tính toán cơ cấu quay dàn ngang

tính toán cơ cấu quay dàn ngang
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẦU BÊ
TÔNG Ở NƯỚC TA
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC LOẠI CẦU BÊ TÔNG.
Trong khoảng hai thập kỷ qua, cơ sở hạ tầng GTVT đã được đầu tư xây
dựng với một khối lượng rất lớn, trong phạm vi cả nước. Nhiều tuyến đường giao
thông huyết mạch đã được sửa chữa nâng cấp hay xây dựng mới. Trên các tuyến
đường đó, rất nhiều cầu đã được xây dựng mới hoặc được xây dựng để thay các
cầu, phà cũ không đáp ứng được năng lực giao thông hiện tại và trong tương lai.
Do tính cạnh tranh về giá thành của vật liệu bê tông, nên hầu hết các cầu đường
bộ ở Việt Nam được xây dựng gần đây là cầu bê tông. Cho đến nay, số lượng cầu
BTCT và BTCTDƯL đã được xây dựng ở Việt Nam chiếm một tỷ lệ rất lớn, với
ưu thế gần nh tuyệt đối so với cầu thép.
Mặc dù, kết cấu BTCT đòi hỏi yêu cầu duy tu, bảo dưỡng Ýt hơn so với kết cấu
thép, tuy nhiên nó vẫn cần được kiểm tra thường xuyên để sớm phát hiện và khắc
phục các nguyên nhân gây hư hỏng cho vật liệu và kết cấu công trình. Do số
lượng cầu bê tông rất nhiều vả trải nhiều trên các quốc lộ, các vùng miền của đất
nước, nên công việc của người kiểm tra, duy tu, bảo dưỡng cầu trở nên vất vả
hơn rất nhiều. Hơn nữa, do ứng dụng nhiều công nghệ tiên tiến vào lĩnh vực xây
dựng cầu, các cầu BTCT và BTCTDƯL đã vượt dược khẩu độ nhịp khá lớn, kèm
theo đó chiều rộng cầu và chiều cao dầm cũng khá lớn. Nh vậy mỗi lần kiểm tra,
duy tu, bảo dưỡng, công việc của người thực hiện sẽ rất khó khăn và đòi hỏi hệ
thống dàn giáo cũng rất phức tạp. Vì vậy người kiểm tra cầu rất cần những hệ
thống dàn giáo kiểm tra cầu cơ động, gọn nhẹ để giảm sức lao động, đảm bảo an
toàn và nâng cao sức lao động. Hệ thống dàn giáo cơ động đó chính là xe kiểm
tra cầu, có thể cơ động và có hệ thống dàn giáo có thể tiếp cận được các vị trí cần
kiểm tra một cách nhanh chóng và an toàn.

1
ĐÓ chế tạo dàn giáo đặt trên xe kiểm tra cầu, cần thiết phải khái quát được
các đặc điểm chung của các cầu bê tông đã, đang và sẽ xây dựng ở Việt Nam, từ

đó xác định yêu cầu cơ bản đối với hệ dàn giáo đặt trên xe. Việc chế tạo một xe
kiểm tra cầu đáp ứng được tất cả các dạng loại cầu trên cả nước là chuyện không
tưởng. Do vậy việc chúng ta hướng đến chế tạo xe kiểm tra cầu đáp ứng được
việc kiểm tra một phần lớn các cầu đã là thành công và đó cũng là mục tiêu để
chúng ta thực hiện.
1.2. KHÁI QUÁT CÁC ĐẶC ĐIẺM CHUNG CỦA CẦU BTCT Ở VIỆT Nam.
1.2.1. Thông tin cơ bản về đặc điểm công trình
Theo hồ sơ lý lịch quản lí cầu do cục đường bộ Việt Nam ban hành, có
nhiều mục dữ liệu chuẩn để thông tin đầy đủ về các loại đặc điểm của một công
trình cầu. Tuy vậy, với mục đích xác định yêu cầu đối với xe kiểm tra, chóng ta
chỉ cần quan tâm đến ba mục dữ liệu chính sau để khái quát được các đặc điểm
chung.
Về dạng cầu
- Cầu dầm giản đơn
- Cầu bản liên tục
- Cầu bản giản đơn
- Cầu dầm hẫng mút thừa
- Câu dầm hẫng dầm đeo
- Cầu dầm liên tục chiều cao không đổi
- Cầu dầm liên tục chiều cao thay đổi
- Cầu khung tĩnh định
- Cầu khung siêu tĩnh
- Cầu khung hẫng dầm đeo
- Cầu dây văng
- Cầu vòm
Về dạng dầm chủ
- Bản BTCT

2
- Bản BTCT DƯL

- Dầm T BTCT
- Dầm chữ Π BTCT
- Dầm I BTCT
- Dầm T ngược BTCT
- Dầm hộp BTCT
- Dầm T BTCT DƯL
- Dầm T ngược BTCT DƯL
- Dầm super T BTCT DƯL
- Dầm I BTCT DƯL
- Dầm hộp BTCT DƯL
VÒ đặc điểm cấu tạo mặt cầu
- Mặt cầu có gờ (hoặc lan can) phân cách giữa phần đường xe chạy và phần
đường người đi bộ.
- Mặt cầu không có gờ (hoặc lan can) phân cách giữa phần đường xe chạy và
phần đường người đi bộ, chỉ có vạch sơn phân giới.
- Cầu có đèn chiếu sáng và không có đèn chiếu sáng
- Câu đơn và cầu đôi.
1.3. THỐNG KÊ MỘT SỐ CẦU ĐIỂN HÌNH
Trên cơ sở các mục thông tin cơ bản, thống kê một số cầu điển hình trong
các dạng cầu nêu trên và đưa ra các kích thước cơ bản cần xem xét.

3
ST
T
Tên cầu,
địa điểm
Phần
cầu
Dạng cầu Dạng dầm Sơ đồ phân nhịp Chiều
dài (m)

Chiều
rộng mặt
cầu
Kích thước yêu cầu
Tầm
với
Chiều
cao
Chiều
rộng
1 Cầu nút vọng
Hà nội
Cầu
chính
Dầm bản
liên tục
Bản BTCT
DƯL
(8x30) 240 16 0.5 2.5 8
2 Cầu nót Mai
dịch
Hà nội
Cầu
chính
Dầm bản
liên tục
Bản BTCT
DƯL
10x24 240 24 0.5 2.2 12
3 Nút Chương

Dương
Hà nội
Cầu
chính
Dầm bản
liên tục
Bản BTCT
DƯL
14.3 0.5 2 7.15
4 Cầu Thăng
Long
Hà nội
Cầu dẫn Dầm giản
đơn
Dầm T
BTCT
DƯL
20.60 2 3 10.3
5 Cầu Đuống
Hà nội
Cầu
chính
Dầm liên
tục chiều
cao thay
đổi
Dầm hộp
BTCT
DƯL
65+7x100+65 830 14.7 2.35 7 7.35

4
6 Cầu Tân Đệ
Thái Bình
Cầu
chính
Cầu dẫn
Dầm liên
tục chiều
cao thay
đổi
Dầm giản
đơn nối
liên tục
Dầm hộp
BTCT
DƯL
Dầm super
T BTCT
DƯL
7 + 3x120 +77.8
39 +4x40 +8x40 +
39
508
558
16.6 3.5 7.7 8.3
7 Cầu Non
Nước
Ninh Bình
Cầu

chính
Cầu dẫn
Dầm liên
tục chiều
cao thay
đổi
Dầm liên
tục chiều
cao
không
đổi
Dầm hộp
BTCT
DƯL
Dầm hộp
BTCT
DƯL
52 + 85 + 52
2x42 + 2x42
189
168
12 0.5 6.2 6

5
8 Cầu An
Dương
Hải Phòng
Cầu
chính
Dầm liên

tục chiều
cao thay
đổi
Dầm hộp
BTCT
DƯL
606 + 100 + 60 220 11 1.5 7 5.5
9 Cầu Hoà Bình Cầu
chính
Dầm liên
tục chiều
cao thay
đổi
Dầm hộp
BTCTDƯ
L
65 + 102 + 65 232 13.5 2.25 7.2 6.75
10 Cầu Hiền
Lương
Cầu
chính
Dầm liên
tục chiều
cao
không
đổi
Dầm hộp
BTCT
DƯL
30.75 + 4x42 +

30.75
244 12 2 3.7 6


6
CHƯƠNG2 : GIỚI THIỆU VÀ LỰA CHỌN
PHƯƠNG ÁN.
2.1. YÊU CẦU KĨ THUẬT CỦA THIẾT BỊ KIỂM TRA MẶT DƯỚI CẦU
Đa số các cầu có gờ chắn xe để phân cách phần đường cho xe chạy với
phần đường dành cho người đi bộ và xe thô sơ. Chính đặc điểm này làm cho phần
tay hẫng của xe kiểm tra cầu phải tương đối dài thì mới có thể sử dụng được cho
nhiều cầu khác nhau. Tuy nhiên, đối với một số cầu có cao độ mặt đường xe chạy
và cao độ mặt đường xe thô sơ bằng nhau, đồng thời gờ phân cách giữa hai phần
đường thấp thì xe kiểm tra cầu có thể chạy sát vào lan can ngoài cùng của cầu.
Còn những cầu có cao độ mặt đường xe chạy và cao độ mặt đường xe thô sơ khác
nhau hoặc giải phân cách giữa hai phần đường cao thì giải pháp cho xe chạy vào
sát lan can ngoài cùng của cầu là không thực hiện được.
-Loại xe kiểm tra cầu sử dụng hệ thống dàn kiểm tra chỉ thích hợp cho các
loại cầu có kết cấu dầm, khung, bản…; còn đối với kết cấu nhịp của cầu treo dây
văng thì sẽ gặp khó khăn bởi khoảng cách giữa các dây khá dày và độ xiên của
dây văng. Vì vậy loại kết cấu này nên sử dụng loại xe kiểm tra giống xe kiểm tra
điện
Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị kiểm tra:
Với loại xe kiểm tra có dàn giáo, kết cấu dàn giáo thường được cấu tạo bởi 3 bộ
phận chính :
-Tay đỡ hệ thống dàn giáo: được đặt trên xe cơ sở, có đối tượng để giữ ổn định và
có thể quay quanh trục công tác.
-Dàn đứng : có thể trượt dọc trên hệ thống trượt để nâng hạ dàn giáo .
-Dàn công tác : có thể quay quanh đầu dàn đứng và tiếp cận vị trí kiểm tra .
Để chế tạo dàn giáo đặt trên xe kiểm tra, cần phải xác định các thông số về

kích thước của càu liên quan đến điều kiện cơ động của dàn giáo nh sau:

7
- Khoảng cách từ mép trong giải phân cách giữa đường xe chạy và đường
người đi bộ đến mép ngoài bề rộng mặt cầu - để xác định chiều dài tay đỡ
hệ thống dàn giáo
- Chiều cao từ đỉnh lan can ngoài cùng đến đáy dầm ở vị trí sâu nhất để xác
định chiều sâu nâng hạ của dàn đứng
- Một nửa chiều rộng mặt cầu để xác định chiều dài và tầm hoạt động của
dàn công tác
Theo số liệu thống kê một số cầu điển hình kiến nghị các kích thước chủ yếu như
sau:
- Tay đỡ hệ thống dàn giáo: 3.5m
- Dàn đứng :8m
- Dàn công tác :12m
2.2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ MÁY NƯỚC NGOÀI.
2.2.1. Thiết bị của hãng Aspen Aerials là loại cần hộp với ca bin kiểm tra thiết kế
cho 2 người làm việc có tầm vươn từ 9,42 đến 22,8 m. Đó là những thiết bị UB
30 (Hình 2.1), UB 50 (Hình 2.2), UB 60 (Hình 2.3).

Hình 2.1. Thiết bị UB 30 của hãng Aspen Aerials

Hình 2.2. Thiết bị UB 40 của hãng Aspen Aerials
Giải pháp về kết cấu của những thiết bị của hãng Aspen Aerials đặc trưng
bởi việc không sử dụng đối trọng đặt trên sát xi của xe cơ sở. Toàn bộ đối trọng
của thiết bị được lắp trên mâm quay. Với giải pháp này, thiết bị của hãng Aspen
Aerials không cần có hệ chân chống cơ động.

Hình 2.3. Thiết bị UB 60 của hãng Aspen Aerials

8
Loại cần hộp có chiều vươn phía dưới bề mặt cầu 22.8 m là loại vươn dài
nhất hiện nay của thiết bị Aspen Aerials và loại này được kí hiệu A – 75 (Hình
2.4)
Loại A – 75 có 4 cần riêng biệt, trong đó cần hộp kéo dài với 3 đoạn. thiết bị A –
75 có thể vươn sâu đến 25.84 m để kiểm tra các mố, trụ cầu và vươn xa đến
13.68 m tính từ mặt cầu.

Hình 2.4. Thiết bị A 70 của hãng Aspen Aerials
Ngoài những loại thiết bị kiểu cần hộp, hãng Aspen Aerials còn có thiết bị
kiểu cần kiểu dàn. Ví dụ cho loại cần dàn là thiết bị P – 33 ( Hình 2.5).

Hình 2.5. Thiết bị P- 33 của hãng Aspen Aerials
2.2.2 Thiết bị của hãng Hydra Platforms
Thiết bị kiểm tra thông dụng của hãng Hydra Platforms là loại thiết bị cần
kiểu dàn. những loại thiết bị này được giới thiệu trên hình 1.6. Thiết bị của Hydra
Platforms cho phép hạ dàn công tác đến độ sâu 5.47 m tính từ mặt cầu. Cơ cấu
quay của thiết bị Hydra Platforms có thể thực hiện được góc quay đến 180°. Với
giải pháp này, thiết bị của Hydra Platforms có thể kiểm tra được phía bên kia của
trụ cầu mà không cần phải di chuyển lùi.
Ngoài những loại thiết bị tự hành, Hydra Platforms còn giới thiệu loại thiết bị kéo
theo với kết cấu đơn giản dùng cho việc kiểm tra những loại cầu có chiều rộng
mặt cầu nhỏ ( Hình 2.7).

Hình 2.6. Thiết bị tự hành của hãng Hydra Platforms

Hình 2.7. Thiết bị kiểm tra dạng kéo theo của hãng Hydra Platforms
2.2.3. Thiết bị của hãng Moog.
Moog là hãng của Đức nổi tiếng trên thế giới với nhiều loại thiết bị kiểm
tra mặt dưới cầu đa dạng bao gồm cả loại có ca bin và loại có dàn công tác.

9
Thiết bị có dàn công tác tải trọng thông dụng được hãng Moog phân thành 5 loại
bao gồm các thiết bị có tầm vươn từ 4.56 đến 14 m. Thiết bị loại này có tải trọng
đến 1057 KG tại dàn chính và 528 KG ở dàn kéo dài. Một trong những thiết bị có
dàn công tác tải trọng thông dụng là thiết bị MBI 140- 1,4/ S được giới thiệu trên
hình 2.8

Hình 2.8. Thiết bị MBI 140- 1,4/ S của hãng Moog
Thiết bị có dàn công tác tải trọng cao được hãng Moog phân thành 4 loại
bao gồm các thiết bị có tầm vươn từ 15.8 đến 20.9 m với chiều sâu hạ dàn đứng
đến 9.7 m
Mét trong những thiết bị có dàn công tác tải trọng cao là thiết bị MPG 180- 6
được giới thiệu trên hình 2.9.
Hãng Moog hiện sản xuất 2 loại thiết bị có ca bin với tầm vươn ca bin 12.6 và
16.1 m. Thiết bị có ca bin của hãng Moog có tầm hoạt động linh hoạt. Ca bin có
thể vươn cao 18 m trên bề mặt cầu và vươn sâu đến 16.6 m dưới sàn cầu.
Mét trong những thiết bị có ca bin là thiết bị MBL 1200 T / MBL 1600 T được
giới thiệu trên hình 2.10

Hình 2.9. Thiết bị MPG 180 – 6 của hãng Moog
Thiết bị của hãng Moog có thể là loại tự hành lắp đặt trên xe ô tô chuyên
dùng hoặc là loại thiết bị kéo theo.

Hình 2.10. thiết bị MBL 1200 T / MBL 1600 T của hãng Moog
2.2.4 Thiết bị của hãng Paxton Mitchell
Hãng Paxton Mitchell chế tạo thiết bị kiểm tra mặt dưới cầu bao gồm cả
loại có ca bin và loại có dàn công tác. Hiện tại, hãng sản xuất 3 loại nhãn hiệu
Snooper 140 (Hình 2.11), Snooper 230 (Hình 2.12) và Snooper 260 (Hình 2.13)

Hình 2.11 Thiết bị Snooper 140 của Paxton Mitchell

10
Loại Snooper 140 có dàn công tác với chiều dài 4.1 m, khi kéo dài nó đạt
đến 8.5 m. Cơ cấu quay của thiết bị này thực hiện được góc quay 360°. Giải pháp
kết cấu thiết bị Snooper 140 rất đặc biệt bởi dàn công tác được liên kết với kết
cấu kiểu hộp (Hình 2.8). Nhờ giải pháp này, thiết bị của Paxton Mitchell vừa gọn
lại vừa thoả mãn được yêu cầu kiểm tra cùng một lúc dọc theo chiều rộng phía
dưới của cầu.

Hình 2.12. Thiết bị Snooper 230 của Paxton Mitchell
Loại Snooper 230 và Snooper260 là loại có ca bin với tầm vươn ca bin 9.7
m và 18.24 m

Hình 2.13. Thiết bị Snooper 260 của hãng Paxton Mitchell
2.3. CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CHẾ TẠO TRONG NƯỚC.
2.3.1 Quan điểm chung được đặt ra khi thiết kế, chế tạo :
Phải đảm bảo tính tiên tiến về trình độ kĩ thuật cũng như những đòi hỏi
nghiêm ngặt về kĩ thuật an toàn của thiết bị khi di chuyển cũng như khi làm việc.
Các nguyên lí về kết cấu, truyền, dẫn động, điều khiển cũng nh kiểu dáng phù
hợp với xu hướng chung của kĩ thuật tiên tiến.
Không quan niệm rằng việc chế tạo trong nước là tự chế tạo toàn bộ thiết
bị, khái niệm tự chế tạo trong nước ở đây được hiểu là:
- Thiết bị được thiết kế, chế tạo tại Việt Nam và mang thương hiệu Việt
Nam.
- Tận dụng tối đa tiềm năng sẵn có trong nước về gia công, chế tạo, vật
tư….để có thể hạ giá thành tối đa
- Có thể nhập ngoại các vật tư, linh kiện, các chi tiết.
- Các côm chi tiết hoặc các bộ phận đồng bộ mà trong nước không hoặc
chưa có khả năng chế tạo nhàm tối ưu tính năng của thiết bị cũng nh rút

ngắn được thời gian nghiên cứu để có sớm đưa thiết bị vào ứng dụng trong
thực tế.

11
- Tiến hành trong bước và thận trọng để kịp thời khắc phục những khiếm
khuyết bộc lộ từ khâu thiết kế cũng nh chế tạo, đặc biệt lưu ý tính đồng bộ
của thiết bị được khai thác trong nước hoặc nhập ngoại.
2.3.2. Những chỉ tiêu kinh tế- kĩ thuật cơ bản để lựa chọn chế tạo trong nước
những cụm chi tiết của xe chuyên dùng tự hành kiểm tra mặt dưới cầu bê tông.
Xuất phát từ chỉ tiêu chung của xe chế tạo trong nước được đặt ra cho đề
tài là : Xe có tính năng kĩ thuật tương đương với xe được nhập ngoại nên chỉ tiêu
kinh tế, kĩ thật của các bộ phận được chế tạo trong nước cũng như các bộ phận
được nhập ngoại được định hướng như sau:
Việc chế tạo các thiết bị trong nước cho dù có nhập ngoại một số linh kiện
là việc làm hết sức cần thiết. Tuy nhiên việc lựa chọn các chi tiết hoặc các cụm
chi tiết nào chế tạo trong nước là điều cần được cân nhắc.
Xuất phát từ phân tích ở những phần trước có thể nhận thấy rằng nền cơ khí ở
nước ta đã có những tiến bộ đáng kể.
- Về vật liệu: Mặc dù nhiều loại phôi và các loại thép hình chưa được sản
xuất phổ biến song đã bắt đầu được chú ý và tong bước được sản xuất trên
cơ sở nhập phôi từ nước ngoài.
- Điều quan trọng là việc thử thành phần hoá lí của thép đến nay không còn
là vấn đề khó khăn (kể cả thử nhanh), do vậy có thể hoàn toàn yên tâm khi
kiểm tra vật liệu.
- Về việc sản xuất kết cấu thép đã có những đầu tư rất đáng kể để nâng cao
trình độ và năng lực sản xuất trên cả 3 phương diện: thiết bị cắt, thiết bị
hàn cùng đồ gá chuyên dụng và các thiết bị đo kiểm tra hiện đại (kiểm tra
bằng siêu âm, chụp bằng tia X ). hiện nay thiết bị tự động hàn có khí bảo
vệ (hàn TIG, MIG, MAG ) đã dần trở thành phổ biến ở các công ty sản
xuất (nh LILAMA, COMA, cơ khí Đông Anh…). Do vậy, xét về mặt chất

lượng kĩ thuật cũng nh chỉ tiêu về kinh tế kể cả đơn vị nước ngoài đã hoàn
toàn chấp nhận.

12
- Về gia công các chi tiết truyền động cơ khí nh bánh răng, xích, đĩa xích có
trọng lượng không lớn, tạo phôi, gia công cắt gọt, nhiệt luyện đã trở thành
mặt hàng truyền thống cuả nhiều công ty.
- Về việc nghiên cứu, chế tạo, lắp ráp các hệ điều khiển (kể cả bán tự động,
tự động, theo PLC…) đã được nhiều cơ sở sản xuất, các viện nghiên cứu
áp dụng thành công và trong nhiều máy hoặc tỏ hợp máy đã thay thế hoàn
toàn thiết bị nhập ngoại (thí dụ hệ điều khiển, định lượng các trạm trộn,
cân điện tử, hệ điều khiển tự động đóng bao…)
- Về hệ truyền động thuỷ lực đã và đang nghiên cứu và áp dụng thành công
các mạch truyền động trên cơ sở các phần tử cơ bản của hệ được nhập ngoại như
truyền động thuỷ lực trên máy xúc, cho cơ cấu nâng đẩy tháp cần trục tháp, kích
nâng cầu,…với chất lượng rất tin cậy và giá thành hạ.
Trên cơ sở phân tích nêu trên danh mục các chi tiết hoặc các cụm chi tiết chủ
yếu được sản xuất trong nước hoặc được lắp ráp trong nước của xe tự hành kiểm
tra mặt dưới của cầu phục vụ sửa chữa, nâng cấp cầu bê tông như sau:
DANH MỤC , CHỦNG LOẠI NHỮNG CHI TIẾT CHÍNH ĐƯỢC CHẾ
TẠO TRONG NƯỚC.
TT TÊN CHỦNG LOẠI ĐẶC TÍNH GHI CHÓ
1 Trục đứng Kết cấu thép dạng hộp
2 Thiết bị dẫn hướng Kết cấu thép
3 Dàn đứng Kết cấu thép dạng dàn
4 Dàn ngang (dàn thao tác
chính)
Kết cấu thép dạng dàn
và sàn công tác
5 Sàn thao tác phụ Kết cấu thép dạng dàn

có sàn thao tác có thể
thu hoặc đẩy ra so với
dàn chính
Ở máy nhập dàn
này bằng hợp kim
nhôm. để chế tạo
được cần thay
bằng thép và có
kết cấu hợp lí để
giảm trọng lượng.

13
6 Cơ cấu quay dàn ngang Truyền động bánh
răng. Dẫn động thuỷ
lực
7 Cơ cấu thu đẩy dàn thao
tác phụ
Truyền động xích, dẫn
động thuỷ lực
8 Lan can Kết cấu
9 Thang hỗ trợ Kết cấu
10 Cơ cấu quay trụ đứng Thuỷ lực Lắp đặt phụ thuộc
vào xe cơ sở được
chọn
11 Cơ cấu quay hệ công tác
vuông góc với mặt cầu
Thuỷ lực Thiết kế + lắp đặt
12 Cơ cấu trượt dàn chính
(thu đẩy) theo phương
đứng

Thuỷ lực Thiết kế + lắp đặt
13 Cơ cấu giữ dàn ngang
vuông góc với dàn chính
Thuỷ lực Lắp đặt
14 Cơ cấu quay dàn ngang Cơ khí + thuỷ lực Chế tạo hệ truyền
động cơ khí
15 Cơ cấu thu đẩy dàn thao
tác phụ
Cơ khí + thuỷ lực Chê tạo hệ cơ khí
16 Đối trọng Chế tạo
17 Hệ chân tựa Cơ khí Chế tạo
18 Hệ điều khiển Thiết kế + chế tạo
+ lắp đặt từ linh
kiện khai thác và
nhập ngoại
19 Thiết bị an toàn
2.4. YÊU CẦU THỰC TẾ:
Mô tả tổng quát về phương án thiết kế được lựa chọn:
Thiết bị chuyên dùng phục vụ công tác kiểm tra, sửa chữa nâng cấp cầu nói
chung và cầu bê tông dự ứng lực nói riêng (goị tắt là thiết bị kiểm tra) có rất

14
nhiều dạng khác nhau tuỳ theo mục đích sử dụng, đặc điểm của cầu cần kiểm tra,
yêu cầu đặt ra khi kiểm tra, số lượng thiết bị và cán bộ kĩ thuật tham gia trực tiếp
kiểm tra.
Dựa trên các đặc điểm về các cầu đã, đang hoặc sẽ thi công như: kết cấu chung
của cầu, kết cấu dầm và mặt cầu, lựa chọn phương án thiết kếthiết bị dựa theo
nguyên lí làm việc của thiết bị do hãng Moog sản xuất 140/ls
Với dạng kết cấu đã được lựa chọn thiết bị kiểm tra mặt dưới cầu bê tông bao
gồm các bộ phận chính sau:

2.4.1 Xe cơ sở:
Thực chất là một ô tô chuyên dùng có kích thước gần đủ rộng để đặt thiết
bị, có khả năng chở toàn bộ thiết bị khi di chuyển và đặc biệt có khả năng ổn định
cao khi thiết bị làm việc.
2.4.2 Phần kết cấu thép (Bộ phận công tác )gồm:
- Trụ đứng có khả năng quay 90
°
trên sàn xe bằng cơ cấu quay dẫn động
bằng thuỷ lực. Trụ có nhiệm vụ chịu toàn bộ tải trọng khi thiết bị làm việc
cũng như không làm việc (thiết bị dẫn hướng, dàn đứng, dàn công tác) kiểu
Teleescop và đối trọng cũng như các cơ cấu thiết bị lắp trên nó.
- Thiết bị dẫn hướng: Có chức năng dẫn hướng dàn đứng khi làm việc.
- Dàn đứng: đỡ dàn công tác và có khả năng nâng lên và hạ xuống phù hợp
với độ cao kiểm tra yêu cầu để tránh va chạm vào các bộ phận của cầu.
- Dàn công tác: Đây là dàn phục vụ các công tác kiểm tra gồm dàn công tác
cố định và dàn kéo dài. Chúng có thể chuyển động tương đối với nhau để
đảm bảo khoảng cách cần thiết theo mặt cắt ngang của cầu cần kiểm tra.
- Lan can và thang bộ hỗ trợ.
2.4.3. Các cơ cấu chủ yếu
- cơ cấu quay trụ đỡ và quay dàn đứng. (cả hai đều quay 90
°
)
- cơ cấu dựng dàn đứng (từ nằm ngang dựng đứng theo phương thẳng đứng)
- cơ cấu dựng dàn đứng theo phương thẳng đứng.

15
- Cơ cấu quay dàn công tác 180
°
(90
°

về mỗi bên)
- Cơ cấu nâng hạ dàn công tác vuông góc với dàn đứng (90
°
)
- Cơ cấu thu đẩy dàn kéo dài.
Toàn bộ các chuyển động nêu trên đều được dẫn động bằng thuỷ lực.
2.4.4. Hệ điều khiển.
Hệ điều khiển của thiết bị làm việc theo nguyên tắc điện – thuỷ lực và
được bố trí ở ca bin xe, trên sàn công tác và trên xe. Ngoài ra còn có thiết bị liên
lạc nội bộ giữa người ở ca bin và sàn công tấc.
2.4.5. Thiết bị an toàn và kiểm tra:
Gồm các thiết bị chiếu sáng, còi, các đồng hồ đo (gió, áp lực dẫn thuỷ lực,
các bộ khống chế hành trình, các nút bấm dừng khẩn cấp, các thiết bị khoá liên
động để tránh vận hành không đúng qui định,….các van khoá, van chống rơi…)
Nh vậy, xét về mặt kết cấu có thể xem đây là loại thiết bị không những đòi hỏi về
tính năng kĩ thuật hoàn hảo mà còn đòi hỏi nghiêm ngặt về kĩ thuật an toàn.
2.5. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CỤ THỂ
Có thể nói xe chuyên dùng tự hành kiểm tra mặt dưới của cầu phục vụ
công tác khảo sát, kiểm tra, sửa chữa và nâng cấp cầu đã được các nước công
nghiệp phát triển nghiên cứu khá đầy đủ và đã trở thành mặt hàng mang tính
truyền thống của nhiều hãng trên thế giới, nên việc nhập một hoặc nhiều thiết bị
xét về mặt yêu cầu không có gì khó khăn. Tuy nhiên việc nhầp ngoại, ngoài yếu
tố cơ bản là có được thiết bị có tính năng yêu cầu trong khoảng thời gian không
lâu thì trong điều kiện nước ta nó bộc lộ nhiều vấn đề hoặc là các đơn vị kinh
doanh không thể đáp ứng hoặc xa hơn không phát huy được nội lực của các
ngành cơ khí - điện – tự động hoá cả trên phương diện nghiên cứu và sản xuất đó
là:
- Yêu cầu vốn đầu tư ban đầu rất lớn trong khi tần xuất sử dụng Ýt còng nh
khả năng thu hồi vốn dài vì giá thành thiết bị rất đắt.

16
- Bị động trong việc sản xuất và thay thế các bộ phận hư hỏng của thiêt bị vì
thường phụ tùng thay thế là rất đắt và phụ thuộc nhiều vào nhà sản xuất.
- Xét về mặt xã hội thì trên phương diện nào đó việc nhập ngoại là không
khuyến khích việc nghiên cứu, sản xuất các thiết bị công nghiệp hay nói
một cách rộng hơn là không thực hiện tốt chủ trương chung là tự lực tự
cường nhằm vực dậy và phát triển ngành công nghiệp trong nước.
Tuy nhiên cũng như việc nghiên cứu bất cứ một thiết bị mang tính tiên tiến
khác, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo xe chuyên dùng, tự hành kiểm tra bề
mặt dưới cầu bê tông không thể xem nhẹ những khó khăn do trình độ công
nghệ của nước ta đặt ra.
2.6 KHẢ NĂNG CUNG CẤP VẬT TƯ.
Như đã nêu ở phần trên, việc nhập ngoại chỉ được tiến hành khi chủng loại
thiết bị, chi tiết mà ở nước ta chưa được sản xuất hoặc không sản xuất. Khái niệm
nhập ngoại ở đây được hiểu là các chi tiết, cụm chi tiết và thiết bị không có xuất
sứ từ Việt Nam và có thể khai thác trên thị trường hoặc nhập trực tiếp. Có thể
phân chúng thành các nhóm sau:
1. Xe cơ sở
2. Các phần tử hệ truyền động thuỷ lực
3. Các linh kiện và bộ phận trong hệ điều khiển, hiển thị và an toàn.
DƯỚI ĐÂY LÀ DANH MỤC CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THUỶ LỰC CẦN
NHẬP.
TT TÊN PHẦN TỬ SỐ LƯỢNG GHI CHÓ
1 Thùng dầu 300 lít TALK – 300 01
2,3 Nắp dầu + bộ thoát khí HY – 08
01
4 Thước đo dầu TS – 5
01
5 Bộ lọc đường hút
01

6 Bơm thuỷ lực A 50- FR- 01- C-
20
01
7 Bộ lọc đường hồi CF- 06
01
8 Van mọt chiều CV- 04T
01
9 Khoá đồng hồ SB – 02
01

17
10 Đồng hồ đo áp suất LA- 602-
300K
01
11 Hệ Panen lắp van D- 03- 06
01
12 Van an toàn MRV- 03P
01
13 Van phân phối điện từ AHD-
G03- 3C4- D24
06
14 Van một chiều có điều khiển
(chống rơi) MPCV- 03Ư
06
16,1
7
Van an toàn bảo vệ mô tơ thuỷ
lực RV- 04T- H
04
18 Mô tơ thuỷ lực OMT- 200 02

19 Xi lanh quay cần chính 01
2.7. YÊU CẦU KĨ THUẬT CỤ THỂ.
Các bộ phận được chế tạo trong nước:
- Về thiết kế: ngoài việc đảm bảo về độ bền, độ cứng khi làm việc cũng như khi
không làm việc phải đảm bảo chỉ tiêu về tính phổ biến của vật liệu (dễ kiếm, dễ
mua…), phù hợp với điều kiện gia công ở nước ta (thí dụ không dùng hợp kim
nhôm để làm dàn kéo dài như của nước ngoài).
-Về kết cấu thép : quá trình chế tạo phải thực hiện đúng qui trình quản lí chất
lượng ISO 9002. Phải đảm bảo đúng qui trình công nghệ khi hàn, không được
vượt quá các sai sè cho phép và phải có biện pháp khử ứng suất dư trong và sau
khi hàn.
- Hệ thống truyền động thuỷ lực phải đảm bảo các chỉ tiêu sau:
+ Đảm bảo các thông số kĩ thuật của cấc cơ cấu
(Khi quay n < 2 vòng/ phút; khi tịnh tiến v < 0,16 m/ s).
+Làm việc tin cậy, ổn định.
+ An toàn khi sử dụng.
+ Dễ thay thế, sửa chữa.
-Về hệ điều khiển, chỉ báo, an toàn: đảm bảo tương đương với chỉ tiêu tham khảo
của xe nước ngoài.

18
Các bộ phận nhập ngoại ( hoặc khai thác trong nước có xuất xứ từ nước ngoài)
- Có đặc tính kĩ thuật phù hợp với đặc tính yêu cầu.
- Có xuất xứ trực tiếp từ các nước công nghiệp phát triển hoặc có nguồn gốc
từ các nước phát triển. (Được sản xuất hoặc lắp ráp tại các công ty của các
nước công nghiệp phát triển ở ngoài nước sở tại)
- Cố gắng đồng bộ hoá khi nhập.
2.8. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.
2.8.1 Lựa chọn kết cấu chung
Hiện nay, thiết bị kiểm tra bề mặt dưới cầu được sử dụng trên thế giới có 2

loại kết cấu chính là kết cấu kiểu hộp và kết cấu kiểu dàn.
Thiết bị kết cấu kiểu hộp
Thiết bị kiểm tra mặt dưới cầu kiểu hộp có hình dáng tương tự như các loại máy
xúc hoặc các loại xe nâng người làm việc trên cao, truyền động thuỷ lực.
Kết cấu hộp tạo cho thiết bị tính cơ động cao do gọn hơn nhiều so với kết cấu
kiểu dàn. Thông thường đoạn hộp nối với ca bin thường được thiết kế kiểu hộp
lồng, nhờ truyền độnh thuỷ lực, nó được đẩy ra hoặc thu ngắn vào làm cho việc
thay đổi vị trí của ca bin phía dưới bề mặt cầu dọc theo thiết diện cầu được dễ
dàng. Nhưng kết cấu kiểu hộp chỉ phù hợp với loại thiết bị kiểm tra có dạng ca
bin.
Do thiết bị kết cấu kiểu ộp có kích thước gọn nên nó cơ động và phù hợp với việc
di chuyển trên đường bộ. Tuy nhiên, với thiết bị kết cấu kiểu hộp, trọng lượng
toàn thiết bị có trị số lớn. Mặt khác như đã phân tích ở trên, kết cấu kiểu hộp chỉ
phù hợp với những thit bị có ca bin, không thể dùng kết cấu kiểu này cho thiết bị
có dàn công tác. Mặc dù đã có giải pháp kết cấu của một số hãng sản xuất lớn
trên thế giới để cho ra đời thiết bị kết cấu kiểu hộp có dàn công tác, song trường
hợp này, kích thước của thiết bị lại mất tính gọn gàng, cơ động do phải kết cấu
thêm những bên thanh rằng cần thiết để phù hợp với việc liên kết giữa kết cấu
hộp và kết cấu dàn.
Thiết bị kết cấu kiểu dàn

19
Thiết bị kiểm tra bề mặt dưới cầu kết cấu kiểu dàn được thiết kế với các cơ cấu
tương tự nh các loại cần trục tháp thường được khai thác ở nước ta hiện nay. Ưu
điểm nổi bật của kết cấu kiểu dàn là trọng lượng của thiết bị giảm đi đáng kể so
với kết cấu dạng hộp cùng tầm với.
Nhược điểm lớn nhất của thiết bị kết cấu dạng dàn là kích thước tổng thể của
thiết bị lớn lên, trong khi đó kích thước tối đa cho phép của những loại ô tô tham
gia giao thông bị khống chế. Thiết bị kết cấu kiểu dàn đặc biệt phù hợp với thiết
bị kiểm tra dạng có dàn công tác.

Nh vậy, khi đã chọn dạng thiết bị là loại có dàn công tác, theo phân tích
trên đây thì phương án kết cấu của thiết bị phải là kết cấu kiểu dàn.
Hiện nay, một vài hãng sản xuất lớn trên thế giới đã cho ra đời những loại thiết bị
kết cấu kiểu hộp nhưng lại có dàn công tác. Tuy nhiên, việc chế tạo ra những
thiết bị này rất phức tạp và đòi hỏi phải có nền công nghệ cao.
2.8.2 Lựa chọn các cơ cấu chính
2.8.2.1. Sơ đồ kết cấu thiết bị
Sơ đồ thiết bị kiểm tra cầu có kết cấu kiểu dàn đang ở vị trí kiểm tra được giới
thiệu trên hình 2.14


20
Hình 2.14. Sơ đồ thiết bị kiểm tra cầu.
Thiết bị kiểm tra bề mặt dưới cầu kiểu dàn bao gồm các bộ phận kết cấu
chính sau:
- Xe cơ sở
- Khung chính
- Dàn đứng
- Dàn công tác (bao qồm dàn công tác và dàn kéi dài)
2.8.2.2 Các thao tác đưa thiết bị vào vị trí kiểm tra.
Để đưa thiết bị vào vị trí kiểm tra, cần phải có các thao tác sau đây:
- Quay toàn bộ phần kết cấu thép với góc 90
°
trong mặt phẳng nằm ngang
xung quanh đường tâm thẳng đứng của khung chính. Thao tác này được cơ
cấu quay chính thực hiện.
- Dựng dàn đứng cùng với dàn công tác từ vị trí nằm ngang lên vị trí thẳng
đứng. Thao tác này được cơ cấu dựng dàn đứng thực hiện
- Hạ dàn đứng cùng với dàn công tác đến vị trí yêu cầu. Thao tác này được
cơ cấu nâng hạ dàn đứng thực hiện.

- Hạ dàn công tác từ vị trí theo phương đứng thẳng xuống vị trí theo phương
nằm ngang. Thao tác này được cơ cấu nâng hạ dàn công tác thực hiện.
- Quay dàn công tác xung quanh dàn đứng với một góc 90
°
vào vị trí dọc
theo mặt cắt thiết diện ngang cầu. Thao tác này được cơ cấu quay dàn công
tác thực hiện.
- Đẩy dàn kéo dài đến vị trí làm việc. Thao tác này được cơ cấu thu đẩy dàn
công tác thực hiện.
Sơ đồ thiết bị kiểm tra cầu có cùng với các cơ cấu chính được giới thiệu trên hình
2.15

21

Hình 2.15. Sơ đồ thiết bị kiểm tra cầu cùng với các cơ cấu chính.
2.8.2.3 Cơ cấu quay chính
Các giải pháp truyền động cho cơ cấu quay thường được thực hiện theo 2
phương án sau đây
- Sử dụng hệ vành răng- bánh răng
- Sử dông xy lanh thuỷ lực
Cơ cấu quay sử dụng hệ vành răng- bánh răng có kết cấu phức tạp. Vành răng
thông thường có đường kính lớn, có thể kết cấu ăn khớp ngoài hoặc ăn khớp
trong với báng răng chủ động. Việc gia công vành răng đường kính lớn đòi hỏi
có thiết bị chuyên dùng và quá trình công nghệ phức tạp. Hiện tại, nước ta chưa
có cơ sở nào có thể chế tạo loại vành răng đường kính lớn đáp ứng nhu cầu của
ngành công nghiệp chế tạo thiết bị nâng và máy xây dựng. Mặt khác, với kết cấu
vành răng- bánh răng, việc làm kín để tránh bụi rất khó thực hiện, do vậy phải
thiết kế vành răng và bánh răng với vật liệu vừa đảm bảo độ bền nhưng phải chịu
được mài mòn. Tuy nhiên với kết cấu vành răng- bánh răng, cơ cấu quay có thể
quay được chọn vòng 360

°
một cách dễ dàng.

22
Cơ cấu quay sử dụng xi lanh thuỷ lực có kết cấu đơn giản hơn nhiều so với
cơ cấu sử dụng hệ vành răng- bánh răng. Sử dụng xi lanh thuỷ lực, cơ cấu quay
có kết cấu gọn nhẹ. Nhưng nhược điểm cơ bản của cơ cấu truyền động bằng xi
lanh thuỷ lực là góc quay của cơ cấu không lớn ( nhỏ hơn 180
°
).
Khác với các cơ cấu quay thông dụng trên các loại thiết bị nâng và máy xây
dựng, cơ cấu quay chính của thiết bị kiểm tra mặt dưới của cầu có những đặc
điểm chính sau đây:
- Không quay đầy góc 360
°
mà chỉ quay từ vị trí ban đầu đến một vị trí cố
định với góc 90
°
.
- Vận tốc quay của cơ cấu quay chính không ảnh hưởng đến năng suất của
thiết bị.
Với những phân tích trên đây, cơ cấu quay của thiết bị thích hợp nhất là dùng
xi lanh để truyền động.
Sơ đồ làm việc của cơ cấu quay chính được giới thiệu trên hình 2.16

Hình 2.16. Sơ đồ làm việc của cơ cấu quay chính.
2.8.2.4 Cơ cấu dựng dàn đứng.
Cơ cấu dựng dàn đứng của thiết bị kiểm tra bề mặt dưới cầu có chức năng
giống nh cơ cấu nâng hạ cần của cần trục hoặc của máy xây dựng.

23
Các giải pháp truyền động của cơ cấu câng hạ cần thông dụng thường gặp
các phương án sau đây:
- Hệ bánh răng- thanh răng
- Hệ xi lanh thuỷ lực.
Phương án truyền động bằng hệ bánh răng- thanh răng được phân tích về ưu,
nhược điểm chủ yếu cũng tương tự nh phân tích cho cơ cấu quay sử dụng hệ vành
răng- bánh răng. Ưu điểm nữa của phương án này là tạo được chuyển động của cơ
cấu ổn định. Phương án này đặc biệt phù hợp cho những thiết bị nâng không
truyền động thuỷ lực. Nhược điểm chủ yếu của giải pháp này là đòi hỏi gia công
với độ chính xác cao. Do kết cấu của cơ cấu truyền động hở, vì vậy truyền động
kiểu này không sử dụng được ở những nơi có người điều khiển đi lại.
Phương án truyền động bằng xi lanh thuỷ lực có kết cấu gọn, nhẹ. Phương
án này dặc biệt phù hợp với thiết bị đã có hệ thống truyền động thuỷ lực. Nhược
điểm của phương án này là đòi hỏi phải có công nghệ chế tạo thiết bị thuỷ lực
tiên tiến. Tuy nhiên, trong điều kiện hội nhập quốc tế hiện nay, với sự cộng tác
của các nhà sản xuất trên thế giới, việc chế tạo các cụm, các chi tiết thuỷ lực ở
nước ta không còn là vấn đề nan giải.
Bằng những phân tích trên đây, cơ cấu dựng dàn đứng thiết kế theo phương án
dùng xi lanh thuỷ lực là thích hợp nhất.
Sơ đồ làm việc của cơ cấu dựng dàn đứng được giới thiệu trên hình 2.17

24

Hình 2.17 . Sơ đồ làm việc của cơ cấu dựng dàn đứng
2.8.2.5. Cơ cấu nâng hạ dàn đứng.
Cơ cấu nâng hạ dàn đứng của thiết bị kiểm tra bề mặt dưới cầu cũng giống
nh cơ cấu nâng hạ càng của xe hàng.
Cơ cấu này được kết cấu theo các phương án sau:
- Xi lanh thuỷ lực kết hợp với hệ truyền động xích

- Xi lanh thuỷ lực
Phương án sử dụng dụng xi lanh thuỷ lực kết hợp với hệ truyền động xích có
ưu điểm nởi bật là hành trình nâng hạ có thể đạt được lớn hơn hành trình xi lanh
thuỷ lực. Tuy nhiên phương án này không thể sử dụng được tại vị trí dàn đứng vì
kết cấu hệ truyền động xích là kết cấu hở, trong khi dọc theo dàn đứng là lối lên
xuống của người điều khiển.
Phương án sử dụng xi lanh thuỷ lực đảm bảo được an toàn cho người kiểm tra.
Tuy nhiên khi sử dụng xi lanh thuỷ lực, hành trình của xi lanh phải lớn. Những xi
lanh hành trình lớn hơn chiều dài (chiều dài xi lanh ở vị trí hành trình bằnh 0) là
những loại xi lanh lồng. Xy lanh loại này đòi hỏi chế tạo với công nghệ đặc biệt.

25