Đồ án Tính toán thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước lực ép 800T

MôC LôC LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG 5 1.1. Giới thiệu máy thiết kế 5 1.2. Kết cấu và quá trình hoạt động của máy 7 1.2.1. Kết cấu máy ép 7 1.2.2. Quá trình làm việc của máy ép 9 1.3. Sơ đồ và nguyên lý truyền động thuỷ lực 13 1.3.1. Sơ đồ hệ thống thuỷ lực 13 1.3.2. Nguyên lý hoạt động của mạch thuỷ lực 14 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THUỶ LỰC CỦA BỘ PHẬN ÉP CỌC VÀ KẸP CỌC 16 2.1. Cơ cấu ép cọc 16 2.1.1. Cấu tạo cơ cấu ép cọc 16 2.1.2. Tính chọn xi lanh ép cọc 18 2.2. Cơ cấu kẹp cọc 23 2.2.1. Các thông số yêu cầu 23 2.2.2. Sơ đồ hệ thống thuỷ lực 25 2.2.3. Tính chọn xilanh: 26 2.2.4. Kiểm tra khả năng chịu lực kẹp của cọc bêtông cốt thép khi chịu lực ép 800 tấn 28 2.3. Tính chọn bơm thuỷ lực 29 2.3.1. Lưu lượng của bơm cần cung cấp cho xylanh ép cọc 29 2.3.2. Lưu lượng của bơm cần cung cấp cho xylanh kẹp cọc 30 2.4. Tính chọn các chi tiết trong hệ thống thuỷ lực 32 2.4.1. Tính chọn van an toàn 32 2.4.2. Tính chọn các thiết bị trong hệ thống thuỷ lực ép cọc 32 2.4.3. Tính chọn các thiết bị trong hệ thống thuỷ lực kẹp cọc 34 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THUỶ LỰC CƠ CẤU DI CHUYỂN MÁY 36 3.1. Cơ cấu di chuyển 36 3.1.1. Lực cản di chuyển máy 36 3.1.2. Tính chọn xilanh di chuyển ngang 38 3.1.3. Tính chọn xi lanh di chuyển dọc 41 3.1.4. Tính chọn bơm thủy lực và động cơ 43 3.1.5. Cụm bánh xe di chuyển 44 3.2. Cơ cấu nâng hạ máy 45 3.2.1. Tính xilanh nâng hạ máy 45 3.2.2. Tính chọn bơm thuỷ lực 48 3.3. Tính chọn các chi tiết trong hệ thống thuỷ lực 50 3.3.1. Tính chọn van an toàn 50 3.3.2. Tính chọn các thiết bị trong hệ thống thuỷ lực di chuyển 50 3.3.3. Tính chọn các thiết bị trong hệ thống thuỷ lực nâng hạ 52 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦN TRỤC CẤP CỌC 53 4.1. Cấu tạo chung 53 4.2. Hệ thống thuỷ lực trên cần trục 54 4.3. Bộ máy nâng hạ hàng 55 4.3.1. Sơ đồ truyền động 55 4.3.2. Bảng sức nâng - tầm với 56 4.3.3. Tính toán các bộ phận 56 4.4. Bộ máy thay đổi tầm với 61 4.4.1. Tính chọn cơ cấu thay đổi chiều dài cần 61 4.4.2. Cơ cấu thay đổi góc nghiêng cần 65 4.5. Bộ máy quay 69 4.5.1. Công dụng 69 4.5.2. Tính chọn vành răng 71 4.5.3. Tính chọn động cơ thuỷ lực dẫn động cơ cấu quay 73 4.6. Tính chọn bơm thuỷ lực 76 CHƯƠNG 5: THÁO DỠ VÀ LẮP ĐẶT MÁY ÉP CỌC 77 5.1. Quá trình chuẩn bị 77 5.2. Quy trình lắp dựng 78 5.3. Quy trình thi công ép cọc 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 LêI NãI §ÇU Nền tảng để Việt Nam hội nhập vào nền kinh tế thế giới là phải xây dựng được cơ sở hạ tầng thiết yếu đảm bảo về cả chất và lượng. Điều này tạo cơ hội cho máy móc thiết bị ở nước ta ngày càng đa dạng. Một yêu cầu đặt ra là đòi hỏi những kĩ sư máy phải biết vận dụng sáng tạo công nghệ hiện đại của các nước tiên tiến vào tình hình cụ thể của Việt Nam sao cho đạt hiệu quả kinh tế kĩ thuật cao nhất. Trong thời gian gần đây, đất nước ta đã có nhiều chuyển biến tốt đẹp, nền kinh tế nước ta hội nhập với nền kinh tế thế giới. Trong quá trình phát triển sẽ xuất hiện nhiều trung tâm chính trị, kinh tế, xã hội như TP Hồ Chí Minh hoặc thủ đô Hà Nội. Cùng với đó là sự phát triển dân số, tập trung dân cư, do vậy vấn đề giải quyết cơ sở hạ tầng là rất bức thiết. Để thi công một công trình cần kỹ thuật của nhiều ngành khác nhau, trong đó ngành Cơ khí Máy Xây Dựng chiếm tầm quan trọng không nhỏ. Hiện tại, yêu cầu đặt ra rất khắt khe, việc xây dựng không những đòi hỏi tiến độ, mà còn đòi hỏi mức độ an toàn cho bản thân công trình và các công trình xung quanh. Các công trình xây dựng lớn hiện nay thì việc gia cố nền móng là rất quan trọng. Cấu tạo của nền sau khi đào, đắp, đầm...thường không đồng nhất và khả năng chịu áp lực nhỏ; vì vậy trong công tác xây dựng nhà cao tầng (mang tính vĩnh cửu) và xây dựng cầu, đập nước, ống khói, v.v... người ta phải xử lý móng. Một trong các cách xử lý nền móng vừa kinh tế lại vừa đảm bảo độ bền vững của công trình là dùng phương pháp đóng cọc. Cọc dùng để đóng có thể là cọc tre, gỗ, hoặc cọc thép, cọc bê tông-cốt thép, cọc cát...Trong điều kiện hiện nay thì cọc bê tông-cốt thép được sử dụng rộng rãi nhất vì có nhiều ưu điểm hơn các loại cọc khác. Đó là điều kiện áp dụng không phụ thuộc vào tình hình mực nước ngầm (tuy nhiên khi dùng cọc ở những nơi nước mặn thì phải chú ý tới hiện tượng ăn mòn cốt thép trong cọc) giá thành của cọc nhỏ hơn nhiều so với cọc thép, sức chịu tải của cọc cao...Hầu hết các công trình hiện nay đều dùng cách gia cố nền móng bằng cọc. Chính vì vậy việc xuất hiện những máy mới nhằm thực hiện công tác thi công cọc là rất quan trọng. Dưới sự phân công nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp của bộ môn Máy xây dựng & xếp dỡ, đề tài: “Tính toán thiết kế máy ép cọc tĩnh di chuyển bước lực ép 800T” được thực hiện bởi hai sinh viên lớp Cơ giới hóa XDGT - K47: 1. Nguyễn Văn Trang: Tổng quan về máy ép cọc tính di chuyển bước, tính toán thiết kế tổng thể, tính toán thiết kế toàn bộ kết cấu thép, tính toán thiết kế bộ máy di chuyển bước, xây dựng quy trình vận hành và sử dụng. 2. Đào Duy Hướng: Tính toán hệ thống thuỷ lực ép cọc và bộ di chuyển, tính toán thiết kế các cụm chi tiết của hai hệ thống trên, xây dựng quy trình lắp dựng, tính chọn bộ máy cấp cọc. Trong quá trình thực hiện đồ án không tránh khỏi những sai sót và những hạn chế. Em mong nhận đựơc sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn sinh viên để đồ án được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, em xin chân thành cám ơn thầy PGS. TS-Nguyễn Văn Vịnh và toàn thể các thầy cô giáo trông bộ môn Máy Xây Dựng đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành những nội dung của đồ án. Hà Nội, ngày 05 tháng 05 năm 2011 Sinh viên Đào Duy Hướng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG Giới thiệu máy thiết kế Nội dung chính của đồ án này là nghiên cứu 1 loại máy ép mới hiện nay cũng dựa trên phương pháp dùng lực ép tĩnh. Đó là loại máy hạ cọc mới trong nghành công nghiệp xây dựng hiện nay. Loại máy này rất phù hợp với các công trình xây dựng ở những khu thành thị đông đúc nhờ vào tính linh hoạt và nhanh nhạy của máy. Hiện nay loại máy này đang được sử dụng cụ rất phổ biến ở Trung Quốc. Máy sử dụng lực tĩnh mạnh được sinh ra bởi dầu áp lực cao để đưa cọc vào trong đất 1 cách dễ dàng mà không gây chấn động mạnh. Mọi thao tác của máy như: nâng cọc, chuyển, giữ bàn kẹp, di chuyển máy...đều được thực hiện bằng thủy lực. Máy có thể nén được nhiều loại cọc có hình dáng và kích thước khác nhau: cọc vuông, cọc tròn, cọc thép chữ H...tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật. Kích thước của cọc vuông
m–
m; cọc tròn

m. Chất lượng của cọc ép luôn được đảm bảo vì trong quá trình ép sẽ kiểm tra cọc. Tỷ lệ thành công của cọc là 100%. Cọc sẽ đạt được chất lượng cao và giảm được nhiều chi phí sản xuất. So với các phương pháp ép khác hoặc trong quá trình đóng cọc thì cọc đạt đựoc chất lượng cao hơn rất nhiều 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 được điều khiển bằng thủy lực và có thể tự di chuyển được trên công trường. Lực ép cọc được tạo ra là rất lớn. Và một đặc điểm rất quan trọng của máy mà có nhiều người quan tâm đó là máy có thể ép được 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. Máy ép cọc tĩnh thủy lực YZY có những ưu điểm nổi trội sau: Khi thi công không chấn động, không ô nhiểm, ít tiếng ồn, không làm rạn nứt công trình xung quanh. Khi thi công ở khu vực tập trung nhiều công trình kiến trúc nó sẽ phát huy hết những đặc tính ưu việt này, thể hiện nó đúng là loại thiết bị thi công lí tưởng cho phương pháp bảo vệ thành phố. Quá trình ép cọc: Trên máy có lắp đặt đồng hồ đo thể hiện rõ trở lực ép cọc, phân đoạn thông số áp lực, cung cấp số liệukyx thuật đáng tin cậy cho công nhân thao tác. Thời giant hi công ngắn, hiệu suất cao, độ ép lien tục tốt, nối cọc dễ dàng, hiệu suất cao hơn hẳn so với các loại máy ép cọc khác, là lựa chọn hiệu quả cho việc thi công các công trình có quy môdieenj tích lớn, thời giant hi công gấp. Chất lượng thi công tốt, tỷ lệ cọc hoàn thành cao, cọc chịu áp lực thấp, số lượng cọc bị hỏng ít. So với kiểu máy đóng cọc kiểu búahay loại chấn động thì giá thành làm cọc tiền chế thấp hơn 30%. Do đó, máy ép cọc thủy lực tuy mới gia nhập vào Việt Nam nhưng ưu thế của nó đã nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường. Kết cấu và quá trình hoạt động của máy Kết cấu máy ép Các kết cấu chính của máy được thể hiện như hình vẽ: / Hình 1.1. Kết cấu chính của máy ép thủy lực 800 tấn Sàn máy 9. Cụm cơ cấu di chuyển ngang Dầm đặt đối trọng gia tải 10. Xi lanh nâng hạ máy Gối đỡ dầm gia tải 11. Xi lanh di chuyển dọc Chân đế di chuyển ngang 12. Cabin điều khiển cơ cấu ép cọc Cơ cấu ép chính 13. Khung lắp cơ cấu ép cọc Gân tăng cường cho gối đỡ dầm gia tải 14. Cơ cấu ép cọc Chân đế di chuyển dọc 15. Xi lanh ép cọc Xi lanh di chuyển ngang 16. Cẩu cấp cọc / H×nh 1.2. M¸y Ðp cäc thñy lùc tù hµnh kh«ng Ðp vïng biªn / H×nh 1.3. M¸y Ðp cäc thñy lùc tù hµnh cã Ðp vïng biªn Quá trình làm việc của máy ép Quá trình làm việc của giá ép Giá ép bao gồm các xilanh ép chính, các xilanh ép phụ và các bàn kẹp cọc. Hệ xilanh ép được liên kết mềm (tự lựa) với các chân 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 quá trình làm việc của giá ép như sau: 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 kẹp). Sau đó cọc được cẩu vào khoảng giữa của các bàn kẹp nhờ chính cần cẩu được bố trí trên máy. Khi cọc đã được đưa vào trong đó và đến lúc đầu dưới của cọc chạm đất thì cả hai hệ thống bàn kẹp cùng làm việc, chúng cùng kẹp cọc lại. Như vậy cọc luôn được đảm bảo ép đúng vị trí cần thiết. Nhờ vậy cọc luôn được đảm bảo độ thẳng đứng trong suốt quá trình ép. / Hình 1.4. Quá trình làm việc 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 đưa các bàn kẹp trở về vị trí ban đầu và tiếp tục lặp lại quá trình kẹp cọc và ép cọc xuống. Quá trình di chuyển của máy Sự di chuyển của máy đầu tiên phải kể đến quá trình làm việc của cơ cấu nâng hạ máy. Cơ cấu nâng của máy bao gồm các xilanh nâng hạ máy và các dầm của máy. Các dầm của máy gồm có hai dầm chính và hai dầm phụ. Hai đầu của hai dầm chính gắn với bốn xilanh, đầu của pittông nâng hạ liên kết với bốn bánh xe di chuyển. Đó chính là hệ thống bánh xe để di chuyển máy. / Hình 1.5. Chân đế di chuyển (chân đế dài) // Hình 1.6. Cụm bánh xe và xi lanh trong chân đế Khi pittông đẩy ra hoặc co vào thì thân máy sẽ được nâng lên hay hạ xuống. Hệ thống bánh xe đó được chạy trên các tấm chân đế. Trong mỗi tấm chân đế có hai xilanh di chuyển (nằm theo chiều dọc) và dẫn động các bánh xe. Các bánh xe di chuyển mang theo toàn bộ thân máy di chuyển theo. Các bánh xe chạy trên các ray nằm trong các chân đế và có thể chạy trong chân đế để kéo chân đế theo trong quá trình chuyển động. Các xilanh nằm dọc trong chân đế được gắn khớp với các bánh xe. Đầu của pittông có liên kết khớp với chân đế để di chuyển máy và cũng để di chuyển chính chân đế. Quá trình di chuyển theo chiều dọc Máy di chuyển theo chiều dọc nhờ hai cặp chân đế nằm dọc theo hai bên máy. Hành trình di chuyển theo chiều dọc máy là 3,0 m. Đó cũng chính là hành trình của hai xilanh nằm trong hai chân đế này. Khi bắt đầu di chuyển, đầu tiên các xilanh nâng hạ máy co lại hết hành trình. Như vậy hai chân đế nằm ngang sẽ được co lên theo các xilanh nâng hạ. / Hình 1.7. Kết cấu của cơ cấu di chuyển dọc Lúc này các xilanh nằm trong các chân đế dọc sẽ hoạt động, chúng đẩy ra hết hành trình của xilanh. Như vậy toàn bộ máy được đẩy tới trước cùng với hai chân đế ngang máy nhờ các cụm bánh xe di chuyển chạy trên các ray nằm trong chân đế. Khi các xilanh dọc hết hành trình thì các xilanh nâng hạ bắt đầu đẩy ra và từ từ hạ hai chân đế ngang xuống. Khi 2 hai chân đế ngang chạm đất ,các xylanh nâng hạ nâng hai chân đế dọc máy được nâng lên khỏi mặt đất. Lúc này các xilanh nâng hạ dừng lại, tiếp theo các xilanh dọc trong chân đế sẽ co lại. Quá trình co lại này sẽ kéo theo các cụm bánh xe di chuyển theo. Như vậy lúc này các chân đế dọc sẽ trượt trên các cụm bánh xe di chuyển và tiến về phía trước. Sau đó các xilanh nâng hạ lại co lại và bắt đầu một bước di chuyển mới. Quá trình này cứ lặp đi lặp lại và làm cho máy di chuyển được tới vị trí mong muốn theo chiều dọc (phía trước hoặc phía sau). Quá trình di chuyển theo chiều ngang Quá trình di chuyển theo chiều ngang giống như quá trình di chuyển theo chiều dọc ,nhưng khác là hành trình của các xylanh là 0,8m và các chân đế này bị hạn chế hành trình bởi hai chân đế nằm dọc. / Hình 1.8. Kết cấu của cơ cấu di chuyển ngang Sơ đồ và nguyên lý truyền động thuỷ lực Sơ đồ hệ thống thuỷ lực / Hình 1.9. Sơ đồ mạch thủy lực của hệ máy ép Bộ làm mát 10. Ống nối mềm Bầu lọc dầu 11. Các xi lanh di chuyển ngang dọc Thùng chứa dầu 12. Các xi lanh chính ép cọc Van điều chỉnh bơm 13. Các xi lanh phụ ép cọc Bơm thủy lực có van điều chỉnh 14. Các xi lanh kẹp cọc Van 1 chiều 15. Các xi lanh nâng hạ máy Động cơ 16. Van 1 chiều Van phân phối điều khiển 17. Van phân phối điều khiển xi lanh ép cọc và kẹp cọc xi lanh nâng hạ máy Van phân phối điều khiển 18. Đồng hồ đo áp các xi lanh di chuyển 19. Van an toàn Nguyên lý hoạt động của mạch thuỷ lực Mạch điều khiển thủy lực gồm có 2 bơm thủy lực (5). Mỗi bơm này được dẫn động bằng một động cơ điện ba pha (7). Dầu áp lực từ bơm sẽ được phân bố đến các van phân phối cho các hệ xilanh trong từng quá trình công tác. Các van phân phối này được điều khiển bởi người điều khiển. Dầu sau hành trình công tác được đưa trở về thùng dầu (3) qua một bộ làm mát và bộ lọc. Van an toàn (1) sẽ luôn giữ cho áp lực của dầu trong hệ thống lớn nhất là 20 MPa. Van khoá đảm bảo cho các xylanh không bị tụt áp trong quá trình làm việc. Cụm van an toàn có tác dụng giảm tải trọng động cho đông cơ thuỷ lực. Các xylanh di chuyển ngang dọc, nâng hạ, ép, kẹp, và các động cơ làm việc độc lập theo yêu cầu cụ thể khi vận hành. Các phần tử thuỷ lực: / Hình 1.10. Bơm piston hướng trục / Hình 1.11. Van an toàn / Hình 1.12. Van phân phối / Hình 1.13. Đồng hồ đo áp / Hình 1.14. Bầu lọc dầu CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THUỶ LỰC CỦA BỘ PHẬN ÉP CỌC VÀ KẸP CỌC Cơ cấu ép cọc Cấu tạo cơ cấu ép cọc Hệ xilanh ép cọc làm nhiệm vụ đẩy bàn kẹp hướng xuống dưới. Quá trình đó các bàn kẹp đã kẹp chặt cọc và đưa cọc vào sâu trong lòng đất. Lực ép yêu cầu của xilanh là đủ để đưa cọc vào trong đất nhẹ nhàng và đảm bảo yêu cầu thiết kế. Hệ xilanh ép cọc gồm bốn xilanh, trong đó hai xilanh chéo nhau làm việc đồng thời và gắn chặt với bàn ép, chúng vừa làm nhiệm vụ kéo bàn cọc chuyển động lên xuống vừa ép cọc, hai xilanh còn lại dùng để tăng lực dìm cọc khi cọc xuống sâu trong lòng đất. Xi lanh ép cọc gồm có hai cặp làm việc đồng thời, trong đó có một cặp vừa làm nhiệm vụ ép cọc và vừa làm nhiệm vụ kéo bàn kẹp đi lên. Do đó tính chọn một xilanh thực hiện cả hai nhiệm vụ trên, còn các xilanh còn lại tính chọn tương tự. / Hình 2.1. Sơ đồ động hệ thống ép / / Hình 2.2. Khung ép / Hình 2.3. Quy trình ép cọc Bước 1: Xilanh ép co hết hành trình để đưa bàn ép lên trên và đồng thời xilanh kẹp co hết để chờ cọc được thả vào vị trí lỗ ép. Bước 2: Cọc được cẩu vào vị trí lỗ ép của bàn ép Bước 3: Sau khi được cẩu cọc vào vị trí lỗ ép, các xilanh kẹp duỗi để kẹp chặt cọc trong suốt quá trình ép. Bước 4: Các xilanh ép duỗi để ép bàn ép xuống đưa cọc vào sâu trong lòng đất Bước 5: Các xilanh kẹp co lại nhả má kẹp Bước 6: Xilanh ép co lại hết hành trình để đưa bàn ép đi lên kết thúc một chu trình ép. Các bước tiếp theo lặp lại tương tự như bước 2 đến bước 6. Tính chọn xi lanh ép cọc Các thông số yêu cầu: Hành trình xilanh: h = 1,8 (m). Khi các cặp xilanh ép mỗi xilanh cũng đạt lực đẩy là:
Áp suất làm việc của dầu trong hệ thống cũng đạt giá trị Max là: P = 25 MPa = 2,5 kN/cm2 Tốc độ làm việc của xilanh khi ép ta có: v = 0,7 (m/ph). Sơ đồ thủy lực của bộ phận ép cọc: / Hình 2.4. Sơ đồ hệ thống thuỷ lực cơ cấu ép cọc 1. Thùng dầu 7. Van khóa 2. Bơm thuỷ lực 8. Cụm van tiết lưu-van 1 chiều 3.Van phân phối 9. Bộ làm mát 4. Ống nối mềm 10. Van an toàn 5. Cụm xi lanh ép chính 11. Bộ lọc dầu 6. Cụm xilanh ép phụ Nguyên lý làm việc: Chế độ không tải (Treo bàn kẹp cọc) Ở chế độ này các van phân phối 4 cửa 3 vị trí đóng (không cho dầu qua). Bơm vẫn hoạt động nhưng dầu được bơm qua van phân phối 4 cửa 2 vị trí rồi lại trở về thùng. Van 1 chiều có điều khiển đóng để giữ cho dầu trong khoang dưới của xilanh không về thùng (Van chống tụt), kể cả khi tắt động cơ thì vẫn treo được bàn ép. Chế độ ép nhanh (Tốc độ nhanh 4,5 m/ph) Dầu được bơm lên hệ thống bằng 2 bơm lưu lượng và bơm áp suất qua van phân phối 4 cửa 3 vị trí qua van 1 chiều có điều khiển đi tới các khoang của xilanh. Dầu hồi về qua van 1 chiều có điều khiển (trích dòng thủy lực của đường dầu đi điều khiển van một chiều mở) qua cửa của van phân phối về thùng. Khi van 1 chiều do nguyên nhân nào đó mà không điều khiển mở được thì dầu qua van an toàn để về thùng dầu tránh phá vỡ đường ống và các thiết bị thủy lực khác. Chế độ lên thì ngược lại. (Chỉ ép được nhanh khi tải nhỏ vì lực tạo ra nhỏ). Chế độ ép chậm (Tốc độ chậm 0,7 m/ph) Dầu được bơm lên hệ thống bằng 2 bơm lưu lượng và bơm áp suất. Khi gặp cữ hành trình bắt đầu chế độ ép chậm thì bơm áp suất ép và đóng van 1 chiều, dầu từ bơm lưu lượng qua van tràn trở về thùng. Dầu được bơm lên hệ thống bằng bơm áp suất qua van phân phối 4 cửa 3 vị trí qua van 1 chiều có điều khiển đi tới các khoang của xilanh. Dầu hồi về qua van 1 chiều có điều khiển (trích dòng thủy lực của đường dầu đi điều khiển van một chiều mở) qua cửa của van phân phối về thùng. Tính chọn xilanh: Mô hình của xilanh ép cọc / Hình 2.5. Mô hình của xylanh ép cọc - Từ phương trình cân bằng lực của xilanh: P1.A1 - P2.A2 =
Trong đó: P1, P2: áp suất dầu công tác (Pa) T1: Lực đẩy hoặc ấn cán piston (N) (c: Hiệu suất cơ khí của xilanh thuỷ lực, (c = 0,96 A1, A2: diện tích bề mặt chịu áp lực dầu của bề mặt piston Chọn hệ số cấu tạo

= 1,25
P1.
- P2 =

P2 = -
+P1.
Khi P1 = const và P1.
= const thì T1 tăng làm cho P2 giảm. / Hình 2.6. Đồ thị gia tải Từ đồ thị trên ta có: + Nếu T1 = T1max thì P2 = 0 + Nếu T1 = 0
P1.
= P2 = 250.105 (Pa)
P1 =
=
= 200.105 (Pa) Diện tích cần thiết của xilanh được xác định như sau: A1 =
Do tổn áp trên van phân phối và tổn áp trên các đường ống, ta chọn áp suất P1 và P2 như sau: P1 = 200.105 (Pa); P2 = 6.105 (Pa) Vậy diện tích cần thiết của xilanh được xác định như sau: A1 =
=
Từ công thức: A1 =

D =

D =
= 0,3587 (m) = 358,7 (mm) Vậy chọn xilanh D-250-MF3-360/180-1800 có thống số sau: Hãng sản xuất : Công ty cổ phần MTS ( Đường kính trong xilanh : 360 mm Đường kính ngoài xilanh : 433 mm Đường kính cán piston : 180 mm Áp suất dầu định mức : 25 MPa Hành trình piston : 1800 mm Cơ cấu kẹp cọc Quá trình ép cọc được thực hiện trước tiên bởi sự làm việc của các bàn kẹp cọc. Bàn kẹp cọc gồm có 8 xilanh kẹp đặt bố trí vuông góc với nhau. Do lực ép cọc lớn nên yêu cầu các xilanh kẹp phải có lực kẹp tương đương để có thể giữ được cọc trong suốt quá trình ép xuống đất. / Hình 2.7. Cơ cấu kẹp cọc Tai lắp xi lanh ép 4- Bề mặt hộp kẹp Khớp cầu 5- Má kẹp bên trong Bánh xe dẫn hướng 6- Má kẹp bên ngoài Các thông số yêu cầu Vỏ xilanh Xilanh kẹp Má kẹp bên trong Má kẹp bên ngoài Tấm bắt vít Chốt định vị Bu lông Hình 2.8. Sơ đồ cơ cấu kẹp cọc - Hành trình xilanh: Kích thước của khoang trống giữa để hạ cọc vào là 85x85 cm. Cọc có kích thước nhỏ nhất là 30x30 cm. Theo kết cấu máy và kích thước của lỗ trống ta có hành trình xilanh là: h = 16 cm. - Lực đẩy của xilanh: Khi ép cọc với lực ép là 8000 kN thì sử dụng bàn kẹp để kẹp cọc và hai cặp xilanh ép chính và ép phụ làm việc đồng thời. Để ép được cọc thì phải có đủ lực ma sát giữa cọc và các má kẹp. Ở đây ta tính cho lực ép là 8000 kN trong trường hợp sử dụng cọc bê tông cốt thép. - Hệ số ma sát giữa thép và bê tông: fms = 0,63 - Ta có lực ma sát giữa đầu kẹp và cọc: Fms = F.fms ( 8000 kN F: Lực kẹp của các xilanh (kN) (
- Ta chọn F = 13000 kN Vậy ta có lực kẹp của một xilanh:
Vì quá trình kẹp không yêu cầu về tốc độ nên ta chọn vận tốc của xilanh kẹp là: v = 0,4
. Áp lực dầu khi ép để đạt lực ép 8000 kN là: p = 25 MPa = 2,5
. Sơ đồ hệ thống thuỷ lực / Hình 2.9. Sơ đồ hệ thống thuỷ lực cơ cấu kẹp 1. Thùng dầu 6. Ống nối mềm 2. Bơm thuỷ lực 7. Van khóa 3. Van an toàn 8. Cụm van tiết lưu-van 1 chiều 4. Van phân phối 9. Bộ làm mát 5. Cụm xi lanh kẹp 10. Bộ lọc dầu Tính chọn xilanh: / Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý kẹp cọc - Từ phương trình cân bằng lực của xilanh: P1.A1 - P2.A2 =
Trong đó: P1, P2 : áp suất dầu công tác (Pa) T1: Lực đẩy hoặc ấn cán piston (N) (c: Hiệu suất cơ khí của xilanh thuỷ lực, (c = 0,96 A1, A2: diện tích bề mặt chịu áp lực dầu của bề mặt piston - Chọn hệ số cấu tạo

= 1,25 - Diện tích cần thiết của xilanh được xác định như sau: A1 =
- Do tổn áp trên van phân phối và tổn áp trên các đường ống, ta chọn áp suất P và P2 như sau: P1 = 200.105 (Pa); P2 = 6.105 (Pa) -Vậy diện tích cần thiết của xilanh được xác định như sau: A1 =
=
- Từ công thức: A1 =

D =

D =
= 0,3123 (m) = 312,3 (mm) Vậy chọn xilanh D-250-M00-320/160-1600 có thống số sau: Hãng sản xuất : Công ty cổ phần MTS ( Đường kính trong xilanh : 320 mm Đường kính ngoài xilanh : 368 mm Đường kính cán piston : 160 mm Áp suất dầu định mức : 25 MPa Hành trình piston : 1600 mm Kiểm tra khả năng chịu lực kẹp của cọc bêtông cốt thép khi chịu lực ép 800 tấn - Hệ số ma sát giữa má kẹp cọc bằng thép và cọc bêtông: fms = 0,63 Lực ma sát giữa đầu kẹp và cọc Fms = F.fms > 8000 (kN) F: Lực kẹp của các xilanh (kN) Ta có:
Như vậy lấy F = 13000 (kN) Vậy ta có lực kẹp của một xilanh:
Như vậy mỗi xilanh sẽ tạo ra một lực là 1625 (kN) để ép vào thân cọc. Đường kính má kẹp ở trạng thái Max là 60 cm như vậy ta có áp lực tác dụng lên cọc:
; trong đó ta có:
Vậy:
Với bêtông mác 300 thì cường độ chịu nén của bêtông là 300 (kG/cm2), như vậy ta thấy cần ép cọc bêtông cốt thép với lực ép là 600 tấn thì cọc vẫn chịu được sức ép của các xilanh ép. Khi cần ép cọc nhỏ hơn (30x30cm) thì đường kính của má kẹp là 30 cm. Khi đó thì áp lực của xilanh kẹp tác dụng vào cọc là: p =1,79 (kN/cm2), như vậy với bêtông mác 300 thì vẫn ép được cọc vào trong đất. Tính chọn bơm thuỷ lực Lưu lượng của bơm cần cung cấp cho xylanh ép cọc Để xác định được bơm dẫn động cho các xilanh, ta cần xác định được lưu lượng cung cấp cho các xilanh. + Khi ép cọc: Tính lưu lượng dầu cần cung cấp cho cho một xilanh ép: Q=
= 72,67 (l/ph)