Đồ Án Tốt Nghiệp Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU …………………………………………………………………1
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ÉP CỌC ………………………3
1.1 Thiết bị ép cọc trên thế giới và Việt Nam hiện nay…………………….3
1.2 Các loại máy và thiết bị hạ cọc……………………………………….....3
1.2.1 Búa đóng cọc………………………………………………………..3
1.2.2 Búa rung đóng cọc…………………………………………………..7
1.2.3 Máy khoan cọc nhồi…………………………………………………8
1.2.4 Máy ép cọc thủy lực…………………………………………………9
CHƯƠNG 2.THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY………………………………12
2.1 Sơ lược về máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn………12
2.2 Tính toán thiết kế tổng thể….….………………………………………15
2.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy………………………………19
2.3.1 Cấu tạo…………………………………………………………….19
2.3.2 Nguyên lý làm việc…………………………………………………20
2.3.2.1

Qúa trình cấp cọc……………….……………………………21

2.3.2.2

Qúa trình làm việc của giá ép………………………………..22

2.3.2.3

Qúa trình di chuyển của máy…………………………………26

CHƯƠNG 3.TÍNH TOÁN CƠ CẤU ÉP CỌC……………………………30
3.1 Tính xilanh kẹp cọc……………………………………………………30
3.2 Tính xilanh ép cọc………………………………………………………35
3.3 Tính liên kết của khung ép vào thân máy và trên khung ép………….36
CHƯƠNG 4.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP CỦA MÁY……40
4.1 Tính toán thiết kế kết cấu thép khung bộ máy ép…………………….40
4.2 Tính toán thiết kế dầm gia tải…………………………………………48
4.3 Tính toán thiết kế kết cấu thép của sàn máy………………………….53

SVTH: Trần Viết trung

Page 1

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

CHƯƠNG 5.QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ SỬ DỤNG MÁY……………72
5.1 Một số quy định khi sử dụng máy……………………………………72
5.2

kỹ thuật thao tác ép cọc và các bước…………………………………74

5.2.1 kỹ thuật thao tác ép cọc ……………………………………………74
5.2.2 Các bước vận hành máy……………………………………………..75
5.3 Các sự cố và khắc phục sự cố thường gặp khi vận hành………………85

TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………87

SVTH: Trần Viết trung

Page 2

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC ÉP CỌC KHI XÂY DỰNG NỀN MÓNG
CÔNG TRÌNH
1.1 Thiết bị ép cọc trên thế giới và Việt Nam hiện nay.
+ Với sự phát triển kinh tế của đất nước ta hiện nay, nhu cầu xây dựng phát
triển hạ tầng cơ sở ngày càng cao: ngày càng có nhiều con đường mới, khu đô
thị mới, khu công nghiệp mới mọc lên. Do vậy, công tác gia cố nền móng ngày
càng được chú trọng, đòi hỏi nền phải được gia cố tốt để tăng sức chịu tải của
công trình.
+ Trên thế giới, công tác gia cố nền móng được phát triển mạnh. Thể hiện ở
sự phát triển của các loại máy móc như: Máy khoan cọc nhồi, máy búa đóng
cọc, máy búa rung, máy búa thuỷ lực,… để hạ cọc xuống nền làm tăng độ chặt
của nền, đồng thời tham gia chịu tải của công trình cùng với nền.
+ Ở Việt Nam hiện nay, công tác gia cố nền móng được chú trọng và phát
triển mạnh. Từ các loại cọc gỗ, cọc tre, cọc cát đến các loại cọc BTCT, bấc
thấm. Đi cùng với nó là sự phát triển của các loại máy móc thiết bị sản xuất
trong và ngoài nước như: Máy cắm bấc thấm, máy khoan cọc nhồi, máy ép cọc,

…Phụ thuộc vào từng loại địa hình thi công, nền, mà sử dụng các máy khác
nhau.

1.2. Các loại máy và thiết bị hạ cọc.
Hiện nay có rất nhiều máy phương pháp gia cố nền móng công trình khác
nhau được sử dụng, dưới đây chúng tôi xin trình bày một số máy và phương
pháp chính sau:
1.2.1 Búa đóng cọc: Trong hệ thống máy đóng cọc đó thì những máy hạ cọc
đầu tiên là búa đóng cọc.Phương pháp này là dùng đầu búa tạo ra lực xung kích
để đóng cọc xuống đất. Loại máy này đang được sử dụng rất rộng rãi ở nước ta
hiện nay . Có rất nhiều loại búa máy dùng để đóng cọc xuống đất : búa Diezel,
búa rung, búa thủy lực. Các máy đóng cọc cũng có tính cơ động trên công
SVTH: Trần Viết trung

Page 3

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

trường cao bởi chúng có thể di chuyển được bằng nhiều cách. Có thể kể đến đó
là : máy di chuyển trên ray,máy di chuyển trên xích,máy di chuyển bằng phao…
Tuy nhiên chúng có nhược điểm lớn là rất ồn ào,gây ô nhiễm môi trường,gây
chấn động tới các vùng và công trình lân cận.Ngoài ra với những máy đóng cọc
như vậy thì rất khó có thể kiểm tra được chất lượng cọc cũng như việc kiểm tra
sức chịu tải của cọc trong quá trình hạ cọc.Việc đóng cọc như vậy thì luôn gây
ra tình trạng hỏng cọc do lực đóng mạnh

+ Búa Diesel: - Đóng các loại cọc ( cọc gỗ, cọc BTCT, cọc thép) trên nền
thông thường. Sử dụng áp lực khí cháy và lực xung kích của quả búa để đóng
cọc đi sâu vào nền. Cọc tham gia chịu tải của công trình truyền xuống.
- Có 2 loại: + Búa Diesel kiểu cột dẫn ( hình a ).
+ Búa Diezen kiểu ống dẫn ( hình b)

SVTH: Trần Viết trung

Page 4

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

a, Búa dizel kiểu cột dẫn

b, Búa Diezel kiểu ống dẫn

Hình 1.1. Búa Diezel

SVTH: Trần Viết trung

Page 5

Lớp :Cơ giới Hóa_k48

Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

+ Búa đóng cọc thuỷ lực:
- Đóng các loại cọc BTCT, cọc ván thép. Sử dụng áp lực dòng dầu để đẩy quả
búa đập vào đầu cọc, tạo lực xung kích đẩy cọc vào nền.
- Có 2 loại: - Búa thuỷ lực kiểu đơn động.
- Búa thuỷ lực kiểu song động.

Hình 1.2. Sơ đồ búa thủy lực song động
1. Đệm; 2. Thân búa; 3. Đầu búa; 4.Cán nối; 5.Khoang dầu; 6. Pittông;
7. Van ngược; 8. Van phân phối;
I. Đường dầu vào; II. Đường dầu ra.

Hình 1.3. Búa đóng cọc thuỷ lực
SVTH: Trần Viết trung

Page 1

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

+ Búa hơi nước: Sử dụng áp lực của hơi nước để tác dụng vào quả búa đập
vào cọc. Dùng đóng cọc BTCT, cọc ván thép.
1.2.2 Búa rung đóng cọc

Đóng các loại cọc ván thép, cọc ống thép, cọc ống BTCT, cọc ống rỗng. Sử
dụng lực rung động để hạ cọc.
Có 3 loại:

+ Búa rung nối cứng.
+ Búa rung nối mềm.
+ Búa va rung.

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý làm việc của các loại máy rung
a) Loại nối cứng; b) Loại nối mềm; c) Loại va rung
1. Động cơ; 2. Đĩa lệch tâm; 3. Khối nặng; 4. Mũ cọc; 5. Lò xo; 6. Búa;7. Đe

Hình.1.5 Búa rung đóng cọc
SVTH: Trần Viết trung

Page 2

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

1.2.3 Máy khoan cọc nhồi
Trong các công nghệ thi công cọc hiện nay thì không thể không nói đến
công nghệ thi công cọc khoan nhồi.Cọc nhồi được đổ bê tong tại chỗ trong các
lỗ tạo sẵn bằng phương pháp khoan.Phương pháp này tạo ra được các cọc lớn có
đường kính cọc có thể lên đến hơn 200cm.Chiều sâu của cọc đạt tới hơn
60m.Các loại cọc này rất thích ứng cho các tòa nhà cao tầng lớn bởi sức chịu tải

của cọc lớn,có thể chịu được hàng chục nghìn KN.Tuy nhiên cọc cũng có nhược
điểm về vấn đề khuyết tật của cọc trong quá trình thi công.Thời gian để thi công
cọc không phải là ít,bao gồm thời gian khoang tạo lỗ,làm sạch hố khoang,thả cốt
thép,đổ bê tông…Để có được một cọc khoang nhồi thì còn phải kèm theo nhiều
thiết bị phụ trợ khác: máy nén khí,máy phát điện,máy bơm,thùng chứa dung
dịch Bentonite…Hơn nữa về vấn đề kinh tế cũng rất lớn cho quá trình thi công
một cọc.Gía thành của cọc khoang nhồi là rất lớn.Trong quá trình thi công vấn
đề về công tác môi trường và an toàn lao động cũng cần được quan tâm rất
nhiều.Chính vì vậy cọc khoang nhồi hiện nay dang được thi công nhiều ở những
nơi có nền đất yếu và các công trình lớn.
Các loại máy khoan:
+Máy khoang dùng ống vách:sử dụng gầu ngoạm
+Máy khoan tuần hoàn:sử dụng dung dịch khoang
+Máy khoan đất:sử dụng thùng khoang,vít xoắn

Hình.1.6. Máy khoan cọc nhồi
SVTH: Trần Viết trung

Page 3

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

1.2.4. Máy ép cọc thuỷ lực:
Đây là loại máy ép cọc tĩnh, sử dụng lực ép tĩnh để hạ cọc. Để tạo ra áp lực
tĩnh người ta sử dụng các xilanh thuỷ lực để ép cọc đi sâu vào nền.

- Ép các loại cọc BTCT, cọc ống BTCT, cọc thép.
- Có 2 loại:
+ Máy ép cọc thuỷ lực không tự hành:
+Máy ép cọc thuỷ lực cỡ nhỏ.
- Máy ép cọc thuỷ lực cỡ lớn ( hình 1.7).
+ Máy ép cọc thuỷ lực tự hành: Máy ép cọc thuỷ lực di chuyển bước
( hình 1.8).

Hình.1.7.Máy ép cọc thủy lực cỡ lớn không tự hành

SVTH: Trần Viết trung

Page 4

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

Hình.1.8 Máy ép cọc thủy lực cỡ lớn tự hành
Đó là phương pháp hạ cọc bằng lực tĩnh(ép thủy lực).Nguyên lý làm việc của
máy ép thủy lực dựa trên cơ sở định luật pascal.Đó là “áp suất trong chất lỏng
được truyền theo mọi hướng,tác động các lực bằng nhau lên các diện tích bằng
nhau và thẳng góc với vách thùng chứa”.Trên thực tế những năm gần đây thì vấn
đề về truyền động thủy lực đang được ứng dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực máy
xây dựng bởi những ưu điểm cơ bản của hệ thống:
• Dễ điều chỉnh vô cấp và tự động điều chỉnh vận tốc chuyển động
của bộ công tác cả khi máy đang làm việc

• Cho phép đảo chiều chuyển động các bộ phận làm việc của máy
một cách dễ dàng
• Đảm bảo cho máy làm việc ổn định,không phụ thuộc vào sự thay
đổi của tải trọng ngoài

SVTH: Trần Viết trung

Page 5

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

• Kết cấu gọn nhẹ,lực quán tính,có thể đề phòng sự cố khi máy quá
tải
• Có khả năng tự bôi trơn,truyền động êm,không có tiếng ồn
• Độ tin cậy và độ bền cao
• Điều khiển nhẹ nhàng,dễ tạo dáng đẹp về kết cấu cho máy và dễ
tiêu chuẩn hóa,định hình các nhóm chi tiết do đó có thể sản xuất
hang loạt
Tuy nhiên hệ thống thủy lực không phải là không có những nhược điểm
của các cơ cấu và bộ phận
• Các chi tiết đòi hỏi phải gia công có độ chính xác và độ kín khít cao
nên giá thành đắt
• Nhiệt độ môi trường bên ngoài có ảnh hưởng đến các thông số của
truyền dẫn thủy lực
• Yêu cầu về chất lượng làm việc của chất lỏng công tác rất cao

• Khó làm kín khít các bộ phận làm việc,chất lỏng công tác dễ bị rò rỉ
hoặc do không khí bên ngoài lọt vào làm giảm hiệu suất và tính
chất làm việc ổn định của bộ truyền động,do đó cần phải kiểm tra
thường xuyên
Về vấn đề truyền động thì có hai dạng cơ bản đó là truyền động thủy tĩnh và
truyền động thủy động.Hay nói cách khác đó là:Thủy động học và thủy tĩnh học.
Thủy động học có thể gọi là khoa học của chất lỏng chuyển động,Tĩnh thủy học
là khoa học của chất lỏng dưới tác dụng của áp suất.
Trong thủy động thì năng lượng được truyền đi nhờ tác dụng va đập của chất
lỏng chuyển động vào các bộ phận như :cánh quạt hoặc các cánh quay.Nói cách
khác chúng ta sử dụng động năng hay năng lượng chuyển động của chất lỏng để
chuyển đổi thành năng lượng cơ học.
Trong thiết bị thủy tĩnh năng lượng được truyền đi bằng cách tác dụng lực lên
chất lỏng giới hạn.Chất lỏng phải dịch chuyển và lưu động để tạo ra sự chuyển
động,nhưng sự chuyển động chỉ là thứ yếu đối với lực ở đẩu ra.Sự chuyển đổi
năng lượng được thực hiện do khối lượng chất lỏng chịu tác dụng của áp suất
SVTH: Trần Viết trung

Page 6

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

CHƯƠNG 2
THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY

SVTH: Trần Viết trung

Page 7

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

2.1 S¬ lîc vÒ m¸y Ðp cäc thñy lùc 500 tÊn.

SVTH: Trần Viết trung

Page 8

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


n Tt Nghip

Tinh toỏn mỏy ộp cc thy lc di chuyn bc lc ộp 500 tn

giảm đợc nhiều chi phí sản xuất. So với các phơng pháp ép trên hoặc trong quá
trình đóng cọc thì cọc đạt đợc chất lợng cao hơn rất nhiều. Các phơng pháp trên
đều dùng lực tác dụng vào cọc từ phần đỉnh cọc nh vậy ứng suất cục bộ phát sinh
trong cọc là rất lớn. Còn trong phơng pháp này thì dùng lực ép bên để tạo lực ép
bởi vậy không xuất hiện ứng suất cục bộ tại phần đỉnh cọc. Máy này là thiết bị
hữu ích nhất cho các dự án lớn và cấp bách. Hoạt động của máy êm và phạm vi

làm việc của máy rộng vì nó hoàn toàn đợc điều khiển bằng thủy lực và có thể tự
di chuyển đợc trên công trờng. Lực ép cọc đợc tạo ra là rất lớn. Và một đặc điểm
rất quan trọng của máy mà có nhiều ngời quan tâm đó là máy có thể ép đợc cọc
nghiêng từ 0o đến 5o. Điều này rất quan trọng vì trong thực tế hiện nay việc

ép cọc nghiêng là rất khó khăn.

Những đặc điểm của máy :
1. Không bị rung lắc, không có khí thải và độ ồn thấp trong quá trình
làm việc. ít ảnh hỏng tới môi trờng xung quanh và đến các công
trình phụ cận xung quanh. Độ ồn của máy < 90 dB.
2. Làm việc an toàn và ổn định : Trong quá trình làm việc cọc có thể
đợc đặt chính xác đúng vị trí bởi một cần trục (cần cẩu). Sau đó đợc
kẹp thẳng đứng bằng xilanh kẹp và đợc ép xuống đất một cách êm
nhẹ cho đến khi đạt đợc sức chịu tải thiết kế.
3. Chất lợng tin cậy : Hai cặp má kẹp (ở hai vị trí trên và dới) kẹp cọc
và định vị cọc ở vị trí ép mong muốn. Thêm nữa lực ép cọc đợc thể
hiện thông qua áp suất dầu của hệ thống thủy lực, do đó có thể
nâng cao tỷ lệ thành công khi ép.
4. Năng suất của máy cao : Máy có thể tự di chuyển trên công trờng
và ép đợc 180m-300m cọc trong 1 ca làm việc ( 8 giờ ).
SVTH: Trõn Viờt trung

Page 9

Lp :C gii Hoa_k48


n Tt Nghip

Tinh toỏn mỏy ộp cc thy lc di chuyn bc lc ộp 500 tn

5. Kết cấu máy linh động : Máy đợc thiết kế để quá trình lắp dựng,
vận chuyển và tháo lắp dễ dàng. Bộ phận má kẹp có thể thay đổi đợc để phù hợp với các loại cọc có hình dáng khác nhau.

2.2 Tinh toan thiờt kờ tụng thờ may ep coc

SVTH: Trõn Viờt trung

Page
10

Lp :C gii Hoa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

Hình 2.2. Tổng thể máy ép cọc.
1 - Chân đế di chuyển dọc.

2 -Sàn công tác.

3 - Cabin điều khiển bộ máy ép, bộ máy di chuyển.
4 - Xilanh nâng hạ sàn công tác.

5 -Dầm gia tải (để đỡ tải).

6 - Khung ép.

7 - Xilanh ép.

8 – Mâm kẹp cọc.

9 - Cụm puly móc câu.

10 - Cụm puly đỉnh cần .

11- Cần của cần trục.

12- Cáp nâng (hạ) cọc.
SVTH: Trần Viết trung

Page
11

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

13 - Xilanh nâng (hạ) cần của cần trục
14 - Cabin điều khiển cần trục( bộ máy cấp cọc).

15- Động cơ quay

16 – Tang kéo cáp

17 - Đối trọng cần trục.

18 – Xy lanh di chuyển dọc.

19 - Chân đỡ Xilanh thuỷ lực.

20 – Bơm thủy lực.

21 – Chân đế giữa.

22 – Dầm đỡ.

23 – Cụm bánh xe di chuyển.

+ Chiều dài của máy Lmay :
- Chiều dài chân đế di chuyển L
Điều kiện để máy ổn định khi ép cọc (chỉ 2 chân di chuyển dọc làm việc, lực
ép lớn):
ptb =

Q1
≤ R tc
Acd

ptb : Áp lực trung bình

Với

Acd : Diện tích chân đế di chuyển dọc ( m 2 )

Q1 : Tải trọng trên mỗi chân đế
Q1 = Q / 2 = 5000 / 2 = 2500kN

Q : Lực ép cần thiết, Q = 5000 kN
R tc : Cường độ áp lực tiêu chuẩn, chọn

R tc = 1,39 daN / cm 2
⇒

A cd ≥

Q1 250000
=
= 179856,12 cm 2 = 18 m 2
1.39
R tc

Mặt khác: Acd = L * Bcd
với L : Chiều dài chân di chuyển, m
Bcd : Chiều rộng chân di chuyển, m

Để máy làm việc tốt, chọn chiều rộng Bcd =1,5 m
A

18

cd
L = B = 1,5 = 12 m
cd

Chiều dài máy:
SVTH: Trần Viết trung

L máy = L = 12 m
Page
12

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

+ Bề rộng máy B :
- Chiều rộng chân đế di chuyển ngang Bcn
Điều kiện để máy ổn định khi máy di chuyển( trường hợp 2 chân di chuyển
dọc làm việc):
ptb =

Q1
≤ R tc
Acn

ptb : Áp lực trung bình

Acn : Diện tích chân đế di chuyển ngang ( m 2 )
Q 1 : Tải trọng trên mỗi chân đế

Q1 =

5000
Q
= 2500kN
=
2
2

tc
2
R tc : Cường độ áp lực tiêu chuẩn, chọn R = 1,73daN / cm

⇒ A cn ≥

Q
250000
=
= 144508,67 cm2 ≈ 14,46 m 2
tc
1.73
R

Mặt khác: Acn = Lcn * Bcn
Lcn : Chiều dài chân di chuyển, m

với

Bcn : Chiều rộng chân di chuyển, m

Để máy khi di chuyển ổn định, chiều dài máy lớn chọn chiều dài chân di
chuyển ngang Lcn =4,4m
A

14,46

cn
B cn = L = 4,4 = 3,29 m chọn Bcn=3,4 m
cn

- Chọn khoảng cách an toàn giữa hai chân đế, để thuận tiện cho quá trình
quay máy ta chọn Ba = 700mm = 0.7m

Chiều rộng máy:
B=2*B cd + B cn + 2*B a = 2*1,5 + 3,4 + 2*0,7 = 7,8 m

+ Chiều cao máy H :
H = H c + H k + H xl
H c : Chiều cao sàn máy ở vị trí làm việc (cao nhất), m

H k : Chiều cao khung ép, m
SVTH: Trần Viết trung

Page
13

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

H xl : Chiều cao xilanh ép, m

- Để thuận tiện cho máy khi ép với hành trình xilanh ép lớn, di chuyển không
bị vướng chân di chuyển ngang, chọn chiều cao sàn máy
H c = 3,2m .

- Chiều cao xilanh ép: H xl = 1,6m
- Chiều cao khung ép: H k = 3,8m
→ H = H c + H k + H xl = 3,2 + 3,8 + 1,6 = 8,6m

Kích thước tổng thể của máy:
LxBxH = 1200 x7800 x8600 mm

2.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy
2.3.1 Cấu tạo
SVTH: Trần Viết trung

Page
14

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


Đồ Án Tốt Nghiệp

Tinh toán máy ép cọc thủy lực di chuyển bước lực ép 500 tấn

Các kết cấu chính của máy được thể hiện như hình vẽ 1.4

7000

6
7

5
4
3

8

2

12

2800

9

4000

6000

8000

1

10

10000
12100

11

4000

3200

4000

Hình 2.3.Cấu tạo chính của máy ép thủy lực 500 tấn
1-Xilanh nâng hạ máy;2-Dầm chính;3-Cabin điều khiển chính;4-giá ép
5-Xilanh ép;6-cọc ép;7-Cần trục;8-Giá trọng
9-Cặp chân đế duy chuyển ngang;10-Cặp chân đế duy chuyển dọc
11 Thân máy;12-Cầu thang

+ Cấu tạo của máy nói chung bao gồm cac bộ phận chính sau:
SVTH: Trần Viết trung

Page
15

Lớp :Cơ giới Hóa_k48


n Tt Nghip

Tinh toỏn mỏy ộp cc thy lc di chuyn bc lc ộp 500 tn

+ B mỏy kp cc,
+ B mỏy ộp cc,
+ B chõn di chuyn dc
+ B chõn di chuyn ngang
+ Cỏc xy lanh nõng (h) mỏy
+ Thõn mỏy chớnh
+ Cn trc
+ H thng thy lc
+ H thng in
+ Cỏc b mỏy cú chuyn ng hon ton c lp vi nhau.
+ Cc c cp bi cn trc c lp trờn mỏy.
+ Trờn bn ộp (8) cú gn cỏc xilanh iu khin mỏ kp
+ Cú 2 cabin iu khin: Cabin iu khin b mỏy ộp, cabin iu khin b
mỏy cp cc.
2.3.2. Nguyờn lý lm vic.
Ngời điều khiển ngồi trong cabin điều khiển chính 3. Toàn bộ bộ phận
chính của hệ thống thủy lực đợc đặt dới cabin 3. Thân máy 11 đợc đặt ở giữa
máy liên kết với dầm chính 2 bằng liên kết khớp, điều đó cho phép máy có thể
ép đợc cọc nghiêng và nó là đặc điểm mà nhiều ngời sử dụng quan tâm. Giá ép 4
lắp trên thân máy 11 và nó cũng đợc đặt chính giữa máy và là bộ phận quan
trọng nhất của máy. Cần trục 7 có một cabin cho ngời ngồi điều khiển thứ 2. Cần
trục này có nhiệm vụ cẩu cọc để đa vào khoang trống trong giá ép 4 (khe hở giữa
các má kẹp). Máy gồm có hai dầm chính 2 liên kết với nhau. Mỗi đầu dầm có
liên kết với các xilanh nâng hạ máy 1 (gồm 4 xilanh). Có hai cặp chân đế di
chuyển máy nằm ở cạnh máy. Cặp chân đế di chuyển ngang có tác dụng di
chuyển máy theo phơng ngang và cặp chân đế di chuyển dọc sẽ di chuyển máy
theo phơng dọc. Các cặp chân đế này đều đợc bố trí các xilanh và hệ thống các
cụm bánh xe để tạo ra sự di chuyển của máy. Các xilanh nâng hạ máy có tác
dụng để nâng, hạ máy trong khi di chuyển và tạo sự cân bằng cho máy trong quá

trình làm việc. Chúng đợc đặt trên hai chân đế nằm ngang của máy.
SVTH: Trõn Viờt trung

Page
16

Lp :C gii Hoa_k48


n Tt Nghip

Tinh toỏn mỏy ộp cc thy lc di chuyn bc lc ộp 500 tn

Giá ép 4 có cấu tạo khá phức tạp bao gồm các xilanh ép và các xilanh kẹp
cọc. Có hai bàn kẹp cọc gồm các xilanh kẹp và các bánh xe dẫn hớng. Mỗi bàn
kẹp gồm có bốn xilanh kẹp cọc đợc định vị ngang (nằm ngang). Các xilanh kẹp
đều có các má kẹp để cố định cọc và tạo lực ma sát khi ép. Sự bố trí hai bàn kẹp
nhằm gúp cho việc định vị cọc chính xác và rút ngắn thời gian hạ cọc. Các
xilanh kẹp và xilanh ép đợc bố trí ở các vị trí khác nhau. Các cặp xilanh ép chính
và xilanh ép phụ có thể làm việc đồng thời hoặc không đồng thời với nhau.
ụi trọng 8 là các khối thép đợc đặt trên hai cạnh của hai dầm chính để
tăng trọng lợng máy giúp cho máy ổn định và tăng lực ép khi ép cọc. Trên máy
còn có các thiết bị đo áp suất và đo chiều sâu cọc ép. Nhờ đó, không chỉ tăng tỷ
lệ ép cọc thành công so với các kỹ thuật hạ cọc khác mà còn cho biết khả năng
chịu tải thực tế và vị trí chính xác của cọc. Trọng lợng bản thân máy là 520 tấn.
Có thể tăng khối lợng máy tối đa là 550 tấn nhờ tăng thêm các khối gia trọng,
với mục đích đạt tới tải trọng kiểm tra. Nhờ mối liên hệ trực tiếp giữa kết cấu và
đồng hồ đo áp lực dầu, cho phép sự kiểm tra trực tiếp và đo đợc sức chịu tải của
cọc vào bất cứ thời điểm nào mà không cần sử dụng thêm bất cứ một đồng hồ đo
áp lực nào khác. Nếu cọc đợc ép xuống đất với áp lực nằm trong khoảng mong

muốn và thời gian mong muốn thì việc kiểm tra ép cọc coi nh hoàn thành. Máy
sẽ kiểm tra khả năng tải của cọc bằng tải trọng tĩnh. Khi không có giới hạn về độ
cao máy có thể ép đợc những cọc có chiều dài khác nhau: 12m, 24m, 36m, hoặc
dài hơn.
Ngi th vn hnh mỏy ngi trờn cabin v iu khin mi thao tỏc ca mỏy.
Quỏ trỡnh lm vic ca mỏy bao gm 3 quỏ trỡnh:
+ quỏ trỡnh cp cc.
+ quỏ trỡnh ộp cc( quỏ trỡnh lm vic ca giỏ ộp).
+ quỏ trỡnh di chuyn mỏy.
2.3.2.1. Quỏ trỡnh cp cc.
+ Cc t bói cc c cn trc cu lờn nh cn (11).
+ Sau ú, cc c a vo trong bn ộp (7) v ngi th lỏi mỏy iu
khin xilanh úng (m) mỏ kp (8) kp cht cc.

SVTH: Trõn Viờt trung

Page
17

Lp :C gii Hoa_k48


n Tt Nghip

Tinh toỏn mỏy ộp cc thy lc di chuyn bc lc ộp 500 tn

+ Ngi th lỏi mỏy ngi trờn cabin cp cc iu khin mỏy thỏo múc
cõu treo trờn cc, v tip tc cu - cp cc tip theo. Cc luụn c cp cho mỏy
m bo thi cụng c liờn tc.
2.3.2.2 Quá trình làm việc của giá ép.

Hỡnh 2.4- Kt cu ca giỏ ộp
1.xilanh ộp cc; 2.dm ngang khung ộp;3.khung ộp chớnh; 4.bn kp cc trờn
5.thõn mỏy; 6.bn kp cc di; 7.bulụng ghộp khung ộp; 8.xilanh kp cc
9.bulụng liờn kt; 10.thộp hỡnh gia c; 11.bu lụng nh v; 12.tm ghộp nh v
Giá ép bao gồm các xilanh ép chính, các xilanh ép phụ và các bàn kẹp
cọc. Hệ xilanh ép đợc liên kết mềm (tự lựa) với các bàn kẹp cọc nhờ các gối tựa
hình cầu (khớp cầu). Nhờ vậy mà cho phép giữa chúng có góc lắc nhỏ đảm bảo
cho toàn bộ máy ở trạng thái cân bằng. Do đó với sự làm việc đồng thời và
không đồng thời của hai hệ xilanh ép chính và phụ thì các bàn kẹp này cũng có
sự làm việc đồng thời và không đồng thời

2.3.2.2.1 Phng phỏp ộp ng thi
SVTH: Trõn Viờt trung

Page
18

Lp :C gii Hoa_k48


n Tt Nghip

Tinh toỏn mỏy ộp cc thy lc di chuyn bc lc ộp 500 tn

Máy di chuyển tới vị trí cần ép cọc và hạ các chân đế xuống để ổn định
máy. Các xilanh ép cọc lúc này bắt đầu co lại nâng hai bàn kẹp lên vị trí cao nhất
(hết hành trình co của xilanh ép). Sau đó cọc đợc cẩu vào khoảng giữa của các
bàn kẹp nhờ chính cần cẩu đợc bố trí trên máy. Khi cọc đã đợc đa vào trong đó
và đến lúc đầu dới của cọc chạm đất thì cả hai hệ thống bàn kẹp cùng làm việc,

chúng cùng kẹp cọc lại. Nh vậy cọc luôn đợc đảm bảo ép đúng vị trí cần thiết bởi
các bàn kẹp cọc sẽ giữ cọc. Nhờ vậy cọc luôn đợc đảm bảo độ thẳng đứng trong
suốt quá trình ép.

Hình 2.5-Quá trình làm việc đồng thời của các xilanh ép.
Khi bắt đầu ép thì cả hai hệ xilanh ép chính và xilanh ép phụ sẽ đồng thời
đẩy ra và ép hai bàn kẹp cùng đi xuống. Khi hết hành trình của xilanh thì cả hai
cơ cấu bàn kẹp sẽ cùng nhả cọc ra và co lại. Các xialnh ép sẽ đa các bàn kẹp trở
về vị trí ban đầu và tiếp tục lặp lại quá trình kẹp cọc và ép cọc xuống. Các quá
trình đó cứ lặp đi lặp lại nh trên và đó chính là sự làm việc đồng thời của hai hệ
xilanh ép.
Trên thực tế thì không phải lúc nào cả hai hệ xilanh trên cũng làm việc
đồng thời nh vậy. Do một số yêu cầu khác nhau và đảm bảo cho chất lợng cọc
SVTH: Trõn Viờt trung

Page
19

Lp :C gii Hoa_k48


n Tt Nghip

Tinh toỏn mỏy ộp cc thy lc di chuyn bc lc ộp 500 tn

thì hai hệ xilanh mới hoạt động đồng thời với nhau. Lực ép có thể đạt 500tấn
hoặc cao hơn nữa. Thông thờng chúng chỉ hoạt động cùng nhau tại thời điểm ban
đầu để ép cọc xuống xác định vị trí và sau khi quá trình ép không đồng thời kết
thúc.

2.3.2.2.2 - Phơng pháp ép không đồng thời.
Với phơng pháp ép không đồng thời thì quá trình ban đầu để ép cũng nh
trong phơng pháp ép đồng thời. Đó là khi bắt đầu ép thì cả hai hệ xilanh ép chính
và xilanh ép phụ sẽ đồng thời đẩy ra và ép hai bàn kẹp cùng đi xuống. Cho tới
khi cọc đã đợc ép xuống một độ sâu xác định thì hai cơ cấu kẹp sẽ nhả cọc ra và
di chuyển tới khoảng giữa của phần cọc ở trong giá ép. Sau đó cơ cấu bàn kẹp dới sẽ tiếp tục kẹp cọc lại và ép xuống, trong lúc đó cơ cấu bàn kẹp trên đi lên
phía trên. Nh vậy cùng lúc cả cơ cấu dới và cơ cấu trên sẽ hết hành trình (cơ cấu
dới hết hành trình đẩy, cơ cấu trên hết hành trình co). Khi cơ cấu dới hết hành
trình của xilanh ép thì các xilanh kẹp cọc sẽ nhả cọc ra và di chuyển lên trên.
Cùng lúc đó cơ cấu kẹp cọc trên sẽ kẹp cọc lại và ép xuống dới. Khi cơ cấu trên
hết hành trình thì cũng là lúc cơ cấu dới di chuyển tới khoảng giữa của cọc. Quá
trình đó lại đợc lặp đi lặp lại nh vậy cho tới khi cọc đạt độ sâu yêu cầu, và cũng
chính là sự làm việc không đồng thời của hai hệ xilanh ép.
Nh vậy với hoạt động không đồng thời của hai hệ xilanh ép nh trên thì các
quá trình ép sẽ luân phiên nhau và giảm đợc rất nhiều thời gian ép. Hơn nữa
năng suất trong quá trình ép không đồng thời cao hơn rất nhiều so với hoạt động
của một cơ cấu đơn.

SVTH: Trõn Viờt trung

Page
20

Lp :C gii Hoa_k48