CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY XÚC 1.1 Giới thiệu chung 1.1 Giới thiệu chung về các loại máy xúc Tổng hợp tình hình sử dụng máy làm đất ở Việt Nam, chúng ta có thể thấy bức tranh tổng thể và xu hướng phát triển, mua sắm các thiết bị làm đất ở nước ta. Trong những năm gần đây, do sự đòi hỏi của nhu cầu sản xuất, số lượng máy làm đất được chế tạo với công nghệ hiện đại được nhập vào nước ta ngày càng nhiều. Việc tìm hiểu các đặc điểm kỹ thuật và sử dụng cơ bản của chúng sẽ giúp ích tích cực cho người sử dụng có sự phân tích, lựa chọn hợp lý khi mua sắm thiết bị và sử dụng chúng ngày càng hiệu quả. Ngày nay chúng ta không còn thấy các máy đào dẫn động cáp được sản xuất bởi các hãng hàng đầu thế giới.
Hầu hết các máy đào đều có hệ thống dẫn động bộ công tác bằng thuỷ lực, trừ một số loại máy đào gầu kéo, gầu ngoặm phục vụ những công việc đặc biệt. Đa số là máy đào có bộ di chuyển xích, máy đào bánh lốp chỉ được chế tạo với loại công suất nhỏ, phục vụ các công trình có khối lượng nhỏ, trong địa bàn thành phố hoặc các công việc cần di chuyển nhiều.2 Giới thiệu chung về các loại gầu xúc Ngày nay, để đáp ứng yêu cầu của những công việc và điều kiện làm việc khác nhau, các nhà sản xuất máy xây dựng, khai thác đã chế tạo ra rất nhiều loại gầu của các máy chất tải. Mỗi loại chỉ phù hợp với những điều kiện làm việc nhất định. Việc lựa chọn gầu máy chất tải không phù hợp có thể làm giảm năng suất của dây chuyển bốc xúc vận chuyển tới 30%, làm tăng chi phí vận hành từ 10% đến 20% hoặc lớn hơn, do làm gầu nhanh mòn, thậm chí có thể làm vỡ gầu, gây ra những thiệt hại kinh tế.
Vì vậy việc lựa chọn loại gầu máy chất tải phù hợp kết hợp với các thao tác đúng kĩ thuật của người thợ vận hành sẽ mang lại những lợi ích rõ rệt, góp phần làm giảm chi phí đơn vị sản phẩm. Ở đây sẽ tập trung vào các loại gầu của máy đào gầu sấp – Đây là loại máy chất tải chủ yếu, chiếm khoảng 80% tổng số máy chất tải trong thực tiễn xây dựng, khai thác tại Việt Nam. Để thực hiện các công việc khác nhau ở các điều kiện làm việc khác nhau, các nhà sản xuất đã chế tạo ra nhiều loại gầu. Mỗi loại phù hợp với những công việc và điều kiện làm việc cụ thể.2 trình bày những loại gầu được sử dụng khá phổ biến hiện nay.2: Các loại gầu máy đào a.
Gầu công dụng chung: Để đào các loại đất đá có độ đặc chắc thấp, độ mài mòn trung bình như đất màu, đất mùn, sỏi và sét. Loại gầu này có đặc điểm là: - Kết cấu nhẹ làm giảm thời gian chất tải và tăng khả năng nâng tải; - Có khoan trước các lỗ để bắt tấm bảo vệ thành bên khi cần; - Dung tích gầu lớn nhất, răng gầu và các chi tiết cắt đất tiêu chuẩn. Gầu làm việc chế độ làm việc nặng: Dùng với các vật liệu mài mòn như đất đá hỗn hợp, đá và sét. Loại gầu này có các đặc điểm chính sau: - Cấu tạo chắc chắn hơn loại công dụng chung - Có khoan trước các lỗ để bắt tấm bảo vệ thành bên và lưỡi cắt khi cần - Đáy gầu và thành bên dày hơn nên bền hơn răng gầu và các chi tiết cắt đất có kích thước lớn hơn để tăng độ bền và hiệu quả làm việc c.
Gầu đào đá, chế độ làm việc nặng: Dùng với các loại vật liệu có độ mài mòn cao như đá cứng và đá gra-nít, với các đặc điểm nổi bật sau: - Các tấm chịu mòn rất dầy để kéo dài tuổi thọ của gầu ở các điều kiện làm việc khó khăn. kết cấu gầu vững chắc hơn loại gầu chế độ nặng. - Các tấm chống mòn bên kéo dài lên phía trên để bảo vệ gầu khi đào đá. - Răng gầu và các chi tiết cắt đất có kích thước lớn hơn để tăng độ bền và hiệu quả làm việc dung tích gầu tương đương loại gầu chế độ nặng.
Gầu chế độ làm việc rất nặng: Dùng với đất đá có độ mài mòn cao, lực cản đào lớn như với các loại đất đá hỗn hợp bền chắc, nhưng không phù hợp với loại vật liệu kết dính như đất sét. Đặc điểm của loại gầu này là: - Bán kính răng gầu nhỏ, khoảng cách giữa hai chốt bản lề lớn nên lực đào rất lớn; So với loại gầu chế độ nặng, chu kì làm việc của máy ngắn hơn nhiều trong hầu hết các điều kiện làm việc; - Độ bền tương đương loại gầu chế độ nặng; Có khoan trước các lỗ để bắt tấm bảo vệ thành bên và lưỡi cắt khi cần; - Răng gầu và các chi tiết cắt đất có kích thước lớn hơn để tăng độ bền và hiệu quả làm việc; Dung tích gầu tương đương loại gầu chế độ nặng. Gầu nạo vét rãnh, kênh, mương: Để làm sạch các rãnh, kênh, mương, tạo mái dốc và các công việc hoàn thiện: - Gầu nông và kích thước gọn nên có thể hoạt động dễ dàng hơn trong các khu vực chật hẹp; Có các lỗ thoát nước để dỡ tải dễ dàng; - Có thể lắp các lưỡi cắt tùy chọn bằng bu-lông. Các gầu có công dụng đặc biệt: Khi có các nhu cầu đặc biệt, người sử dụng có thể yêu cầu nhà sản xuất chế tạo gầu theo đơn đặt hàng.
Tuy nhiên, các loại gầu này thường có giá thành cao. Các loại gầu xúc mới được thiết kế chế tạo có khả năng hoạt động cao. Một máy đào có thể lắp các loại gầu khác nhau tuỳ theo yêu cầu công việc. Gầu thường được chế tạo bằng thép có độ bền lớn, nên có thể vẫn đảm bảo độ bền, giảm tự trọng của gầu để tăng khả năng chất tải.3: Gầu xúc công dụng chung Trong nghiên cứu này, đề cập chủ yếu đến gầu công dụng chung của máy đào thuỷ lực gầu sấp bánh xích do một trong các hãng hàng đầu thế giới Komatsu chế tạo là loại được sử dụng phổ biến trong các hoạt động đào và vận chuyển đất tại Việt Nam hiện nay.2 Kết cấu và cấu tạo của máy xúc Kết cấu và cấu tạo của các loại máy xúc rất đa dạng.
Ta chỉ nghiên cứu hai loại máy xúc đặc trưng là máy xúc gầu thuận và máy xúc gàu treo trên dây.1 Máy xúc gàu thuận Hình1.4: Máy xúc một gàu – gàu thuận Cơ cấu quay (bàn quay) 1 được lắp trên cơ cấu di chuyển bằng bánh xích 2. Cần gàu 6 và tay gàu 5 cùng được lắp trên bàn quay 1. Tay gàu 5 cùng với gàu xúc 7 di chuyển theo gương lò do cơ cấu đẩy tay gàu 4 và cáp kéo 9 của cơ cấu nâng - hạ gàu. Quá trình bốc xúc được thực hiện kết hợp giữa hai cơ cấu: cơ cấu đẩy tay gàu tạo ra bề dày lớp cắt, cơ cấu nâng - hạ gàu tạo ra lớp cắt là đường di chuyển của gàu theo gương lò.
Để đổ tải từ gàu xúc sang các phương tiện khác được thực hiện nhờ cơ cấu mở đáy gàu 3 lắp trên thành thùng xe của máy xúc. Máy xúc có ba chuyển động cơ bản: nâng - hạ gàu, ra - vào tay gàu và quay, ngoài ra còn có một số chuyển động phụ khác như: nâng cần gàu, di chuyển máy xúc, đóng - mở đáy gàu v.v… Chu trình làm việc của máy xúc bao gồm các công đoạn sau: đào, nâng gàu đồng thời quay gàu về vị trí đổ tải, quay gàu về vị trí đào và hạ gàu xuống gương lò. Thời gian của một chu trình làm việc khoảng từ 20 ÷ 60s. Cơ cấu nâng hạ gàu và cơ cấu tay gàu của máy xúc thường xuyên làm việc quá tải (gọi là quá tải làm việc) do gàu bốc xúc phải đất đá cứng hoặc lớp cắt quá sâu.
Các cơ cấu chính của máy xúc làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại với hệ số tiếp điểm tương đối TĐ% = (25 ÷ 75)% 1.2 Máy xúc gàu treo trên dây.5: Máy xúc gàu treo trên dây Tất cả thiết bị điện và thiết bị cơ khí của máy xúc được lắp đặt trên bàn quay 1. Có thể quay với góc quay tới hạn trên bệ 2. Di chuyển máy xúc thực hiện bằng cơ cấu tạo bước tiến 3 và hai kích thuỷ lực 4. Máy xúc di chuyển được nhờ tấm trượt 5 lắp ở hai bên thành của bàn quay 1.
Cần gàu 6 lắp cố định trên bàn quay bằng hệ thống thanh giằng 9. Gàu xúc 8 được treo trên dây cáp nâng 10. Quá trình bốc xúc đất đá được thực hiện nhờ cáp kéo 7, kéo gàu theo hướng từ ngoài vào trong máy xúc. Các cơ cấu của máy xúc làm việc trong điều kiện môi trường khắc nghiệt với chế độ làm việc nặng nề, chao lắc mạnh, nhiều bụi, nhiệt độ môi trường thay đổi trong phạm vi rộng.
Một số yếu tố khác cũng gây ảnh hưởng đến chế độ làm việc của các cơ cấu của máy xúc như: độ nghiêng, độ chênh dọc trục của máy xúc, gia tốc lớn khi mở máy và hãm v.v…Do chế độ làm việc của máy xúc nặng nề như vậy, nên các thiết bị của máy xúc phải được chế tạo chắc chắn, độ bền cơ học cao và độ tin cậy làm việc cao. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG GẦU MÁY XÚC 2.1 Phân tích lực tác động lên gầu xúc Sự tác dụng tương hỗ giữa gầu và đất khi máy làm việc là một quá trình phức tạp. Chữ đào đất đối với máy xúc có thể hiểu theo hai khía cạnh khá khác nhau: 1. Đào đất thuần tuý, tức đất bị bong ra dưới tác dụng của gầu xúc giống như ta dùng chiếc cuốc, thuổng, mai; nhưng để đo đạc lực cản thống nhất thường người ta đào bằng lưỡi đào mẫu (Hình 1.
Đào đất và tích lại khi đất bị bong ra dưới tác dụng của gầu xúc. Trong hàng loạt trường hợp, năng lượng cần thiết cho quá trình đào đất và tích lại trong gầu xúc lớn hơn hẳn so với quá trình đào đất thuần tuý trong cùng điều kiên về chất đất, dạng hình học lưỡi đào và kích thước “vỏ bào”.1 Dạng hình học lưỡi đào(a) và lực cản đào (b) Trên hình ta thấy: b, c - Kích thước vỏ bào ᵞ - Góc trước α - Góc sau β - Góc lưỡi nhọn δ = α + β - Góc đào P0 - Lực cản đào tổng hợp P01, P02 Lực cản đào tiếp tuyến và thẳng góc với quỹ đạo đào (theo lý thuyết N.