt.
1.3.3.2. Phân loại
 Truyền động thủy động: năng lượng truyền đi do sử dụng động năng của dầu (tốc độ
di chuyển của dầu lớn) còn áp suất không cần lớn. Ví dụ: ly hợp thủy lực, biến mô
thủy lực. Kiểu truyền động này hiện nay sử dụng phổ biến trong các máy hiện đại
như: máy ủi, máy san, máy đầm lèn, các loại xe kéo có sức kéo lớn…

Hình 1.16: Sơ đồ truyền lực của máy ủi KOMATSU
 Truyền động thủy tĩnh: năng lượng truyền động dưới hình thức dầu có áp suất cao
và chuyển động với vận tốc nhỏ.

Hình 1.17: Sơ đồ truyền động thủy lực của cần cẩu LIEBHERR LTM1030

1.3.4. Truyền động khí nén
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
16

1.3.4.1. Đặc điểm
Trong máy xây dựng – xếp dỡ truyền động khí nén tuy không được sử dụng phổ
biến như các kiểu truyền động cơ khí, thủy lực hay điện nhưng vẫn đóng vai trò quan
trọng trong việc hổ trợ các hệ thống truyền động trên và đặc biệt trong các hệ thống
điều khiển như: phanh hãm và truyền lực của các loại cần trục, máy đào, máy khoan…
a) Ưu điểm
 Cự ly truyền động tương đối xa
 Môi chất công tác là không khí có sẵn trong thiên nhiên
 Bộ truyền động sạch sẽ
 Tốc độ truyền động nhanh dẫn tới các cơ cấu chấp hành cũng cao
 Cấu trúc hệ thống mạch đơn giản hơn nhiều so với mạch truyền động thủy lực vì
khí ép dùng xong được xả ngay ra ngoài trời không cần dẫn về bình chứa.
b) Nhược điểm
 Áp lực truyền nhỏ nên lực và momen dẫn động nhỏ
 Đòi hỏi khắt khe về vấn đề bảo đảm an toàn
 Khó phát hiện rỏ rỉ hơi
 Đòi hỏi chất lượng công nghệ chế tạo cao nên giá thành khá đắt
1.3.4.2. Phân loại

1.Máy nén khí
2.Đường ống chính
3.Xilanh khí nén
4.Van điện khí
5.Đường ống nhánh

Hình 1.18: Sơ đồ tổng thể hệ thống truyền động khí nén trong trạm trộn bêtông tự động
 Loại truyền động áp suất thấp: có áp suất khí nén khoảng 0,01Mpa, loại này
dùng nhiều trong các hệ thống tự động hóa đo lường và điều khiển.
 Loại truyền động áp suất trung bình: có áp suất khí nén trong khoảng
(0,01÷0,02)Mpa, loại này được dùng trong hệ thống đo lường vạn năng
 Loại truyền động có áp suất cao: áp suất khí nén (0,2÷1,0)Mpa, loại này dùng
phổ biến nhất trong các loại máy móc thiết bị nói chung.
 Loại truyền động áp suất rất cao: trên 1,0Mpa, được dùng trong các trường hợp
đặc biệt như bộ tăng áp của động cơ diesel cỡ lớn, hệ thống khí nén trong máy
bay…
5
4
3
1
2
Bài giảng: Máy xây dựng
Trang 17

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1


1. Trình bày sơ đồ cấu tạo của động cơ và các khái niệm cơ bản của động cơ đốt
trong?
2. Trình bày các chi tiết chính trong hệ thống trục khuỷu thanh truyền và cơ cấu
phối khí?
3. Hãy trình bày chức năng của các hệ thống chính trong động cơ (hệ thống làm
mát, hệ thống bôi trơn, hệ thống cung cấp nhiên liệu)?
4. Hãy trình bày quá trình làm việc của động cơ xăng và diesel 4 kỳ?
5. Hãy trình bày đặc điểm của các loại truyền động dùng trên máy xây dựng?

Bài giảng: Máy xây dựng
Trang 18

Chương 2
MÁY TRỤC VẬN CHUYỂN



2.1. KHÁI NIỆM CHUNG

2.1.1. Công dụng
Máy và thiết bị nâng được dùng để nâng vật liệu, hàng hóa và người lên theo
phương thẳng đứng, đôi khi còn được dùng để di chuyển vật theo phương ngang
nhưng ở cự li ngắn (trong phạm vi nhà máy hoặc công trường). Ví dụ: Các loại cầu
trục, cổng trục…
Trong thực tế, máy và thiết bị nâng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh
vực như:
 Bốc xếp hàng tại các cảng sông, cảng biển, nhà ga, bến xe, nhà ga …
 Lắp ráp thiết bị công nghiệp, lắp đặt đường ống v.v…
 Xây lắp nhà cao tầng
 Bốc dỡ vật liệu xây dựng tại các kho bãi
 Thực hiện các nguyên công phục vụ sản xuất trong các phân xưởng cơ khí, sửa
chữa và các phân xưởng khác.
2.1.2. Phân loại
Dựa vào kết cấu và công dụng, máy và thiết bị nâng được chia thành ba nhóm
chính:
2.1.2.1. Thiết bị nâng đơn giản
Là loại chỉ có một cơ cấu nâng (hạ) vật theo phương thẳng đứng như: Kích, tời,
palăng. Trong đó palăng là loại được treo cố định ở trên cao để nâng vật hoặc làm một
cơ cấu của máy nâng phức tạp ( ví dụ: Cơ cấu nâng của cần trục cầu ).

2.1.2.2. Thang nâng xây dựng
Được đặt cố định tại một chỗ để nâng hạ vật. Hàng và người tham gia xây dựng
công trình được để trên bàn nâng hoặc trong ca bin. Vì vậy, thang nâng thường có hai
loại là thang nâng chở hàng và thang nâng chở hàng và người (còn gọi là thang máy
thi công).
2.1.2.3. Cần trục
Đây là loại điển hình của máy nâng, đang được sử dụng rất phổ biến. Cần trục là
loại máy nâng phức tạp. Tùy theo kết cấu và công dụng, cần trục được chia thành:
a) Cần trục tháp: được dùng để vận chuyển vật liệu và lắp ráp các cấu kiện xây dựng
trong xây dựng nhà cao tầng với không gian phục vụ rộng.
b) Cần trục tự hành vạn năng: là cần trục kiểu cần và di động linh hoạt, cơ động.
Chúng có thể phục vụ trong miền làm việc bất kỳ. Ngoài thiết bị cần trục, trên máy cơ
sở của cần trục tự hành vạn năng còn có thể lắp nhiều thiết bị làm việc khác như các
thiết bị làm việc của máy đào một gầu, thiết bị đóng (hạ) cọc, thiết bị khoan …
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
19

c) Cần trục cột kiểu cần cố định: mà điển hình là cần trục cột buồm. Nó được dùng để
nâng hạ và vận chuyển hàng trong miền diện tích bao của cần trục.
2.1.2.4. Máy trục kiểu cầu
Được dùng để nâng hạ, vận chuyển vật liệu và lắp ráp cấu kiện trong miền làm
việc có hình hộp chữ nhật. Chúng gồm các loại sau:
a) Cầu trục
Thường được dùng trong các nhà máy để xếp dỡ và lắp ráp các cấu kiện xây
dựng cũng như các thiết bị máy móc khác. Sau khi công trình hoàn thành, cần trục cầu
có thể tiếp tục được sử dụng trong việc khai thác các công trình đó.
Bộ phận chính của cần trục cầu là dàn cầu với cơ cấu di chuyển bằng bánh sắt
trên đường ray. Ray đó được đặt trên hai hàng vai cột bê tông cốt thép dọc nhà máy.

Trên dàn cầu, có palăng nâng hạ vật, palăng này được đặt trên xe con di động dọc theo
dàn cầu. Như vậy, vật nâng có thể di động cùng với xe con theo chiều ngang nhà máy,
đồng thời xe con mang vật nâng lại di động cùng với cầu trục dọc nhà máy.
b) Cổng trục
Được dùng để xếp dỡ hàng trong các kho bãi, trong các nhà máy bê tông đúc
sẵn, để lắp ráp các cấu kiện khi xây dựng các nhà máy thủy điện, các công trình cầu…
Kết cấu thép của cổng trục gồm có hai bộ phận chính: Dàn cầu và chân cổng.
Dàn cầu trục được đặt trên hai chân cổng, hai chân cổng này di chuyển trên hai
đường ray. Trên dàn cầu có xe con nâng hạ vật, xe con đó có thể di chuyển dọc theo
dàn cầu nhờ tời và cáp kéo. Đồng thời xe con cũng di chuyển cùng cổng trục.
c) Cầu trục cáp:
Được dùng để vận chuyển vật liệu xây dựng qua thung lũng, lên đỉnh núi cao,
qua sông, suối.
Bộ phận chính của cần trục cáp là hai tháp có kết cấu ống hoặc dàn không gian
và cáp treo được nối với hai đầu của hai tháp. Khoảng cách trung bình giữa hai tháp
thường từ (400 ÷ 500)m, có thể lên đến 1000(m).
Cáp treo của cần trục cáp là loại cáp thép chuyên dùng được bao bọc một lớp vỏ
đặc biệt để cáp có bề mặt nhẵn, tròn đều và không rỉ, đảm bảo cho xe con mang vật
nâng (hoặc cabin chở người) có thể di chuyển dễ dàng trên cáp. Hiện nay, ở nước ta đã
sử dụng cáp treo để vận chuyển người từ chân núi lên đỉnh núi cao như ở Yên Tử,
Chùa Hương Tích, Đà Nẵng,…
2.1.3. Các thông số cơ bảng của máy nâng
Các thông số kỹ thuật cơ bản của các loại máy nâng gồm:

Hình 2.1: Các thông số cơ bản và đường đặc tính tải trọng của cần trục kiểu cần
Bài giảng: Máy xây dựng
Trang 20

2.1.3.1. Sức nâng
Được ký hiệu là Q, đơn vị tính là tấn, là trọng lượng của hàng (vật nặng) lớn nhất

mà máy nâng có thể nâng được ở tầm với đã cho. Nói chung khi tăng tầm với, sức
nâng giảm, sức nâng đạt đến cực đại khi tầm với nhỏ nhất.
2.1.3.2. Mô men tải M
T
(T.m)
Là tích số giữa sức nâng và tầm với. Mô men tải có thể là không đổi hoặc thay
đổi theo tầm với.
2.1.3.3. Tầm với R (m)
Là khoảng cách từ tâm quay của cần trục đến tâm của móc câu treo hàng, hoặc
khẩu độ L đối với cầu trục, cổng trục, đơn vị tính là m.
2.1.3.4. Chiều cao nâng móc câu lớn nhất H, (m):
Là khoảng cách từ mặt nền máy đứng đến tâm móc câu ở vị trí làm việc cao nhất.
Khi nâng hạ cần thì chiều cao nâng thay đổi phụ thuộc vào tầm với.
Quan hệ giữa sức nâng, tầm với và chiều cao nâng móc câu được biểu thị bằng
đường đặc tính tải trọng (Hình 2.1b).
2.1.3.5. Khả năng vượt dốc của cần trục, (%):
Là độ dốc dọc theo đường di chuyển mà cần trục có thể vượt qua.
2.1.3.6. Trọng lượng máy nâng, G
j
(T):
Là trọng lượng bản thân các bộ phận của máy nâng.
2.1.3.7. Tốc độ làm việc của máy nâng gồm:
 Tốc độ nâng hạ hàng (m/s).
 Tốc độ thay đổi tầm với (m/s).
 Tốc độ quay cần trục (vòng / phút).
 Tốc độ di chuyển (m/s)
2.1.3.8. Kích thước bao:
Là kích thước lớn nhất theo các chiều rộng, dài, cao (m) của máy
2.1.4. Năng suất của máy nâng
Năng suất sử dụng của máy nâng tính cho một giờ làm việc như sau:

N
Q
= n. Q. k
t
. k
Q
(tấn/ giờ) (2.1)

Ở đây:
n  Số chu kỳ làm việc của máy trong một giờ, được tính như sau:
n =
T
3600

T  Thời gian của một chu kỳ làm việc (giây)
T = T
1
+ T
2
T
1
 Thời gian làm việc của các bộ máy trong máy nâng
T
2
 Thời gian làm việc thủ công để tháo dỡ móc câu, điều chỉnh và
đưa vật vào vị trí
k
Q
 Hệ số sử dụng tải trọng, k
Q

< 1
k
t
 Hệ số sử dụng thiết bị theo thời gian, k
t
< 1
Q  Sức nâng của máy (tấn)
K
Q
=
Qm
Q
i
.
=
Q
Q
tb

Q
i
 Tổng khối lượng các mã hàng đã được nâng thực tế
m  Số mã hàng
Q
tb
 Trọng lượng trung bình của các mã hàng đã nâng.
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
21

Khi cần trục đã lắp gầu ngoạm để xếp dỡ hàng rời, thì Q
tb
được tính như sau:
Q
tb
= V.

.
(Tấn)
Ở đây:
V  Dung tích của gầu ngoạm (m
3
)


 Tỷ trọng của vật liệu rời (tấn / m
3
)


 Hệ số đầy gầu (Tra theo bảng)

2.2. CÁC CỤM VÀ CHI TIẾT CƠ BẢN CỦA MÁY NÂNG

2.2.1. Khái niệm về truyền động cáp
Truyền động cáp gồm có tời kết hợp với palăng cáp để nâng (hạ) vật theo phương
đứng hoặc kéo xe con mang vật nâng di chuyển theo phương ngang. Đôi khi, người ta
còn dùng truyền động cáp để dẫn động cơ cấu quay của một số loại máy xây dựng.
Sơ đồ truyền động cáp đơn giản để nâng vật được thể hiện trên (Hình 2.2)

1. Tang nâng vật
2. Các puly đổi hướng
cáp nằm ngoài palăng
3. Palăng cáp nâng vật
4. Cáp thép
5. Cụm puly di động của
palăng

Hình 2.2: Truyền động cáp
Các bộ phận chính của truyền động cáp gồm có: Cáp thép, các puly cố định và di
động, tang cuốn cáp, palăng cáp,…
2.2.2. Cáp thép
Cáp thép là chi tiết rất quan trọng, được sử dụng trong hầu hết các máy nâng. Các
yêu cầu chung đối với cáp là:
 An toàn trong sử dụng
 Độ mềm cao, dễ uốn cong, đảm bảo độ nhỏ gọn của cơ cấu và của máy
 Đảm bảo độ êm dịu, không gây ồn khi làm việc trong cơ cấu và máy nói chung
 Trọng lượng riêng nhỏ, giá thành thấp
 Đảm bảo độ bền lâu, thời hạn sử dụng lớn.
Đặc điểm cấu tạo chung của thép được thể hiện trên (Hình 2.3). Cấu tạo của cáp
gồm:
Cáp thép được bện từ những sợi thép cacbon tốt bằng các thiết bị chuyên dùng.
Các sợi dây thép này được chế tạo bằng công nghệ kéo nguội có đường kính từ 0,5 đến
(2÷3) mm và giới hạn bền kéo cao: (1400 ÷ 2000) N/mm
2
. Bên ngoài các sợi dây thép
được tráng lớp kẽm để chống rỉ, tuy nhiên sợi thép sau khi tráng kẽm có độ bền giảm
đi 10%. Cần lưu ý rằng, sử dụng những sợi thép có giới hạn bền tính toán theo kéo nhỏ
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang 22

để bện cáp sẽ dẫn đến cáp có đường kính lớn, còn dùng sợi thép có giới hạn bền tính
toán theo kéo lớn thì cáp sẽ có độ cứng lớn làm giảm thời hạn sử dụng cáp. Vì vậy nên
dùng sợi thép có giới hạn bền tính toán theo kéo từ (1600 ÷ 1800) N/mm
2
để bện cáp
2.2.2.1. Các loại cáp thép:
Phương pháp bện cáp có ảnh hưởng lớn đến độ uống cong, độ bền và độ bền lâu
của cáp.
a) Theo số lớp cáp bện, cách bện có những loại cáp sau:
 Cáp bện đơn:
Do nhiều sợi thép bện quanh một sợi ở giữa làm lõi (Hình 2.3a). Loại này có độ
cứng lớn nên thường dùng để treo, buộc. Loại cáp bện đơn có lớp bọc kín bên ngoài
có ưu điểm là: Bề mặt trơn, chịu được tải trọng xô ngang và chống gỉ tốt nên được
dùng làm cáp treo chịu tải trọng cần trục cáp (Hình 2.3b).
 Cáp bện kép:
Gồm các dánh là các cáp bện đơn và các dánh được bện quanh một lõi (Hình
2.3c). Vật liệu làm lõi cáp có ảnh hưởng đến độ cứng của cáp . Đối với cáp cuốn lên
tang nhiều lớp cáp vói dung lượng lớn, để giảm biến dạng của cáp do các lớp cáp đè
lên nhau có thể dùng cáp lõi thép. Tuy nhiên trong trường hợp này đường kính tang và
các puly dẫn cáp rất lớn. Với cáp làm việc trong môi trường nhiệt độ cao, người ta
thường dùng cáp lõi amiăng. Đa số các trường hợp khác người ta dùng cáp lõi đay với
ưu điểm là cáp có độ uốn cong tốt và khả năng tự bôi trơn tốt hơn. Trên (Hình 2.3c) là
mặt cắt của loại cáp lõi đay với 8 và 6 dánh. Thông dụng nhất là cáp bện kép với 6
dánh cáp.
 Cáp bện ba lớp:
Gồm các cáp bện kép, được coi là dánh, được bện quanh lõi một lần nữa (Hình
2.3d). Do có nhiều lõi nên cáp bện ba lớp mềm hơn cáp bện kép, song chế tạo phức tạp
hơn, giá thành cao và các sợi thép trong cáp quá bé dễ bị đứt do mòn. Cáp bện ba

thường được dùng trong các thiết bị phục vụ cho công tác lắp dựng cần trục.

Hình 2.3: Cấu tạo cáp thép
Nhìn chung cáp bện kép là cáp được sử dụng rộng rải nhất trong đó loại cáp
bện kép lõi đay với 6 dánh cáp là thông dụng hơn cả.
b) Theo chiều bện các sợi thép và các dánh tạo thành cáp
 Cáp bện xuôi:
Là cáp có các sợi thép trong dánh bện cùng chiều với chiều bện của các dánh
quanh lõi (Hình 2.4b). Các sợi thép tiếp xúc với nhau tương đối tốt nên loại này tương
đối mềm và tuổi thọ cao song dễ bị bung ra và lại có xu hướng xoắn lại, nhất là khi
treo vật trên một sợi cáp. Vì vậy cáp bện xuôi thường chỉ dùng vào việc nâng vật theo
dẫn hướng trong các loại thang nâng, tời kéo.
Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
23


Hình 2.4: Các cách bện cáp thép
 Cáp bện chéo:
Là cáp có chiều bện của các sợi thép trong dánh ngược với chiều bện của các
dánh quanh lõi (Hình 2.4a). Loại này có độ cứng lớn, tuổi thọ không cao nhưng khó bị
bung ra và không bị xoắn nên an toàn trong sử dụng. Cáp bện chéo được dùng nhiều
trong các loại cần trục, đặc biệt khi dùng để nâng gầu ngoạm.
 Cáp bện hỗn hợp:
Là cáp mà các sợi thép trong một số dánh được bện xuôi, trong các dánh khác thì
bện chéo. Loại này tuy khó chế tạo nhưng có ưu điểm của cả hai loại cáp bện xuôi và
bện kép.
- Cáp có tiếp xúc điểm là loại có đường kính các sợi thép trong dánh bằng nhau,
hai lớp sợi thép cuốn trong dánh có bước bện khác nhau nên giữa các sợi thép có

tiếp xúc điểm với nhau (Hình 2.4c). Do tiếp xúc điểm nên khi cáp bị cuốn cong,
các sợi thép đè lên nhau với áp lực lớn và giữa các sợi thép có ma sát làm chúng
chóng mòn, dễ bị đứt.
- Cáp có tiếp xúc đường (Hình 2.4d) là loại cáp do những sợi thép có đường kính
khác nhau bện thành dánh với các lớp bện có bước bện bằng nhau làm các sợi kề
nhau tiếp xúc với nhau trên suốt chiều dài. Đường kính khác nhau của các sợi
thép trong dánh tạo điều kiện cho chúng xếp đầy tiết diện cáp. Loại này khắc
phục được những nhược điểm của loại cáp có tiếp xúc điểm. Các sợi thép nhỏ và
lớn trong dánh được sử dụng hợp lý vừa đảm bảo độ mềm của cáp vừa đảm bảo
độ bền, độ bền lâu của cáp.
2.2.2.2. Tính chọn và sử dụng cáp thép
Vì cáp là chi tiết tiêu chuẩn, nên trong thực tế chỉ tính toán để chọn cáp theo tải
trọng kéo đứt.
Cáp thép được chọn theo điều kiện sau:
S
max
. n ≤ S
đ
(2.2)

Trong đó:
S
max
- Lực căng cáp tính toán lớn nhất trong quá trình làm việc không kể đến các
tải trọng động (kG)
S
đ
– Tải trọng phá hỏng do nhà chế tạo xác định và cho trong bảng cáp tiêu chuẩn
tùy thuộc vào loại cáp, đường kính cáp, và giới hạn bền của vật liệu sợi thép (kG).
n - Hệ số an toàn bền của cáp được tra theo tiêu chuẩn tùy theo loại máy và chế

độ làm việc (n lấy không nhỏ hơn giá trị trong tiêu chuẩn).
Giá trị n có thể tham khảo ở bảng dưới đây:


Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
24

Phạm vi sử dụng cáp
Kiểu dẫn động và chế độ
làm việc của máy
Hệ số an toàn bền n
Cáp nâng ở các máy trục
Dẫn động bằng tay 4,5
Dẫn động bằng máy 5÷6
Cáp gầu ngoạm Dẫn động bằng máy 5÷6
Cáp của tời chở người
(thang máy)
Dẫn động bằng máy
9
2.2.3. Puly
Puly là bánh xe có rãnh để cáp vòng qua khi cần thay đổi hướng cáp hoặc thay
đổi lực căng của cáp
Tùy theo công dụng, có hai loại puly được dùng trên máy nâng – vận chuyển:
 Puly cố định để đổi hướng cáp (Hình 2.5a):
Trong trường hợp này lực căng cáp:
 Puly di động để giảm lực căng cáp (Hình 2.5b)
Lực căng cáp: Trong đó η
pl

– Hiệu suất của puly.
Ngoài ra còn có puly cân bằng được dùng trong các palăng cáp.

Hình 2.5: Cấu tạo puly
Các thông số cơ bản của puly gồm có (Hình 2.5c):
 Chiều sâu h của rãnh đặt cáp phải đảm bảo sao cho cáp không bị tuột ra khỏi
rãnh puly khi vật nâng bị lắc hoặc quay trong quá trình nâng (hạ). Để thỏa mãn
điều kiện đó thì h = (1,5 ÷ 2,5)d
c
, Trong đó: d
c
– đường kính cáp
Một số trường hợp đặc biệt, ví dụ: puly ở đầu cần của các loại cần trục, máy đào
gầu dây hoặc máy đào gầu ngoạm điều khiển bằng cáp, thường có rãnh sâu hơn: h=5d
c

 Góc nghiêng giữa hai thành nghiêng của rãnh puly: φ = 40
0
÷ 60
0
. Khi = 60
0

thì góc lệch  cho phép giữa cáp và mặt phẳng puly là  = 6
0
.
 Đáy rãnh puly là một cung tròn bán kính: r = (0,5 ÷ 0,6)d
c

 Độ mở hay chiều rộng phía trên của rãnh puly: b = (2 ÷ 2,5)d

c

Bài giảng: Máy xây dựng

Trang
25

Puly dùng trong máy xây dựng có chế độ làm việc nhẹ và trung bình được đúc từ
gang xám. Khi chế độ làm việc nặng và rất nặng thì puly được đúc từ thép đúc.
2.2.4. Tang
Tang được dùng để cuốn cáp, biến chuyển động quay của tang thành chuyển
động tịnh tiến của cáp, đồng thời truyền lực tới cáp và các bộ phận khác.
Tang có nhiều hình dạng khác nhau, nhưng được dùng phổ biến trên máy xây
dựng là tang hình trụ, Trên tang có thể dùng để quấn một lớp cáp (Hình 2.6b) hoặc
nhiều lớp cáp (Hình 2.6a).
Khi tang quấn một lớp cáp thì bề mặt trụ của tang được chế tạo rãnh (Hình 2.6b)
để cho cáp nằm vào đó, các vòng cáp không tiếp xúc với nhau, đồng thời tăng diện tích
tiếp xúc giữa cáp và tang, tránh hiện tượng cáp bị trượt dọc theo bề mặt tang. Nhờ vậy,
cáp không bị ăn mòn và tăng tuổi thọ cho cáp.
Tang quấn nhiều lớp cáp (Hình 2.6a) có bề mặt trơn nhẵn, để quấn được nhiều
lớp cáp thì hai bên tang có thành đứng để các lớp cáp phía trên không bị trượt ra ngoài.
Loại này thường được sử dụng khi dung lượng cáp cần cuốn lớn, như tang cuốn cáp
nâng hạ hàng của cần trục.

Hình 2.6: Cấu tạo của tang
2.2.5. Pa lăng cáp
2.2.5.1. Công dụng và phân loại palăng cáp
Palăng cáp là một hệ thống gồm các puly cố định và di động được nối với nhau
bằng cáp để giảm lực căng cáp so với lực kéo của hệ thống hoặc tăng tốc độ kéo của
hệ thống so với tốc độ cáp.

Thông số cơ bản đặc trưng cho palăng cáp là bội suất, kí hiệu là a, được định
nghĩa như sau:
Bội suất của palăng đó là tỷ số giữa vận tốc đầu dây quấn lên tang và vận tốc
nâng vật, và được xác định theo công thức sau:

a =
ng
tg
V
V

(2.3)

Ở đây:
V
tg
 Vận tốc đầu dây cuốn lên tang (m/s)
V
ng
 Vận tốc nâng vật (m/s)