Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200tấn

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

Chương 1.

TỔNG QUAN VỀ MÁY
THI CƠNG NỀN MĨNG

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 1


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

Trong xây dựng,đóng cọc là một trong những cơng đoạn hầu như khơng thể
thiếu để gia cố nền móng trước khi thi cơng cơng trình. Các cơng trình càng
lớn bao nhiêu thì u cầu nền móng của nó càng phải vững chắc bấy nhiêu.
Tùy theo điều kiện địa chất và qui mơ cơng trình mà người ta tính tốn thiết kế,
lựa chọn loại cọc cho phù hợp. Cọc có nhiều cỡ, nhiều loại khác nhau: Cọc nhỏ
có thể làm bằng loại tre gỗ, cọc lớn có thể làm bằng thép, bê tông cốt thép. Ở
nước ta hiện nay, trong xây dựng cơng trình , nhất là cơng trình cảng, nhà cao
tầng đã sử dụng những cọc ống thép , bê tơng cốt thép lớn, chiều dài có thể lên
tới 40m, khối lượng lên tới 30Tấn.
Trừ các loại cọc nhỏ có thể đóng bằng phương pháp thủ cơng, cịn tất cả các
loại cọc có chiều dài và khối lượng lớnđều phải dùng thiết bị như: Máy khoan

cọc nhồi, búa Diezel, Máy ép cọc tĩnh…Mỗi loại máy có những ưu nhược
điểm khác nhau, tùy theo điều kiện địa lý, điều kiện xã hội và yêu cầu thi công
mà người ta lựa chọn loại máy thi công cho phù hợp.
Sau đây ta đi sâu tìm hiểu những ưu nhược điểm của từng loại máy:
1.1. Máy búa Diezel.

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

Trong các cơng trình xây dựng ngồi khu vực dân cư hầu hết người ta sử
dụng máy búa Diezel để gia cố nền móng.
Đặc điểm hoạt động của loại máy này là sử dụng nguồn năng lượng Diezel tạo
lực xung kích làm chìm cọc.
1.1.1 Ưu điểm của loại máy này .
Búa Diezel có năng suất cao, đóng cọ có thể chịu được tải trọng lớn từ 1,8 –
3,5T. Ngoài ra việc sử dụng máy búa đóng cọc Diezel cịn đem lại về lợi ích
kinh tế như giá thành cọc rẻ do cấu tạo đơn giản dễ sử dụng, có khả năng hoạt
động độc lập, tính cơ động cao khơng phụ thuộc vào nguồn năng lượng bên
ngoài.
Sử dung máy búa Diezel có thể tháo lắp và vận chuyển dễ dàng, thời gian
chuẩn bị nhanh.
1.1.2. Nhược điểm .

Do sử dụng Diezel là nguồn năng lượng để gây lực xung kích do vậy dễ
gây ơ nhiễm mơi trường, q trình hoạt động phát ra tiếng nổ làm chấn động
các cơng trình lân cận và ảnh hưởng đến người dân. Không được sử dụng trong
khu vực dân cư, gần đô thị hay các công trình lớn, nếu thi cơng gần nơi có các
cơng trình xung quanh thì phải có các biện pháp làm giảm tiếng ồn, giảm độ
chấn động, dẫn đến chi phí cao, giá thành cọc đắt.
Ngồi ra q trình làm việc khí thải của dầu Diezel cịn gây ơ nhiễm mơi
trường, ảnh hưởng đến sức khoẻ của người dân, môi trường sinh thái.
1.2. Máy khoan cọc nhồi
Ngày nay việc thi công các cơng trình lớn địi hỏi cọc chịu tải trọng cao mà
các loại máy búa đóng cọc khơng đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật thì người ta
thường phải sử dụng thiết bị thi công là máy khoan cọc nhồi.

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

+ Cấu tạo:
1 - Bộ di chuyển xích
2 - Đối trọng
3 - Ca bin điều khiển
4 - Cần trục
5 - Cáp nâng cần

6 - Puli dẫn hướng
7 - Cáp nâng cơ cấu khoan
8 - Cần khoan
9 - Giá dẫn hướng
10 - Gầu khoan

1.2.1. ưu điểm
Do đặc điểm thi công của phương pháp này là tạo lỗ sau đó rót bê tơng tươi
xuống tạo cọc nên có thể tạo cọc có độ sâu tuỳ ý, bề rộng cọc tương đối lớn
đồng thời giảm thao tác cắt nối cọc nên chất lượng cọc ổn định hơn so với các
phương pháp thông thường .
Có thể thi cơng trên các cơng trường mà các phương pháp thi công khác
không đáp ứng được, khả năng cơ động cao.
1.2.2. Nhược điểm
Vận hành khó, phức tạp địi hỏi người điều khiển phải có trình độ vận hành
tốt.
Do đặc điểm của phương pháp thi công nên sau khi tạo cọc khó kiểm tra
được chất lượng cọc, khi thi công trên các nền đất yếu hoặc gặp đá mồ côi phải
để lại ống vách nên giá thành cọc cao. Ngồi ra cơng việc cơ sở hạ tầng phục
vụ cho q trình thi cơng phức tạp, phải tạo đường cho xe vận chuyển bê tông

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 4


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

vào chân cơng trình để rót bê tơng tươi hoặc phải xây dựng trạm trộn bê tông
tươi ngay tại chân cơng trường, chi phí phụ tốn làm gia thành cọc cao.
1.3.Phương pháp đóng cọc bằng búa rung.
Đây là phương pháp làm chìm cọc dựa trên nguyên lý biến ma sát khô
thành ma sát ướt . Sử dụng hiệu quả trên nền đất cát và đất có độ tơi xốp cao.
Máy búa rung có kết cấu đơn giản, sử dụng dễ dàng , tháo lắp nhanh chóng
Tuy nhiên do phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu bên ngoài nên khả năng cơ
động không cao, không hiệu quả trên nền đất cứng hoặc gặp đá mồ côi.
1.4. Máy ép cọc bấc thấm.

6

5

4
10
1
2

9
3

8

7

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

+ Cấu tạo:
1 - Buồng điều khiển
2 - Buồng máy
3 - Bộ truyền xích
4 - Tay cần
5 - Liên kết máy và bộ công tác
6 - Cột dẫn hướng
7 - Trục ép bấc
8 - Tời thủy lực
9 - Cáp kéo
10 - Puli dẫn cáp
+ Ưu điểm:
Công nghệ ép bấo thấm chủ yếu được áp dụng trong công tác thi công cầu
và thi công đường bộ ở nước ta. Đặc điểm của phương pháp này là hút nước
theo phương thẳng đứng để xử lý nền đất yếu, làm tăng nhanh thời gian kết
cứng của đất, rút ngắn thời gian sụt lún của đất.
Quá trình làm việc thao tác nhanh , gọn có khả năng cơ giới hố thi cơng
cao, chiều sâu bấc thấm có thể đạt tới 40m , năng suất cao, kinh tế hơn so với
thi công bằng cọc cát, cọc vôi xi măng.
+ Nhược điểm của phương pháp này là không áp dụng đối với nền đất yếu.
1.5.Máy ép cọc tĩnh :

Đặc điểm của phương pháp này là làm chìm cọc nhờ hệ thống xi lanh thuỷ
lực do đó không gây tiếng ồn lớn, không làm ảnh hưởng tới khu dân cư, khơng
làm ảnh hưởng tới các cơng trình lân cận.
Ngồi ra máy ép cọc tĩnh có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ sử dụng, chi
phí đầu tư ban đầu khơng cao.
Tuy nhiên phương pháp này cịn có những nhược điểm như khả năng cơ
động khơng cao, khối lượng thi cơng ít, năng suất thấp, khơng sử dụng hết
máy phục vụ nên chi phí giá ca máy cao do đó giá thánh cọc đắt.
Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

1.6. Cọc cát , gia cố vôi xi măng.
Đặc điểm của phương pháp gia cố bằng cọc cát, vôi xi măng đó là sử dụng
nguồn nguyên liệu có sẵn nên chi phí mua vật liệu thấp, giá thành cọc thấp
kinh tế hơn so với các loại hình thi cơng khác.
Q trình thi cơng bằng cơng nghệ cũ do phải để lại mũ cọc nên ngày nay ít
được sử dụng, thay vào đó là cơng nghệ mới nên có thể lấy mũ cọc lên, giảm
chi phí thi cơng.
Phương pháp này có những nhược điểm là không hiệu quả với nền đất yếu.
1.7. Kết luận:
Qua q trình nghiên cứu và phân tích các ưu nhược điểm của các biện
pháp thi công gia cố nền móng ở trên, chúng ta nhận thấy rằng cơng nghệ gia

cố nền móng bằng máy ép thuỷ lực là thiết bị không thể thiếu trong công nghệ
thi công gia cố nền móng ở nước ta, chi phí đầu tư ban đầu không cao,dễ sử
dụng, tháo lắp nhanh , khơng gây ơ nhiễm mơi trường cao. Ngồi ra, nó rất phù
hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật, vị trí địa lý, địa hình ở nước ta,.Chính vì
vậy đề tài của em là “ Thiết kế tính tốn máy ép cọc tĩnh truyền động thuỷ lực,
đường kính cọc 40x40, có độ sâu tối đa là 80m”.

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

Chương 2.

TÍNH TỐN THIẾT KẾ TỔNG THỂ.

2.1. Tổng quan về các loại máy ép cọc thuỷ lực.
2.1.1. Máy ép cọc thuỷ lực kiểu nửa quang treo, nửa vít me.
a. Cấu tạo:
01

02

03

04

1 - Giá ép cọc
2 - Giá dẫn hướng
3 - Đối trọng

06

4 - Bu lơng

05

5 - Dầm chính
6 - Quang treo

Hình 2.1. Máy ép cọc tĩnh kiểu bán quang treo, vít me

b. Nguyên lý hoạt động.
Cọc được đưa vào giá dẫn hướng nhờ hệ thống cần trục, sau đó thơng qua
hệ thống truyền động thuỷ lực làm chìm cọc suống, tốc độ ép cọc được thực
hiện nhờ hệ thống hộp số hoặc van phân phối.
Đặc điểm của loại máy ép kiểu quang treo này có ưu điểm là khả năng tháo
lắp nhanh chóng, cơ động hơn so với loại vít me.
Nhược điểm là khi thi cơng cọc có tải trọng lớn đòi hỏi phải cần nhiều đối
trọng, khả năng ổn định kém hơn so với loại vít me

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

2.1.2. Máy ép cọc kiểu vít me
a . Đặc điểm cấu tạo:
1 - Dầm chủ
2 - Giá cố định
3 - Khung ép
4 - Xi lanh
5 - Vít me
6 - Dầm ngang

Hình 2.2. Máy ép tĩnh kiểu vít me

b. Ưu nhược điểm:
+ Ưu điểm:
Đơn giản, dễ sử dụng, thi công cọc có kích thước lớn, khơng gây ơ nhiễm
mơi trường, giá thành thấp.
Làm việc ổn định hơn loại vít me.
+ Nhược điểm:
Kả năng cơ động khơng cao bằng loại vít me
2.1.3. Máy ép cọc loại nhỏ
900

1 - Máy nổ

2500

2300

6

2 - Bơm thủy lực
3 - Dầm ngang ép cọc

4000

7

4 - Xi lanh ép (2 xi lanh)
2300

5 - Dầm dọc giữ xi lanh
6 - Dầm ngang gia tải
7 - Mũi neo gia tải

Hình 2.3. Máy ép cọc loại nhỏ

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

2.2.Lựa chọn phương án thiết kế :
Với đề tài tính toán thiết kế máy ép cọc thuỷ lực lực ép Q max = 200Tấn qua
thực tế tìm hiểu ta có thể thiết kế theo các phương án sau:
2.2.1. Phương án 1: Máy ép kiểu vít me
a. Cấu tạo máy ép như hình vẽ
+ Cấu tạo:

1
2

1 - khung trượt

9

3

2 - khung tĩnh

4
5

3 - Đối trọng

6

4 - Vít me

7
8

5 - Hệ xi lanh
6 - Bộ xi lanh (4 xi lanh)

7000

2300

7 - Dầm ngang
8 - Dầm dọc
9 - Xà ngang
10 - thanh dài

Hình 2.4. Máy ép tĩnh kiểu vít me

11 - Thanh treo
b. Đặc điểm cấu tạo.
- sử dụng 4 xi lanh
- liên kết quang treo
- xi lanh nấp vào trong
+ Ưu điểm:
Việc bố trí xi lanh nấp vào bên trong nên kết cấu vững chắc khơng có phản
lực gây bó biến dạng khung tĩnh .

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

Lắp dựng đơn giản không phải căn chỉnh. Trong quá trình sử dụng việc dịch
chuyển ép trên dầm dọc, dầm ngang được thực hiện đơn giản.
+ Nhược điểm :
Chế tạo dầm dọc, dầm ngang phức tạp hơn, tốn kém hơn.
Khó khăn cho việc chăm sóc bảo dưỡng hệ xi lanh.
2.2.2. Phương án 2. Loại vít me dùng 4 xi lanh
01

02

a. Đặc điểm cấu tạo:

03

01 - Khung ép
02 - Khung tĩnh

04

03 - Thang leo

05

04 - Đối trọng

06
07

05 - Hệ thống xi lanh
06 - Xà ngang

09

07 - Bu lơng

08

Hình 2.5. Máy ép tĩnh kiểu vít me dùng 4 xi lanh

08 - Dầm ngang
09 - Dầm dọc
- Dầm dọc với dầm ngang, giữa dầm được liên kết bằng bu lông
- Xi lanh được bố trí nấp vào bên trong.
+ Ưu điểm:
Việc bố trí xi lanh nấp vào bên trong nên kết cấu vững chắc khơng có phản
lực gây bó biến dạng khung tĩnh
Lắp dựng đơn giản khơng phải căn chỉnh, Trong q trình sử dụng việc dịch
chuyển dàn ép trên dầm dọc , dầm ngang được thực hiện đơn giản.
+ Nhược điểm:
Chế tạo dầm dọc, dầm ngang phức tạp hơn, tốn kém hơn.
Khó khăn cho việc chăm sóc và bảo dưỡng hệ xi lanh.
Bố trí đường dầu phức tạp
Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

2.2.3. Phương án 3. Loại vít me dùng 2 xi lanh
a. Cấu tạo:
1 - Dầm chính
2 - Khung dẫn hướng
3 - Khung ép
4 - Xi lanh (2 xi lanh)
5 - Vít me
6 - Dầm ngang

Hình 2.6. Máy ép cọc tĩnh vít me kiểu 2 xi lanh

+ Ưu điểm:
Việc sử dụng bu lơng trong liên kết máy có ưu điểm giống phương án 2,
việc dịch chuyển thay đổi vị trí ép cọc đơn giản.
Do bố trí xi lanh ở ngồi nên dễ chăm sóc và bảo dưỡng xi lanh.
+ Nhược điểm:
Do việc để ngồi nên suất hiện phản lực gây bó gối xi lanh lên khung tĩnh.
Chế tạo dầm dọc dầm ngang phức tạp, tốn kém hơn.

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

2.2.4. Lựa chọn phương án thiết kế:
Qua đánh giá các phương án chúng ta đi đến lựa chọn thiết kế theo phương
án 3. Để thiết kế máy ép cọc thủy lực 200 Tấn.
Đặc điểm thiết kế máy :
Có 2 xi lanh thủy lực bố trí 2 bên khung ép.
Sơ bộ chọn kích thước như hình vẽ (Hình 2.7)
Sơ bộ chọn chiều cao máy .
Chiều cao của khung ép L1 = 8000mm
Chiều cao khung cố định L2 = 5000 mm
Bề rộng máy L3 = 2500mm
Thép làm cột ép là loại thép góc C45 có σc = 360MPa
2.3. Tính tốn thiết kế tổng thể máy.
Sơ bộ ta thiết kế máy có các thông số sau:
Chiều dài dầm chủ

- L1 = 9000mm

Chiều cao giá di động - L2 = 8000mm
Chiều cao giá cố định - L3 = 5000mm
Chiều rộng khung tĩnh: 820x575 mm

Lòng trong khung ép : 430x430 mm

Hình 2.7. Máy ép cọc tĩnh kiểu vít me

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 13


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

Chương 3. TÍNH TỐN HỆTHỐNG TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC VÀ
KẾT CẤU THÉP
3.1. Tính tốn thiết kế hệ thống truyền động thuỷ lực (TĐTL)
3.1.1. Sơ đồ mạch thuỷ lực
xilanh
1

+ Cấu tạo :

xilanh
2

1 - Thùng dầu
05

2 - Bơn thủy lực
3 - Van an toàn

04

4 - Van phân phối

06

03

5 - Đường dầu

07

6 - Xi lanh

02

7 - Đồng hồ đo áp

08
®c

01

M

8 - Bầu lọc

Hình 3.1. Sơ đồ truyền động thủy lực

+ Đặc điểm cấu tạo:
Hệ thống TĐTL có nhiệm vụ truyền cơng suất từ động cơ đến hệ xi lanh để
sinh công ép cọc làm chìm cọc. Ngồi ra hệ thống cịn có nhiệm vụ điều khiển
hệ xi lanh trong quá trình ép cọc.
3.1.2. Tính chọn các bộ phận của hệ thống thủy lực.
a. Tính xi lanh
+ Các thơng số u cầu:
Theo mục 2.3 ta có :
chiều cao khung ép 8000mm
chiều dai giá dẫn hướng 5000mm
chọn hành trình của xi lanh h = 1500mm
Các cặp xi lanh làm việc đồng thời chịu tác dụng của lực ép là :
Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn
N 2000
=
= 1000 KN
2
2

Fxl =

Tốc độ làm việc v = 0,6 m/ph
+ Tính chọn xi lanh:
Áp dụng cơng thức (3 - 36),
F1 =

Hay

[1]
π
4

[( P − P ) D
1

2

2

]

+ P2 .d 2 ηc

F1 = (A1.P1 + A2.P2)ηc

(3 - 1)
( 3 - 2)

Trong đó:

F1

- Lực đẩy piston (KN),

P1 , P2 - Áp lực dầu công tác
Áp suất làm việc của dầu trong hệ thống là:
P2 = 20 Mpa = 2KN/cm2
Áp suất khí trời :
P1 = 1 MPa = 1 KN/cm2
D

- Đường kính piston, m

d

- Đường kính cán piston

A1, A2

- Diện tích phần chịu áp lực của các bề mặt piston, m2
A1 =

π

A2 =

Đặt :

ϕ=

4

D2

π 2
(D − d 2 )
4

(3 - 3)
(3 - 4)

A1
A2

ϕ

- Hệ số cấu tạo xi lanh , ϕ = 0,6

ηc

- Hiệu suất cơ khí của xi lanh thủy lực, thường lấy ηc = 0,96 ÷ 0,98

Để ép được lực ép là 100Tấn thì lực sinh ra trên cán piston phải là:
F1 > 100T = 100.104 N
Thay số vào ( 3 – 2) ta có:
Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 15

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

(A1.P1 – A2.P)ηc > 100.104
Hay :
P

A1  P1 + 2

ϕ

A1 >

↔


ηc > 100.10 4



100.10 4

P 
 P1 − 2 η c

ϕ 




πD 2
100.10 4
>
4

P 
 P1 − 2 ηc

ϕ



4.100.10 4
⇒D>
P 

π  P1 − 2 η c

ϕ 


D>

4.100.10 4
= 261,7(mm)
1 

3,14 20 −

0,96
1,6 


Chọn xi lanh có đường kính Dxl = 300mm
Chọn xi lanh của ASHUN có : Series HROA, có Dxl = 300mm
Xi lanh chế tạo bằng thép các bon STK – 13A~C
Áp suất làm việc từ 1MPa ÷ 21MPa ( 10Kg/cm 2÷210Kg/cm2)
Nhiệt độ làm việc từ -300 ÷ 1000C, tốc độ làm việc của xi lanh v = 500 mm/s

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

Hình 3.2. Xi lanh ép cọc

+ Tính chọn cơng suất động cơ:
Ta có cơng suất tiêu thụ của xi lanh lực:
Np = Tp.Vp (kw)

( 3 - 5)

Tp - Lực tác dụng lên cán piston,

Tp = 200T = 200.104 N
Vp - Tốc độ dịch chuyển của cán piston.
Vp = 0,6 m/ph = 0,01m/s
Thay vào ( 3 - 5) ta được:
Np = 2000.0,01= 20 (kw)

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

Công suất động cơ phải thỏa mãn yêu cầu:
N dm ≥

N lv

(3 - 6)

η

Trong đó:
Nlv - Cơng suất làm việc của hệ thống;
η - Hiệu suất truyền, η = 0,8
Thay Nlv = Np = 20 (kw)

Ta được:
N dm ≥

20
= 25( kw)
0,8

Vậy ta chọn động cơ điện loại: A2 – 81 – 4 có:
Ndm = 40 (kw)
ndm = 1470v/ph
+ Chọn bơm dầu:
Áp dụng công thức ( 3 - 42),
Vp =

[1]

4Q
ηQ
π .D 2

(3 - 7)

Trong đó:
Vp - Tốc độ dịch chuyển cán piston (m/ph)
Q - Lưu lượng để đẩy cán piston (m3/ph)

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

ηQ - Hiệu suất lưu lượng của xi lanh, ηQ = 0,98
Từ ( 3 - 7) ta có:
Q=

π.D 2 .V p
4ηQ

( 3 – 8)

Thay D = 300 (mm) = 0,3 (m), Vp 0,6 m/ph vào ( 3 - 8) ta được:
Q1xl =

3,14.0,3 2.0,6
= 0,043( m 3 / ph) = 43(l / ph)
4.0,98

Lưu lượng cung cấp cho 2 xi lanh
Qxl = 2.43 = 86 ( l/ph)
Vậy lưu lượng của bơm cần cung cấp cho xi lanh là: Qb
Qb =

Qxl
86

=
= 92,47(l / ph)
ηb 0,93

ηb - Hiệu suất của bơm, ηb = 0,93
Theo các tính toán ở trên thì ta có thể lựa chọn một số thông số của các cơ
cấu trong bộ phận thủy lực của máy nh sau :
Chọn bơm thủy lùc cđa ASHUN cã : series HVP – 40. KiĨu bơm hớng trục
thay đổi đợc lu lợng, có áp suất làm việc tối đa là : p = 21 (MPa). Lu lợng của
bơm là : Q = 120 (l/ph), tốc độ vòng quay là : n = 800 (v/ph) 2500(v/ph).
Khối lợng của bơm :

+ Kể cả phần chân đế : 12,5 (kg)
+ Không chân đế : 9,5 (kg).

Nh vậy theo các điều kiện công tác của bơm nh trên ta có động cơ điện cần
thiết để có thể quay b¬m :
Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 19


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tn

Chọn van an toàn giữ áp suất ở 20 MPa cđa ASHUN cã : series SBG – 10 ,
¸p lùc tác dụng lớn nhất là : p = 21 MPa. Lu lợng cho qua là : 400 (l/ph).

Hỡnh 3.3. Bn thủy lực HPV-30, HPV- 40

+ Kiểm tra bơm và công suất đã chọn:
Ta có qb = 400 ( l/ph)
Pdm = 20 MPa
Động cơ điện có:
Nđm = 40 (kw), nđm = 1470 (v/ph)

+ Tính chọn van phân phối:

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 20


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

Van phân phối làm nhiệm vụ phân chia dòng dầu cao áp vào các đường ống
khác nhau để điều khiển hệ xi lanh thủy lực theo các tín hiệu điều khiển.
Van phân phối có nhiều loại theo đặc điểm điều khiển: loại điều khiển bằng
cần gạt, loại điều khiển bằng nam châm điện, hay áp lực dầu. Để thuận tiệnvới
máy ép cọc thủy lực ta lựa chọn van phân phối iu khin bng cn gt.
Chọn van phân phối điều khiển tay.
- Loại có khoá : DMT 03 3C4, có lu lỵng 100 (l/ph). Khèi lỵng 3,7 kg.

Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 21


Đồ án tốt nghiệp
-

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tn

Loại không có khoá : DMG - 03 3D4, có lu lỵng 100 (l/ph). Khèi lỵng

3,7kg.

Hình 3.4. Van phân phối

+ Tính tốn thùng đựng dầu:
Trong hệ thống thủy lực thùng dầu có các cơng dụng :
- Dự trữ tồn bộ lượng dầu cần thiết phục vụ cho hệ thống.
Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 22


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

- Góp phần làm mát dầu.
- Góp phần làm dầu nhờ có lưới lọc bố trí trong thùng tạo điều kiện cho
các chất bẩn, mạt kim loại bụi chứa trong dầu được lắng đọng.
- Đổi mới dầu thông qua bổ sung hoặc thay dầu trong quá trình hoạt động
của máy.
Thùng dầu được chế tạo từ thép tấm được hàn lại, thể tích thùng dầu được
xác định:
Áp dụng cơng thức (3 - 50), [1]
Vt =

Qb
( dm 3 )
Z

( 3 - 9)

Qb - Lưu lượng của bơm (dm3/ph)
Qb = 92,47 (dm3/ph)
Z - Hệ số tỷ lệ.
Đối với hệ thống làm việc ở chế độ gián đoạn.
Z = 0,33 ÷ 0,25
Ở chế độ liên tục.
Z = 0,17
Máy ép cọc làm việc ở chế độ gián đoạn vì vậy ta chọn Z = 0,28
Thay số vào ( 3 - 9) ta được:
Vt =

92,47

= 330,25( dm 3 ) = 330,25.10 6 ( mm 3 )
0,28

Vậy ta chọn thùng có kích thước là: 900 x 600 x 700 = 378.10 6 (mm3)
Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 23


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

Dài : Ld = 900 (mm)
Cao : h = 600 (mm)
Rộng : Lr = 700 (mm)
Góc nghiêng đáy thùng α = 50
+ Ống dẫn và cút nối:
- Ống dẫn:
Trong hệ thống thủy lực ống dẫn làm nhiệm vụ dẫn dầu công tác từ bộ phận
này sang bộ phận khác của hệ thống.
Ống dẫn dầu có nhiều kiểu, chủng loại khác nhau. Căn cứ vào khả năng
thay đổi cự ly truyền dẫn ta có loại ống cứng và loại ống mềm.Loại ống cứng
thường được dùng trong các trường hợp cự ly truyền dẫn dầu khơng thay đổi
trong q trình hoạt động. Trong trường hợp ngược lại người ta dùng loại ống
mềm. Các ống cứng chế tạo từ kim loại, các ống mềm chê tạo từ vật liệu cao su
tổng hợp.
Tính chọn ống dẫn đường ống cao áp:

Qua thực tế đo ngoài hiện trường chọn ống có đường kính ngồi
D = 45(mm), độ dày thành ống 7,5 (mm) lựa chọn ống chịu áp lực tới 20MPa
Ta kiểm tra trạng thái chảy của dịng dầu khi ở tốc độ lớn nhất có thể:
Áp dụng công thức (5 - 1), [7]
Rc =

v.d

ν

( 3 - 10)

d - Đường kính ống, (cm)
Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 24


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy ép cọc thủy lực 200Tấn

v - Vận tốc trung bình (cm/s)

Ta có:
V =

F=

Q 92,47.10 3
=
= 218,14(cm / s )
F
60.7,065

π .d 2
4

= 7,065(cm 2 )

ν - Hệ số nhớt động học (cm2/h)
Lựa chọn loại dầu thủy lực H50
Có ν = 49 (mm2/s) ở 500C
Thay các giá trị vào (3 - 10) ta có:
Rc =

218,14.3
=1335,56
0, 49

Dịng dầu trong ống có trạng thái chảy tầng.
+ Cút nối:
Khác với các đường ống dẫn dầu , cút nối chỉ đóng vai trị chuyển hướng
truyền dẫn dầu hoặc được nối trung gian giữa các đường ống với nhau hoặc
giữa đường ống với các chi tiết.
+ Lựa chọn đồng hồ đo áp:
Chọn đồng hồ đo áp chỉ đến vạch 25MPa. Đo chính xác trong q trình
máy làm việc đồng hồ đo áp có nhiệm vụ chỉ cho người cơng nhân biết được

áp lực dầu khi nen ép cọc.
Sv: Nguyễn Hồng Hà

Lớp CGH K41

Trang 25