Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Máy Xây Dựng được biên soạn bởi tập thể giảng viên Bộ môn Máy xây dựng - Xếp dỡ thuộc Khoa Cơ khí, Trường Đại học Giao thông Vận tải, do PGS.NGND Nguyễn Đăng Điệm làm chủ biên cùng sự tham gia của PGS.NGƯT Thái Hà Phi, PGS.NGƯT Nguyễn Văn Vịnh, PGS.NGƯT Nguyễn Bính, TS. Nguyễn Lâm Khánh và TS. Nguyễn Đình Tứ. Tài liệu được Nhà xuất bản Giao thông Vận tải xuất bản nhằm phục vụ trực tiếp cho chương trình đào tạo theo học chế tín chỉ.

Về vị trí trong chương trình đào tạo, môn học Máy xây dựng là học phần kỹ thuật cơ sở dành cho sinh viên các ngành kỹ thuật công trình không chuyên về cơ khí máy xây dựng (như công trình giao thông, xây dựng dân dụng - công nghiệp, thủy lợi, thủy điện và kinh tế xây dựng).

Mục tiêu học tập trọng tâm của giáo trình bao gồm:

  • Trang bị hệ thống kiến thức nền tảng về công dụng, phân loại và phạm vi ứng dụng của các chủng loại máy và thiết bị thi công trên công trường.
  • Làm rõ sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của từng cụm cơ cấu máy xây dựng.
  • Cung cấp phương pháp và công thức xác định năng suất làm việc của máy.
  • Xây dựng năng lực phân tích điều kiện thi công, công nghệ thực tế và thị trường thiết bị để cán bộ kỹ thuật lựa chọn máy móc hợp lý cho từng hạng mục công trình.

Cấu trúc tài liệu gồm 7 chương được tinh giản và cô đọng hóa theo đề cương môn học đã được phê duyệt cho hệ thống tín chỉ. Giáo trình tiếp cận từ nguyên lý cấu tạo tổng thể (4 bộ phận cơ bản của máy) đến chi tiết từng nhóm thiết bị chuyên ngành theo quy trình thi công xây dựng.


Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung cuốn sách được phân chia thành 7 chương chuyên đề logic:

  • Chương 1: Những vấn đề chung về máy xây dựng (PGS.NGND Nguyễn Đăng Điệm biên soạn): Trình bày cấu tạo tổng thể của máy xây dựng gồm 4 bộ phận chính (Bộ phận động lực, Hệ thống truyền động, Bộ phận công tác, Hệ thống điều khiển) cùng hệ thống phân loại tổng thể các nhóm máy xây dựng.
  • Chương 2: Máy nâng - vận chuyển (TS. Nguyễn Lâm Khánh biên soạn): Cung cấp định nghĩa, phân loại và nguyên lý làm việc của máy nâng đơn giản (kích thanh răng, kích vít, kích thủy lực), tời (tời quay tay, tời điện một tang/hai chiều, tời nhiều tốc độ), palăng (palăng kéo tay trục vít, palăng bánh răng, palăng điện), các loại máy trục (cần trục tháp, cần trục tự hành ô tô/bánh xích/bánh lốp, cầu trục, cổng trục) và máy vận chuyển liên tục (băng tải đai cao su, vít tải, băng gầu, thiết bị vận chuyển bằng khí nén).
  • Chương 3: Máy làm đất (PGS.NGƯT Thái Hà Phi biên soạn): Phân tích công dụng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phương pháp xác định năng suất của 4 loại máy thi công đất chủ đạo: máy ủi, máy đào một gầu, máy san và máy đầm lèn đất.
  • Chương 4: Máy làm đá (PGS.NGƯT Nguyễn Văn Vịnh biên soạn): Khảo sát hai nhóm thiết bị gia công đá gồm máy nghiền đá (kiểu má, kiểu hình côn, kiểu trục ép) và máy sàng phân loại đá (sàng lắc, sàng rung vô hướng, sàng rung có hướng).
  • Chương 5: Máy làm bê tông (PGS.NGƯT Nguyễn Văn Vịnh biên soạn): Giới thiệu máy trộn bê tông, trạm trộn bê tông xi măng/bê tông nhựa nóng, thiết bị vận chuyển bê tông (xe vận chuyển, máy bơm bê tông) và thiết bị đầm lèn bê tông.
  • Chương 6: Máy thi công nền móng (PGS.NGƯT Nguyễn Bính và TS. Nguyễn Đình Tứ biên soạn): Trình bày công nghệ và cấu tạo búa đóng cọc (búa diezel, búa rung, máy ép cọc thủy lực), máy khoan cọc nhồi và máy ép bấc thấm gia cố nền đất yếu.
  • Chương 7: Máy thi công bề mặt công trình (PGS.NGND Nguyễn Đăng Điệm biên soạn): Phân tích thiết bị thi công bề mặt bê tông xi măng, máy rải bê tông nhựa nóng và máy bóc nguội mặt đường phục vụ công tác hoàn thiện và duy tu đường bộ, sân bay, bến bãi.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập các nguyên lý kỹ thuật cơ sở mang tính hệ thống:

  1. Nguyên lý cấu thành máy xây dựng:

    • Bộ phận động lực: Động cơ đốt trong (xăng, Diezel); động cơ điện (xoay chiều một pha, hai pha, ba pha đồng bộ/không đồng bộ rôto lồng sóc và rôto dây quấn; động cơ một chiều); thiết bị thủy lực (bơm, động cơ pít tông hướng trục/hướng kính, bánh răng, xi lanh); thiết bị khí nén.
    • Hệ thống truyền động: Truyền động cơ khí (ăn khớp: bánh răng, trục vít - bánh vít, thanh răng - bánh răng, xích, vitme - đai ốc; ma sát: bánh ma sát, đai; tay quay - thanh truyền, truyền động cáp); truyền động điện (dòng một chiều, xoay chiều, phối hợp; đơn chiếc, nhóm, nhiều động cơ); truyền động thủy lực (thủy tĩnh, thủy động; tịnh tiến, quay) và truyền động khí nén.
    • Bộ phận công tác và di chuyển: Cơ cấu công tác theo chức năng công nghệ (xúc, nghiền, nâng, rải) và cơ cấu di chuyển (bánh xích, bánh lốp, bánh sắt lăn trên ray).
    • Hệ thống điều khiển: Phân loại theo phương pháp điều khiển (bằng tay, tự động, bán tự động), nguyên lý truyền lực (trực tiếp, khuếch đại) và phương thức truyền động (cơ khí, điện, thủy lực, khí nén, tổng hợp).
  2. Tiêu chuẩn và chế độ làm việc của máy trục:

    • Hệ thống hóa theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5862-1995 (tương thích các tiêu chuẩn quốc tế ISO 4301-1980, ISO 4301/1-1986, ISO 4301/4-1989, ISO 4301/5-1991): Phân thành 8 nhóm chế độ làm việc cho máy trục (A1 đến A8) dựa trên 10 cấp sử dụng thời gian ($U_0 - U_9$) và 4 cấp tải trọng ($Q_1 - Q_4$); phân 8 nhóm chế độ cho cơ cấu máy (M1 đến M8) dựa trên 10 cấp sử dụng thời gian ($T_0 - T_9$) và 4 cấp tải trọng ($L_1 - L_4$).
    • Đối chiếu với tiêu chuẩn TCVN 4244-86 qua 4 nhóm chế độ (Nhẹ, Trung bình, Nặng, Rất nặng) dựa trên hệ số sử dụng trong ngày ($k_{ng}$), hệ số sử dụng trong năm ($k_n$), hệ số sử dụng tải trọng ($k_Q$), cường độ làm việc của động cơ ($CĐ%$) và số chu kỳ làm việc mỗi giờ ($n$).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng phân tích thông số kỹ thuật: Đọc hiểu và tra cứu các thông số định mức của máy trục như tải trọng nâng danh nghĩa ($Q$), chiều cao nâng ($H$), tầm với ($R$), khẩu độ ($L$), tốc độ làm việc ($v, n$), tự trọng ($G$), công suất ($N$) và mô men câu hàng ($M_Q = Q \cdot R$).
  • Kỹ năng tính toán năng suất:
    • Năng suất máy trục: $N_q = n \cdot k_{tg} \cdot k_q$ (Tấn/giờ).
    • Năng suất băng tải đai chuyển vật liệu rời: $Q = 3600 \cdot F \cdot v \cdot \gamma$ (Tấn/giờ) với diện tích mặt cắt $F = 0,045 B^2 k_\beta$ (băng phẳng) hoặc $F = 0,045 B^2 (k_\beta + 1)$ (băng lòng máng).
    • Năng suất băng tải vận chuyển hàng kiện: $Q = 3,6 \frac{G}{t} v$ (Tấn/giờ).
  • Kỹ năng lựa chọn thiết bị thi công: Khả năng phân loại và chọn lựa giải pháp thiết bị nền móng (búa cọc, cọc nhồi, bấc thấm), thiết bị nâng (cần trục tự hành, cần trục tháp) phù hợp quy mô tải trọng và mặt bằng công trình.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình Máy Xây Dựng được thiết kế để triển khai phương pháp giảng dạy tích hợp giữa lý thuyết nguyên lý và thực tế công trình:

  1. Phương pháp tiếp cận sư phạm:

    • Giảng viên trình bày các sơ đồ khối chức năng của từng cụm máy, phân tích đường truyền công suất từ bộ phận động lực qua hệ thống truyền động đến bộ phận công tác.
    • Hướng dẫn sinh viên phương pháp đọc bản vẽ động học và cấu tạo máy trục (cơ cấu nâng, thay đổi tầm với, quay mâm, di chuyển).
  2. Phân tích số liệu và đặc tính kỹ thuật thực nghiệm:

    • Sử dụng các bảng thông số kỹ thuật thực tế để sinh viên rèn luyện kỹ năng tra cứu:
      • Dữ liệu cần trục tháp hãng POTAIN (Pháp): các mã hiệu MC60-P16A, MC80-SB1A, MC120-P16A.
      • Cần trục tháp CHLB Nga: KB-100, X-981, KB-401, KBK-160-2.
      • Cần trục tự hành: Cần trục ô tô KC-2561K trên khung xe ZIL, cần trục bánh xích MKT-10A, cần trục bánh lốp KC-4361, KC-5363.
      • Thiết bị nâng đơn giản: Palăng trục vít 1107-62, palăng bánh răng 2799-63, các dòng tời điện CHLB Nga (J-1001, J-150, J1-15A).
  3. Yêu cầu tự học theo học chế tín chỉ:

    • Với đặc thù đào tạo tín chỉ, thời lượng lên lớp được cô đọng. Sinh viên bắt buộc phải tự nghiên cứu độc lập thông qua việc đọc các sơ đồ nguyên lý cấu tạo chi tiết trong sách.
    • Kết hợp đọc chéo với cuốn giáo trình Máy Xây Dựng xuất bản năm 2002 của ThS. Nguyễn Thị Tâm để nắm bắt các nội dung mở rộng về kích, palăng, tời nâng và các thiết bị liên quan không được trình bày sâu ở bản in tín chỉ này.

Điểm nổi bật và cập nhật

So với các tài liệu giảng dạy trước đây (đặc biệt là bản in năm 2002 do ThS. Nguyễn Thị Tâm biên soạn), giáo trình có những điều chỉnh kỹ thuật và cấu trúc mang tính thực tế:

Tiêu chí Bản giáo trình Máy Xây Dựng năm 2002 Bản Giáo trình Đào tạo Tín chỉ
Hình thức đào tạo Đào tạo theo niên chế truyền thống Tối ưu hóa theo học chế tín chỉ
Dung lượng & Cấu trúc Trình bày dàn trải nhiều phân nhóm máy Cô đọng, tập trung vào 7 chương chuyên đề cốt lõi
Hệ thống Tiêu chuẩn Chủ yếu sử dụng tiêu chuẩn TCVN 4244-86 Cập nhật hệ thống TCVN 5862-1995 tương thích ISO 4301
Thiết bị nền móng Khảo sát máy đóng cọc truyền thống Bổ sung máy khoan cọc nhồi, máy ép cọc thủy lực, máy ép bấc thấm
Thiết bị bề mặt Thiết bị rải vật liệu cơ bản Tích hợp máy rải BT nhựa nóng, máy bóc nguội mặt đường
  • Chuẩn hóa hệ thống phân loại chế độ làm việc: Thiết lập bảng đối chiếu giữa phân loại chế độ làm việc cũ (TCVN 4244-86: Nhẹ, Trung bình, Nặng, Rất nặng) và phân loại mới theo TCVN 5862-1995 (A1-A8 và M1-M8), hỗ trợ cán bộ kỹ thuật khi tiếp cận các hồ sơ máy cũ và mới.
  • Tập trung vào công nghệ thi công công trình hiện đại: Đưa vào nội dung chi tiết về máy khoan cọc nhồi chịu tải lớn, máy ép bấc thấm dùng trong thoát nước gia cố nền đường đất yếu vùng trũng, và máy bóc nguội mặt đường bê tông nhựa phục vụ duy tu đường bộ.

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình phục vụ cho các nhóm đối tượng cụ thể trong đào tạo và sản xuất:

  1. Sinh viên bậc đại học:
    • Sinh viên các ngành không chuyên về máy xây dựng thuộc Trường Đại học Giao thông Vận tải và các trường khối kỹ thuật công trình.
    • Áp dụng cho các chuyên ngành: Xây dựng Công trình Giao thông (Cầu đường, Đường hầm, Đường sắt, Công trình thủy), Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Xây dựng Công trình Thủy lợi - Thủy điện, Kinh tế Xây dựng và Quản lý Dự án.
  2. Kiến thức điều kiện tiên quyết:
    • Người học cần hoàn thành các học phần cơ sở kỹ thuật: Cơ học lý thuyết, Sức bền vật liệu, Nguyên lý - Chi tiết máy, Thủy lực đại cương và Kỹ thuật điện.
  3. Giảng viên và cán bộ giảng dạy:
    • Sử dụng làm giáo trình khung và đề cương giảng dạy chính thức cho học phần Máy xây dựng theo học chế tín chỉ.
  4. Cán bộ kỹ thuật và kỹ sư công trường:
    • Kỹ sư phụ trách thi công, chỉ huy trưởng công trường, chuyên viên lập biện pháp kỹ thuật và dự toán: Dùng làm tài liệu tra cứu thông số kỹ thuật, tính toán năng suất và lựa chọn thiết bị thi công phù hợp với tiến độ và biện pháp tổ chức thi công.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng người học nào?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên và kỹ sư các ngành kỹ thuật công trình (giao thông, dân dụng, thủy lợi) và kinh tế xây dựng. Nội dung hướng đến việc hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháp chọn máy phục vụ thi công, không đi sâu vào phần tính toán thiết kế chi tiết máy dành cho kỹ sư chế tạo cơ khí.

2. Cần chuẩn bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học cần nắm vững kiến thức về Cơ học lý thuyết (tính toán lực, mô men, cân bằng vật rắn), Sức bền vật liệu (độ bền, độ võng kết cấu dầm), Nguyên lý máy - Chi tiết máy (bộ truyền bánh răng, trục vít, phanh, ly hợp) và Kỹ thuật điện đại cương (động cơ xoay chiều, một chiều, mạng điện công nghiệp).

3. Điểm khác biệt của giáo trình tín chỉ này so với các tài liệu máy xây dựng khác là gì?

Tài liệu được tinh giản cô đọng theo thời lượng tín chỉ, tập trung trực tiếp vào 7 nhóm nội dung thi công thực tế; tích hợp các công thức tính toán năng suất máy thực hành và chuẩn hóa chế độ làm việc của máy trục theo tiêu chuẩn ISO/TCVN 5862-1995.

4. Phương pháp tự học giáo trình đạt hiệu quả tốt nhất?

Sinh viên cần phân tích kỹ sơ đồ nguyên lý hoạt động của từng cơ cấu máy trong giáo trình (như cơ cấu nâng hàng, thay đổi tầm với, cơ cấu quay), kết hợp áp dụng các công thức tính năng suất cho từng điều kiện thi công cụ thể và tra cứu bảng thông số kỹ thuật máy thực tế trong các chương.

5. Cần đọc thêm tài liệu bổ trợ nào kèm theo giáo trình?

Sinh viên cần sử dụng kết hợp cuốn giáo trình Máy Xây Dựng xuất bản năm 2002 của ThS. Nguyễn Thị Tâm (NXB Giao thông Vận tải) để tham khảo các nội dung mở rộng về kích, palăng, tời nâng; đồng thời tra cứu các tiêu chuẩn TCVN 5862-1995, TCVN 4244-86 và catalogue kỹ thuật từ các nhà sản xuất máy thi công.


Kết luận

Giáo trình Máy Xây Dựng do tập thể tác giả Khoa Cơ khí - Trường Đại học Giao thông Vận tải biên soạn cung cấp hệ thống kiến thức chuẩn mực về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phương pháp xác định năng suất của các loại máy và thiết bị thi công xây dựng. Lộ trình tiếp cận kiến thức đi từ nguyên lý 4 bộ phận cấu thành tổng quát (Chương 1) đến 6 nhóm máy thi công chuyên dụng (Chương 2 đến Chương 7). Để hoàn thiện môn học theo học chế tín chỉ, người học cần kết hợp nội dung giáo trình với cuốn Máy Xây Dựng năm 2002 của ThS. Nguyễn Thị Tâm và hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.