Xác định các thông số và chế độ làm việc của bộ công tác đầm rung để gia công bê tông bề mặt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TỐNG ĐỨC LONG

XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC
CỦA BỘ CÔNG TÁC ĐẦM RUNG
ĐỂ GIA CƠNG BÊ TƠNG BỀ MẶT

Chun ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
M

60 52 01 03

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, 2017


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS. Nguyễn Hồng Ngân ....................

Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS.TS.Trần Thị Hồng ....................................

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS.Lê Thanh Danh ...........................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.
HCM ngày …06..tháng …01.. năm 2017
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

1. PGS.TS.Lưu Thanh Tùng.....................
2. PGS.TS.Trần Thị Hồng ........................
3. TS.Lê Thanh Danh ...............................
4. PGS.TS.Bùi Trọng Hiếu .......................
5. TS.Trương Quốc Thanh .......................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƢỞNG KHOA…………

i


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Tống Đức Long ............................................. MSHV: 7140344.............
Ngày, tháng, năm sinh: 15/01/1989 ........................................... Nơi sinh: Nam Định .......
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí .............................................. Mã số : 60.52.01.03 .......
I. TÊN ĐỀ TÀI:XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC
CỦA BỘ CÔNG TÁC ĐẦM RUNG ĐỂ GIA CÔNG BÊ TÔNG BỀ MẶT .............
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: ...................................................................................
Xây dựng mối quan hệ về thông số kết cấu và thông số làm việc của tổ hợp
máy đầm khi các đặc tính của máy cũng như lớp bê tơng đầm thay đổi để đạt được

hiệu quả về độ sâu đầm đồng thời vẫn đảm bảo làm phẳng bề mặt bê tông. .....................
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : .....................................................................................
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: .....................................................................
V. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN : PGS.TS. Nguyễn Hồng Ngân ........................................
.............................................................................................................................................
Tp. HCM, ngày . 11 . . tháng ..01 . . năm 2017
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)
(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA….………
(Họ tên và chữ ký)

ii


LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian học tập và nghiên cứu, tơi đã hồn thành đề tài luận văn: “Xác
định các thông số và chế độ làm việc của bộ công tác đầm rung để gia cơng bê tơng
bề mặt”.
Để hồn thành luận văn này nếu khơng có sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình từ
cơ trực tiếp hướng dẫn luận văn. Ngay từ lúc bắt đầu cho đến khi hoàn thành luận
văn này, cô đã hướng dẫn tạo mọi điều khiện thuận lợi và cũng cấp đầy đủ thiết bị
để thực hiện thực nghiệm.Với sự trân trọng và cảm kích tôi xin gửi lời cám ơn chân
thành tới PGS.TS. Nguyễn Hồng Ngân, người cô đã trực tiếp hướng dẫn luận văn
đã cho tôi những lời khuyên xác đáng và kịp thời những lúc gặp khó khăn.
Tơi xin gửi lời cảm ơn tới q thầy cơ trong khoa Cơ khí đã giúp đỡ tơi trong
q trình làm luận văn cũng như đã bỏ thời gian quý báu để nhận xét đề tài.

Tôi xin cảm ơn tất cả quý thầy cô đã tham gia giảng dạy chương trình Kỹ thuật
cơ khí khóa 2014-2016 đã trang bị cho tôi những kiến thức bổ ích trong suốt thời
gian theo học.
Cuối cùng, tôi xin cám ơn những người bạn thân thiết đã cùng tôi trải qua
những vui buồn trong suốt hai năm học.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
Tp.HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2016

Tống Đức Long

iii


TĨM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài “Xác định các thơng số và chế độ làm việc của bộ công tác đầm rung để
gia công bê tông bề mặt” bao gồm 4 chương, với các phần chính sau đây:
- Tìm hiểu tổng quan về công nghệ san và làm phẳng bề mặt bê tơng xi măng
- Tìm hiểu về các tiêu chí đánh giá bề mặt của sản phần bê tông xi măng
- Tìm hiểu và khả năng làm phẳng bề mặt bê tông xi măng bằng trống lăn
- Xây dựng mô hình tính tốn và mơ phỏng bộ cơng tác đầm trống lăn trên bề
mặt bê tông xi măng
- Thực nghiệm để xây dựng mối quan hệ về thông số làm việc và thông số kết
cấu của tổ hợp máy đầm khi đặc tính của máy cũng như lớp bê tơng đầm thay đổi để
đạt được hiệu quả về đầm sâu đồng thời đảm bảo cơ tính bê tơng và làm phẳng bề
mặt bê tông xi măng.

iv

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... iii
TÓM TẮT LUẬN VĂN .................................................................................... iv
MỤC LỤC ......................................................................................................... v
DANH SÁCH HÌNH ẢNH.............................................................................. viii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU .............................................................................. xi
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SAN VÀ LÀM
PHẲNG BỀ MẶT BÊ TÔNG XI MĂNG .......................................................... 1
1.1. Tổng quan về thiết bị và công nghệ san, làm phẳng bề mặt bê tông xi măng
bằng trống lăn.................................................................................................... 1
1.1.1. Các phương pháp sử dụng trống lăn tĩnh ................................................................... 1
1.1.2. Các phương pháp sử dụng trống lăn rung ................................................................ 11
1.2. Tiêu chí đánh giá chất lƣợng bề mặt của các sản phẩm bê tông xi măng.. 17
1.3. Những nghiên cứu về san và làm phẳng bề mặt bê tông xi măng ............. 24
1.3.1. Tình hình nghiên cứu về tổ hợp san, đầm và làm phẳng bề mặt bê tông xi măng . 24
1.3.1.1. Các cơng trình nghiên cứu ngồi nước ................................................................. 25
1.3.1.2. Các cơng trình nghiên cứu trong nước ................................................................. 28
1.3.2. Những nghiên cứu về làm phẳng bề mặt bê tông xi măng ..................................... 29
1.3.2.1. Các cơng trình nghiên cứu ngồi nước ................................................................. 29
1.3.2.2. Các cơng trình nghiên cứu trong nước ................................................................. 34
Kết luận chƣơng 1 ........................................................................................... 34
Chƣơng 2. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG LÀM PHẲNG BỀ MẶT BÊ TÔNG XI
MĂNG BẰNG TRỐNG LĂN .......................................................................... 36
2.1. Lý thuyết quá trình diễn ra trong hỗn hợp bê tông xi măng nằm trong vùng tác động
của trống lăn ........................................................................................................................ 36
2.1.1. Đặc điểm hỗn hợp bê tông xi măng nằm trong vùng tác động của trống lăn ........ 36
2.1.2. Tính lưu biến của hỗn hợp bê tông xi măng ............................................................ 40

v

2.2. Xác định chế độ làm phẳng đảm bảo không xuất hiện khuyết tật bề mặt bê
tông xi măng .................................................................................................... 43
2.3. Xác định khả năng làm phẳng, nhẵn của trống lăn .................................. 55
Kết luận chƣơng 2 ........................................................................................... 59
Chƣơng 3. XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ MƠ PHỎNG BỘ CƠNG TÁC ĐẦM
TRỐNG LĂN TRÊN BỀ MẶT BÊ TÔNG XI MĂNG .................................... 61
3.1. Các phƣơng pháp làm chặt bê tông xi măng bằng rung động................... 61
3.2. Các cơ cấu gây rung .................................................................................. 63
3.2.1. Công dụng và phân loại ............................................................................................ 63
3.2.2. Cơ cấu rung ly tâm. ................................................................................................. 64
3.2.2.2. Cơ cấu gây rung ly tâm hành tinh ......................................................................... 65
3.2.2.3. Cơ cấu gây rung ly tâm định hướng. .................................................................... 66
3.3. Mơ hình nghiên cứu .................................................................................. 67
3.4. Mơ hình tính tốn...................................................................................... 68
Kết luận chƣơng 3 ........................................................................................... 73
Chƣơng 4.NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ................................................... 74
4.1. Mục đích, nội dung và phƣơng pháp tiến hành thí nghiệm ...................... 74
4.1.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm .......................................................................... 74
4.1.2. Thơng số và q trình thực nghiệm ......................................................................... 74
4.1.3. Phương tiện thí nghiệm ............................................................................................ 75
4.2. Tổ chức quá trình thực nghiệm................................................................. 75
4.2.1. Chuẩn bị làm thực nghiệm ..................................................................... 75
4.2.2. Tiến hành thực nghiệm .......................................................................................... 76
4.2.2.1. Phương pháp đo độ sụt nón của bê tông ............................................................... 76
4.2.2.2. Tiến hành đo biên độ rung..................................................................................... 78
4.4. Kết quả đo và các thông số của trống lăn.................................................. 78
4.5. Đánh giá sản phẩm bê tông sau khi đầm................................................... 91
Kết luận chƣơng 4 ........................................................................................... 92

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 94
1. Kết luận ....................................................................................................... 94

vi


2. Kiến nghị...................................................................................................... 95
LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 96

vii


DANH SÁCH HÌNH ẢNH
STT

Tên hình

Trang

1.1

Máy cán phẳng cầm tay

1

1.2

Các dạng trống lăn trên máy san phẳng mặt đường bê tông

2

1.3

Bộ phận công tác kiểu trống lăn

2

1.4

Máy san phẳng kiểu trống lăn, có khung chữ П tự hành

3

1.5

Thiết bị san phẳng kiểu trống lăn hình nón

5

1.6

Thiết bị san phẳng kiểu trống lăn

6

1.7

Máy san phẳng hai trống lăn

7

1.8

Máy làm phẳng dạng trống lăn để san phẳng chi tiết có hình dáng
phức tạp

8

1.9

Máy san phẳng ВЗМ-15Б

9

1.10

Hình ảnh máy san và làm phẳng bề mặt bê tông xi măng 3 trống
lăn

10

1.11

Máy san và làm phẳng bề mặt bê tông xi măng bằng trống lăn
ngang

11

1.12

Bộ phận công tác trống lăn rung khu vực rộng

12

1.13

Máy san phẳng kiểu trống lăn rung động ngang

13

1.14

Sơ đồ bộ phận cơng tác trống lăn rung có cân bằng động

15

1.15

Sơ đồ bộ phận cơng tác có nhiều trống lăn rung

15

1.16

Sơ đồ phân loại các phương pháp san, làm phẳng bề mặt bê tông
xi măng

16

1.17

Sơ đồ thiết bị làm việc của máy hồn thiện bê tơng xi măng

24

1.18

Ngun lý hoạt động của tổ hợp rải hồn thiện đường bê tơng xi
măng

25

1.19

Máy hồn thiện BTXM Д -182A

26

1.20

Máy hồn thiện bê tơng xi măng Д-376

26

1.21

Máy cốp pha trượt Gomaco Comander III

27

1.22

Máy rải bê tông Gomaco C450

27

viii


STT

Tên hình

Trang

1.23

Tổ hợp thiết bị thi cơng bê tơng mái kênh chế tạo trong nước

28

1.24

Biểu đồ thực nghiệm thể hiện mối quan hệ của S với độ nhám bề
mặt

31

1.25

Sơ đồ ngun lý đĩa làm phẳng có chuyển động phức tạp

32

1.26

Mơ hình xác định khả năng làm phẳng

32

1.27

Sơ đồ nguyên lý đĩa làm phẳng dạng hành tinh

32

1.28

Mơ hình tính tốn của đĩa rung

33

2.1

Cấu tạo lưới không gian của gel

36

2.2

Sự phân bố vận tốc dịch chuyển của lớp biên

39

2.3

Đồ thị lưu biến

41

2.4

Quan hệ độ nhớt đàn hồi và ứng suất trượt tới hạn

43

Sơ đồ tính tốn xác định các thơng số của các chế độ san phẳng
2.5

đảm bảo không khuyết tật bề mặt bê tông xi măng

44

2.6

Phân bố các vận tốc trong lớp biên

47

2.7

Mơ hình tính tốn xác định khả năng làm phẳng nhẵn của trống
lăn

55

2.8

Sự phụ thuộc khả năng làm phẳng vào v và vB

58

2.9

Sự phụ thuộc khả năng làm phẳng vào h và f

59

3.1

Các thiết bị làm chặt hỗn hợp bê tông bằng rung động

61

3.2

Các phương pháp kết hợp để tạo hình cấu kiện

63

3.3

Các sơ đồ của cơ cấu rung ly tâm

64

3.4

Bộ gây rung ly tâm hai trục

66

3.5

Bộ gây rung ly tâm quả lắc

66

3.6

Kết cấu bộ công tác đầm trống lăn

67

3.7
3.8

Mơ hình thơng số kết hợp tương tác giữa bộ cơng tác đầm lăn và
bê tơng xi măng
Mơ hình thực nghiệm tương tác giữa bộ công tác đầm lăn và bê

tông xi măng

ix

68
69


STT

Tên hình

Trang

3.9

Tiếp xúc giữa trống lăn và bê tơng

71

3.10

Chương trình mô phỏng dùng để xác định các thông số làm việc
của bộ công tác đầm lăn trên bề mặt bê tông xi măng

71

3.11

Biên độ dao động trống lăn và bê tông ở độ sâu 200mm theo tần

số dao động và mô men bánh lệch tâm.

72

4.1

Tổ hợp san, đầm và làm phẳng bề mặt bê tơng xi măng

75

4.2

Sơ đồ bố trí đầu đo biên độ rung trên thiết bị

76

4.3

Dụng cụ đo độ sụt bê tơng

77

4.4

Đo độ sụt bê tơng

77

4.5

Q trình san, đầm và làm phẳng bề mặt bê tông xi măng

78

4.6

Đồ thị mối liên quan giữa biên độ dao động của trống lăn với tần
số ứng với mỗi độ sụt của bê tông

89

4.7

Đồ thị mối liên quan giữa biên độ dao động của tổ hợp máy với
tần số ứng với mỗi độ sụt của bê tông

90

4.8

Đồ thị mối liên quan giữa biên độ dao động của bê tông dưới độ
sâu 200mm với tần số ứng với mỗi độ sụt của bê tông

90

x


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
STT

Tên bảng biểu

Trang

1.1

Các đặc tính kỹ thuật của máy CM-895

3

1.2

Đặc tính kỹ thuật của máy A-919

4

1.3

Đặc tính kỹ thuật của máy san phẳng hai trống lăn

7

1.4

Đặc tính kỹ thuật của máy ВЗМ-15Б

9

1.5

Bảng quy định độ nhám bề mặt bê tông xi măng
Bảng so sánh các yêu cầu chất lượng bề mặt cho các sản phẩm
bê tông trong khu dân cư (các thơng số chính của các khuyết
tật)
Bảng đánh giá về chất lượng của bề mặt bê tông theo ГОСТ,

17

1.6
1.7

ТУ và СНиП

18
18

1.8

Các loại bê tông theo Viện bê tông American (ACI 302)

20

1.9

Phân loại chất lượng bề mặt theo BS 8204

21

1.10

Phân loại chất lượng bề mặt theo DIN 18202

21

1.11

Tiêu chí đánh giá (chiều sâu trung bình cấu trúc vĩ mơ) của mặt
đường đo bằng phương pháp rắc cát

22

1.12

Tiêu chí nghiệm thu độ bằng phẳng theo IRI đối với đường xây
dựng mới

23

1.13

Tiêu chí nghiệm thu độ bằng phẳng theo IRI đối với đường cải
tạo, nâng cấp, tăng cường

23

2.1

Thời gian chuyển đổi thuân nghịch từ Gel ↔ Sol của bê tông xi
măng

44

2.2

Bảng tổng hợp mối quan hệ giữa lưu lượng và các dạng khuyết
tật

47

3.1

Các thông số động lực học của bộ cơng tác đầm trong mơ hình
thực nghiệm

71

4.1

Thơng số cơ bản của máy khi thực nghiệm

74

4.2

Thành phần cấp phối vật liệu cho 1 m³ bê tông mác 200

74

xi

STT

Tên bảng biểu

Trang

4.3

Kết quả thực nghiệm mối liên quan giữa biên độ dao động của
trống lăn với tần số ứng ứng mỗi độ sụt của bê tông

88

4.4

Kết quả thực nghiệm mối liên quan giữa biên độ dao động của
tổ hợp máy với tần số ứng mỗi độ sụt của bê tông

88

4.5

Kết quả thực nghiệm mối liên quan giữa biên độ dao động của
bê tông dưới độ sâu 200mm với tần số ứng ứng mỗi độ sụt của
bê tông

89

xii


Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SAN VÀ LÀM PHẲNG
BỀ MẶT BÊ TÔNG XI MĂNG
1.1. Tổng quan về thiết bị và công nghệ san, làm phẳng bề mặt bê tông xi măng
bằng trống lăn
1.1.1. Các phƣơng pháp sử dụng trống lăn tĩnh
Năm 1944 tại Mỹ (bằng sáng chế số 2342445) máy san phẳng cầm tay được
đề xuất. Nó có bộ phận cơng tác dạng trống lăn và các cánh quạt quay. Máy có tay
quay để giúp xe dịch chuyển, trong q trình cán phẳng tồn bộ lực ép lên bề mặt
xử lý được truyền qua trống lăn. Trống lăn được dịch chuyển về phía trước so với
các cánh xoa nhẵn, trống lăn chịu phần lớn trọng lượng của máy, thực hiện san
phẳng, lèn chặt và làm phẳng sơ bộ bề mặt.

Hình 1.1. Máy cán phẳng cầm tay (bằng sáng chế số 2342445)
1. Tay cầm; 2. Trống lăn; 3. Quạt làm phẳng.
Cũng trong năm đó tại Mỹ (bằng sáng chế số 2252118) máy san phẳng mặt
đường bê tông tươi được phát minh. Máy được chế tạo ở dạng cầu trục, có động cơ
dẫn động trống lăn và di chuyển máy bằng tay. Nó có cơ cấu để thay đổi được vị trí
của trống lăn trong mặt phẳng thẳng đứng. Ngồi trống lăn hình trụ có dẫn động,
khả năng lắp đặt trống lăn hình cơn hoặc dạng bậc cũng được tính đến để đạt được
bề mặt đường có hình dạng xác định. Kết cấu tính đến khả năng cung cấp hơi nước
vào khoang trống bên trong trống lăn khi xử lý bề mặt bê tông nhựa.

1


Hình 1.2. Các dạng trống lăn trên máy san phẳng mặt đường bê tông

(bằng sáng chế số 2252118)
a- Dạng trống lăn hình trụ; b-Dạng trống lăn hình cơn; c- Dạng trống lăn trụ bậc
Năm 1959, trống lăn không dẫn động để san phẳng bê tông đã được thử
nghiệm tại Nhà máy xây dựng ДСК-5 tại Saint Peterburg (hình 1.3.a). Kinh nghiệm
sử dụng đã chỉ ra rằng trên bề mặt trống lăn bị bám dính hỗn hợp BT, vì vậy trên bề
mặt chi tiết hình thành những vết rỗ. Sau đó một loạt các cơ sở thiết kế đã thiết kế
một số mẫu máy san phẳng kiểu trống lăn với bộ phận cơng tác quay cưỡng bức
(hình 1.3.b), chúng được sử dụng tại các nhà máy (ДСК-1, Kiev; nhà máy mang tên
40 năm Komcomol, Saint Peterburg; ДСК-1, Moscow …).

Hình 1.3. Bộ phận công tác kiểu trống lăn
a. Trống lăn không dẫn động; b. Trống lăn có dẫn động;
c. Bộ phận cơng tác với các bánh tỳ vát chéo
Theo sơ đồ nguyên lý được thể hiện trên hình 1.3.b, máy san phẳng kiểu
trống lăn CM-895 được chế tạo bởi viện nghiên cứu khoa học vật liệu công nghiệp.
Máy cấu tạo từ các cụm cơ bản sau: Cầu trục cùng với cơ cấu dịch chuyển, khung
đỡ cùng với trống lăn để san phẳng và cơ cấu quay trống lăn, cơ cấu nâng khung đỡ
cùng trống lăn, cơ cấu dịch chuyển ngang của trống lăn. Sau một số lần chạy của
trống lăn sẽ làm phẳng bề mặt bê tông.

2


Bảng 1.1. Các đặc tính kỹ thuật của máy CM-895
TT

Thơng số

Đơn vị

Giá trị

1

Chiều rộng của bộ phận san phẳng

mm

2000

2

Đường kính của trống lăn

mm

240

3

Vận tốc góc của trống lăn

rad/s

4

4

Tần số hành trình kép của trống lăn

s-1

0,46

5

Dịch chuyển ngang của trống lăn

mm

40

6

Vận tốc dịch chuyển của xe

m/s

0,025 ÷ 0,015

7

Khối lượng

kg

2857

Bộ phận cơng tác (bằng sáng chế của Áo số 302142, năm 1971) có kết cấu đặc
biệt ở dạng trống lăn nằm ngang, trên đó có các vành vát nghiêng 450 (nguyên lý

theo hình 1.3.c). Khi quay trục trống lăn quay, các vành sẽ dịch chuyển hỗn hợp bê
tơng về hai phía khác nhau. Đối với bộ phận cơng tác như vậy có thể sử dụng để san
phẳng và cán phẳng sơ bộ bề mặt.
Năm 1965 tại Mỹ (bằng sáng chế 3220322) đã thiết kế máy san phẳng kiểu
trống lăn, có khung chữ П tự hành để san phẳng lớp phủ đường bê tơng.

Hình 1.4. Máy san phẳng kiểu trống lăn, có khung chữ П tự hành
Trên khung chữ П của máy lắp bàn trượt, có khả năng dịch chuyển ngang so
với hướng chuyển động của giá khung chữ П; trên bàn trượt lắp trống lăn có dẫn

3


động và có hình dạng chóp cụt. Hướng quay của trống lăn ở điểm tiếp xúc với bề
mặt gia công trùng với hướng chuyển động của bàn trượt. Bộ đảo chiều của trống
lăn và bàn trượt được điều khiển bằng tay nhờ cần gạt.
Cũng trong năm đó ЛИСИ cùng với công ty xây dựng đường Saint Peterburg
đã thiết kế và ứng dụng tại ДСК Saint Peterburg máy san phẳng ba trống lăn kiểu
khung chữ П A-919.
Bảng 1.2. Đặc tính kỹ thuật của máy A-919
TT

Thông số

Đơn vị

Giá trị

2

1

Năng suất

m /s

0,05

2

Vận tốc dịch chuyển của máy

m/s

0,025 – 0,08

3

Vết bánh xe

mm

4580

4

Chiều dài cơ sở

mm

4000

5

Đường kính các trống lăn

mm

200; 202; 354

6

Vận tốc góc của các trống lăn

rad/s

2,5 ÷ 10; 2,5 ÷ 10; 1 ÷ 4

7

Cơng suất của động cơ điện

kW

8,2

8

Kích thước bao: DxRxC

mm

4370x5930x3000

9

Khối lượng

kg

8000

Trong đó có cơ cấu nâng và hạ khung đỡ trống lăn bằng xy lanh thủy lực, vì
vậy dẫn động thủy lực tạo điều kiện để điều chỉnh giá trị áp lực của các trống lăn
trên bề mặt chi tiết. Khoảng cách giữa các trục của trống lăn được lựa chọn từ các
điều kiện để sự hình thành sóng là nhỏ nhất trên bề mặt chi tiết, còn hướng quay –
theo hướng chuyển động của máy san phẳng.
Các trống lăn được bố trí dạng bậc với hiệu chiều cao là 1 mm; việc điều chỉnh
các trục trống lăn theo chiều cao và theo vận tốc quay bằng các bánh sao có thể thay
thế được. Trên các trống lăn lắp các tấm nạo để làm sạch hỗn hợp bê tông. Người
điều khiển máy bằng khối điều khiển.
Hoàn thiện bề mặt sản phẩm theo các bước sau: chi tiết vừa được tạo hình theo
khn được đưa vào vị trí hồn thiện, máy san phẳng sẽ lăn trên chi tiết được cố
định. Người điều khiển bật bộ nguồn truyền động kiểu đai trên buồng chứa và bắt
đầu rải một lớp mỏng vữa đã chuẩn bị sẵn lên bề mặt chi tiết. Đồng thời dẫn động

4


của buồng chứa chuyển động, khi đó lớp rải sẽ điền đầy 1,5÷2 cm cao hơn các

thành của khn.
Trong q trình san phẳng lớp rải dạng tấm, việc hồn thiện bề mặt thực hiện
theo hai lượt chạy qua: lượt thứ nhất – máy chuyển động ở vận tốc thấp và các trống
lăn định cỡ làm việc, lượt thứ hai - ở vận tốc cao và sử dụng trống lăn xử lý tinh.
Chất lượng hoàn thiện thỏa mãn các yêu cầu về độ nhám cấp ba; ngoài ra lớp bề
mặt của chi tiết phải được nén đủ chặt và có mật độ cao hơn so với san phẳng bằng
tay.
Năm 1969 tại Mỹ (bằng sáng chế số 3450011), thiết bị san phẳng dạng trống
lăn kiểu cổng (chữ П) được nghiên cứu chế tạo dùng để san phẳng lớp phủ bê tơng
mặt đường.

Hình 1.5. Thiết bị san phẳng kiểu trống lăn hình nón
(bằng sáng chế của Mỹ số 3450011)
Trên khung chữ П lắp đặt bàn trượt, được dẫn động dịch chuyển ngang so với
hướng chuyển động của máy. Trên bàn trượt lắp trống lăn hình nón được dẫn động
và vít san chịu tải. Trong quá trình làm việc, trục quay của trống lăn và vít san

5


phẳng so bộ không trùng với trục nằm ngang. Bộ phận công tác được lắp dọc hướng
chuyển động của khung chữ П.
Thiết bị san phẳng (bằng sáng chế của Mỹ số 3541931), cũng có trống lăn
hình nón có vít san phẳng sơ bộ, tuy nhiên khác biệt ở chỗ trên bàn trượt lắp cơ cấu
để thay đổi góc đặt trục trống lăn trong quá trình làm phẳng (hình 1.6).

Hình 1.6. Thiết bị san phẳng kiểu trống lăn (bằng sáng chế của Mỹ số 3541931)
1. Cơ cấu di chuyển dọc; 2. Khung thiết bị; 3. Có cấu di chuyển ngang;
4. Trống lăn; 5. Trục vít
Trên hình 1.6 là cấu tạo của máy gồm: xe lăn (1), cơ cấu dịch chuyển xe lăn

(2), trống lăn đầm chặt với dẫn động quay (4) và hai cụm để tỳ lên thành của khuôn,
trống lăn để san phẳng (3) với dẫn động quay và hai cụm để tỳ lên thành của khuôn,
hai thiết bị để nâng hạ các trống lăn và sàn dành cho người điều khiển (5) cùng với
khối điều khiển.
Xe lăn được làm từ kim loại cán, dịch chuyển theo đường ray trên bốn bánh
xe, hai trong số chúng là bánh xe chủ động (được dẫn động). Cơ cấu dịch chuyển
cấu tạo bởi động cơ điện, hai hộp giảm tốc và hai trục quay, truyền chuyển động
quay thông qua các bánh răng đến mỗi bánh xe chủ động.
Các trống lăn đầm chặt và san phẳng có kết cấu tương tự nhau và được chế
tạotừ ống kim loại có chiều dày 10 mm. Mỗi trống lăn quay trên các ổ bi cầu, được
lắp trong các thân con trượt, chúng dịch chuyển thẳng đứng theo hai hướng bằng
trục vít ở phía dưới khung của xe lăn. Kết cấu như vậy của hệ thống treo hai trơng
lăn tạo điều kiện xử lý chi tiết có chiều cao khác nhau, mà đồng thời cũng giữ được
áp lực riêng định trước của trống lăn lên hỗn hợp bê tơng. Phía trên xe lăn bố trí hai
cơ cấu dẫn động quay của các trống lăn, cấu tạo từ động cơ điện và truyền động
dạng dây đai hình thang. Trên bảng 1.3 là đặc tính kỹ thuật của máy san phẳng hai
trống lăn.

6


Hình 1.7. Máy san phẳng hai trống
lăn
1. Xe lăn; 2. Dẫn động dịch chuyển
xe lăn; 3. Trống lăn đầm chặt và san
phẳng; 4. Cụm dẫn động quay của
trống lăn; 5. Sàn dành cho người
điều khiển và khối điều khiển máy.

Bảng 1.3. Đặc tính kỹ thuật của máy san phẳng hai trống lăn

TT

Thông số

Đơn vị

Giá trị

1

Năng suất

m2/s

0,08

2

Chiều rộng của chi tiết cán

mm

3000

3

Tốc độ dịch chuyển

m/s

0,025

4

Vận tốc góc của trống lăn
- Đầm chặt

rad/s

4,3

-

rad/s

9,6

- Đường kính

mm

225

- Chiều dài

mm

3050

5

San phẳng

Các kích thước của trục cán

7

Công suất động cơ dẫn động của mỗi trống lăn

kW

10

8

Hành trình nâng hạ của trống lăn

mm

230

9

Cơng suất của động cơ điện cơ cấu di chuyển

kW

24,5

10

Kích thước bao của máy
- Chiều dài

mm

3500

- Chiều rộng

mm

4600

- Chiều cao

mm

1200

kg

5500

11

Khối lượng

Máy san phẳng thể hiện trên hình 1.8 (giấy chứng nhận bản quyền số 445578)
đã loại bỏ được những hạn chế đó. Máy được cấu tạo từ bàn trượt (5), có dẫn động

điện cơ dịch chuyển ngang so với khung chữ П. Trên bàn trượt lắp trục trung tâm
thẳng đứng, có hệ thống dẫn động quay (6) và cơ cấu hãm để dừng trục trung tâm ở
những vị trí cố định. Ở đầu dưới của trục trung tâm lắp tấm đỡ có phay rãnh và hệ
thống dẫn động (10) để dịch chuyển tấm đỡ trong mặt phẳng nằm ngang dọc theo

7


rãnh phay tương đối so với trục. Phía bên dưới, bộ phận công tác san phẳng dạng
trống lăn cùng với hệ thống dẫn động quay của nó (2) được cố định vào tấm đỡ.

Hình 1.8. Máy làm phẳng dạng trống lăn để san phẳng chi tiết có hình dạng phức
tạp
1. Bộ phận công tác; 2. Hệ thống dẫn động quay trống lăn; 3. Tấm đỡ; 4. Trục quay
trung tâm; 5. Bàn trượt; 6. Hệ thống dẫn động quay của tấm đỡ; 7. Hệ thống dẫn
động dịch chuyển của bàn trượt; 8. Khung chữ П; 9. Cơ cấu hãm; 10. Hệ thống dẫn
động dịch chuyển tấm đỡ so với trục quay trung tâm.
Kết cấu của máy tạo ra, ngoài chuyển động quay riêng của trống lăn so với
trục dọc của nó trong mặt phẳng nằm ngang, cịn có chuyển động quay bổ xung
hoặc chuyển động dưới một góc nào đó so với hướng san phẳng.
Trong trường hợp chuyển động của trống lăn dưới một góc nào đó so với
hướng san phẳng, véc tơ vận tốc quay riêng của trống lăn không trùng về hướng (ở
điểm tiếp xúc với bề mặt bê tông) với véc tơ vận tốc chuyển động tịnh tiến của xe.
Vị trí này của trống lăn tạo điều kiện nâng cao diện tích tiếp xúc với bề mặt được xử
lý. Sự thay đổi có tính chu kỳ của góc đặt trống lăn với hướng san phẳng, được thực
hiện bởi hệ thống dẫn động (6) và cơ cấu hãm (8), sẽ đảm bảo độ mài mòn đồng đều
của bề mặt cọ sát và sự ổn định tương ứng của quá trình san phẳng trong tồn bộ
thời hạn làm việc của bộ phận cơng tác. Ngồi ra, việc đặt trống lăn dưới một góc
so với hướng san phẳng đảm bảo giảm tạo sóng của hỗn hợp bê tơng đối với một
trong các thành của khuôn. Hạn chế của loại máy này là chất lượng san phẳng

không đồng đều theo mặt trước của vệt đường được xử lý.
Nguyên lý của máy được miêu tả ở trên là thiết bị san phẳng ВЗМ-15Б, được
sử dụng ở nhà máy số 1 của Glavlenstroymaterial. Thiết bị (hình 1.9) cấu tạo từ
khung đỡ, được treo bởi hai cần. Việc nâng hạ thiết bị được thực hiện bằng tời. Ở

8


trung tâm của khung đỡ (8) có lắp ngõng trục (6), trên đó cố định khung quay (3).
Sự quay của khung (3) so với khung (8) xung quanh trục quay của ngõng trục được
thực hiện bằng hệ thống dẫn động, cấu tạo từ động cơ điện, truyền động đai hình
thang và liên kết trục vít. Trong đó, trục vít của liên kết này được cố định lên khung
(8), còn đai ốc có định lên khung (3).

Hình 1.9. Máy san phẳng ВЗМ-15Б
1. Tời; 2. Các cần đỡ; 3. Khung quay; 4. Cơ cấu quay; 5. Trống lăn; 6. Ngõng
trục; 7. Hệ thống dẫn động quay trống lăn; 8. Khung
Khi bật động cơ, khung (3) cùng với bộ phận công tác san phẳng kiểu trống
lăn thực hiện quay với góc ±150 trong mặt phẳng nằm ngang. Ở vị trí ngồi cùng về
hai bên của khung, động cơ điện được tắt đi bằng cơng tắc hành trình. Ở đầu kia của
khung quay (3) lắp động cơ điện (7) dẫn động quay trống lăn. Trống lăn được cấu
tạo từ ba đoạn ống, hai ngõng trục cơn có thể điều chỉnh ép vào được, cố định lên
khung (3). Như vậy, phần bị mài mòn của bộ phận cơng tác khi cần thiết có thể dễ
dàng thay thế.
Bảng 1.4. Đặc tính kỹ thuật của máy ВЗМ-15Б
TT

Thơng số

Đơn vị

Giá trị

1

Đường kính của trống lăn

mm

273

2

Vận tốc góc của trống lăn

rad/s

5

3

Hành trình dịch chuyển thẳng đứng của trống lăn

mm

100

4

Vận tốc dịch chuyển thẳng đứng của trống lăn

m/s

0,02

5

Góc quay của trống lăn trong mặt phẳng ngang

độ

±15

6

Chiều rộng lớn nhất của chi tiết san phẳng

mm

1500

7

Khối lượng

kg

850

9

Để thực hiện q trình san phẳng, bộ phận cơng tác quay một góc 10 ÷ 150, hạ
xuống bề mặt chi tiết, bằng dẫn động quay của nó và dẫn động dịch chuyển của
khung chữ П. Hướng quay của trống lăn phải phù hợp với hướng chuyển động của
máy. Trong lượt chạy ngược lại dọc chi tiết, trống lăn cần quay ngược lại. Trong
quá trình hoạt động, cần thay đổi góc đặt trống lăn một vài lần để đảm bảo mài mịn
đồng đều. Theo các thơng số của nhà máy, máy ВЗМ-15Б đảm bảo san phẳng đến
cấp 3-Ш của chi tiết, được tạo hình từ hỗn hợp bê tơng có độ cứng trung bình.
Trong những năm gần đây, các phát minh các loại máy san phẳng mới được
công bố bằng các chứng nhận bản quyền có số lượng khơng lớn. Tổng quan và
nghiên cứu nguyên lý làm việc của những kết cấu này được đưa ra dưới đây.
Hiện nay, ở Việt Nam chủ yếu sử dụng các thiết bị san phẳng bề mặt bê tông
dạng trống lăn trên các tổ hợp san, đầm và làm phẳng bề mặt bê tông xi măng. Đây
là các tổ hợp hiện đại và chủ yếu được nhập ngoại từ nước ngoài như:
Máy san và làm phẳng bề mặt
bê tông xi măng ba trống lăn (hình
1.10). Đây là loại máy có tính năng
hiện đại. Một bộ máy thi công bao
gồm máy đầm bê tông di chuyển
trên ván khuôn đi trước và máy lăn
3 trục đi sau. Trong đó, thiết bị máy
3 trục lăn có nguyên lý khá đơn
giản. Máy được di chuyển trên ray

Hình 1.10. Hình ảnh máy san và làm phẳng
bề mặt bê tơng xi măng 3 trống lăn

vng hoặc trịn chạy dọc theo
chiều dài cần rải bê tông xi măng. Bộ phận công tác 3 trục lăn di chuyển trên bề mặt

bê tông và được tựa trên đường ray. Các trục lăn này sẽ lăn và san phẳng bề mặt bê
tông, máy sẽ lăn qua lăn lại nhiều lần cho đến khi bề mặt bê tông được lèn chặt và
tạo phẳng. Trục trống lăn đầu tiên được dẫn động độc lập bằng mô tơ thủy lực quay
cùng chiều với phương chuyển động của máy khi san phẳng và đầm lèn bê tông xi
măng. Hai trống lăn còn lại chuyện động ngược chiều theo vận tốc của máy. Phía
trước theo hướng di chuyển của trống lăn là một vít xoắn đường kính 25cm có tác
dụng san đều bề mặt bê tông trước khi đầm. Tốc độ di chyển của máy cũng như tốc
độ làm việc của bộ phận công tác được điều khiển với các thông số phù hợp với yêu

10


cầu của công việc.
Máy san và làm phẳng bề mặt
bê tơng xi măng bằng trống lăn
ngang (hình 1.11). Một dây chuyền
thi cơng rải bê tơng hồn chỉnh bao
gồm hệ thống giàn thép di chuyển
dọc trên ray mang theo bộ công tác
dạng trống lăn, vít xoắn di chuyển
ngang có nhiệm vụ san đều bê tông
trước khi trống lăn làm nhiệm vụ lu
lèn và hồn thiện bề mặt bê tơng.
Một ưu điểm khi sử dụng thiết

Hình 1.11. Máy san và làm phẳng bề mặt bê
tông xi măng bằng trống lăn ngang

bị này là khả năng thi công được nhiều bề rộng đường khác nhau bằng cách nối
thêm khung cho giàn thép có kích thước thích hợp. Ngồi ra khi lắp thêm bộ phận

chuyển đổi thi cơng bề mặt nghiêng máy cịn được sử dụng thi công rải bê tông mái
kênh, taluy, thân đập…
1.1.2. Các phƣơng pháp sử dụng trống lăn rung
Máy san phẳng dạng trống lăn rung khu vực rộng (hình 1.12).Máy được cấu
tạo từ trống lăn (1), được lắp trên các ống lót lệch tâm (2) và (3), dẫn động quay
lệch tâm bằng puly (4) lắp trên trục (5), trục (5) liên kết với ống lót lệch tâm (2),
puly dẫn động (6) được lắp trên trục (7), trục (7) truyền chuyển động quay bổ xung
cho trống lăn (1) quay tương đối so với đường tâm của nó thơng qua truyền động
các đăng (8). Bên trong trống lăn lắp đặt bộ tạo sự mất cân bằng thủy lực có thể tự
điều chỉnh, cấu tạo từ bộ điều chỉnh ly tâm (9), đòn di động (10), đòn bẩy (11), xy
lanh (15), bên trong xy lanh lắp pít tơng (16), pít tơng được nối với lò xo hồi vị (17)
bằng thanh nối. Tất cả kết cấu được lắp trên khung đỡ (19), khung này cố định lên
khung chữ П của máy san phẳng (21) trên những lò xo giảm chấn (20).

11


Hình 1.12. Bộ phận cơng tác trống lăn rung khu vực rộng
Thiết bị san phẳng trống lăn rung khu vực rộng làm việc như sau. Động cơ dẫn
động thông qua bộ truyền động đai đến puly dẫn động (4), lắp trên trục (5), truyền
chuyển động quay cho ống lót lệch tâm (2), một đầu của trống lăn (1) được lắp trên
ổ bi và đặt trong ống lót này. Đầu thứ hai của trống lăn cũng được đặt trong ổ bi và
đặt trong ống lót lệch tâm (3), trống lăn thực hiện chuyển động quay lệch tâm với
tần số

1.

Khoảng lệch tâm của các ống lót (2) và (3) bằng . Ngồi ra, dẫn động

trực tiếp bằng truyền động đai đến puly dẫn động (6), lắp trên trục (7), truyền

chuyển động quay bổ xung cho trống lăn 1 thông quay truyền động các đăng (8) với
tần số

2.

Bên trong trống lăn phẳng (1) lắp bộ tạo sự mất cân bằng thủy lực, làm việc
như sau. Ở trạng thái tĩnh, trống lăn được cân bằng bằng các đối trọng (18) và trọng
tâm của nó nằm tại đường tâm. Khi trống lăn quay, bộ điều chỉnh ly tâm (9) gây ra
dịch chuyển của đòn (10), thơng qua địn bẩy (11) đẩy thanh nối của pít tơng (13).
Pít tơng (13) dịch chuyển chất lỏng nằm trong xy lanh (12), thông qua ống nối (14)
vào xy lanh (15). Pít tơng (15), nằm trong xy lanh (15), dịch chuyển và ép lị xo hồi
vị (17). Khi đó trọng tâm của trống lăn dịch chuyển tương đối so với đường tâm của
nó, tạo ra rung động cho chính bản thân bộ phận công tác. Vận tốc quay của trống
lăn càng lớn, dịch chuyển trọng tâm càng lớn, rung động của trống lăn càng mạnh.
Khi giảm tần số quay của trống lăn hoặc khi nó dừng quay, lị xo hồi vị (17) đưa tất

12