Nghiên Cứu Thiết Kế Máy Búa Rung Lực Ly Tâm 50 N Tấn Phục Vụ Thi Công Tác Các Công Trình Xây Dựng Và Giao Thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

LƯƠNG VĂN ĐÀI

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY BÚA RUNG

LỰC LY TÂM 50 TẤN PHỤC VỤ THI CÔNG

CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG VÀ GIAO THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT

Hà Nội - 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

LƯƠNG VĂN ĐÀI

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY BÚA RUNG

LỰC LY TÂM 50 TẤN PHỤC VỤ THI CÔNG

CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG VÀ GIAO THÔNG

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA

NÔNG - LÂM NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS. PHẠM VĂN NGHỆ

Hà Nội - 2011

i

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được bản luận văn này, trong suốt thời gian qua tôi đã

nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân. Nhân dịp này

cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thày giáo

hướng dẫn khoa học PGS.TS. Phạm Văn Nghệ đã dành nhiều thời gian chỉ

bảo tận tình và cung cấp nhiều tài liệu có giá trị cho tôi trong suốt thời gian

thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình.

Tôi xin trân trọng cảm ơn Quý thầy cô khoa Đào tạo sau đại học, khoa

Cơ điện và công trình, khoa Chế biến Trường Đại học Lâm nghiệp đã nhiệt

tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn đúng thời hạn.

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Cơ điện

và Nông nghiệp Nam Bộ cùng các anh, chị đồng nghiệp nơi tôi đang công tác

đã tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực

hiện luận văn này.

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được

ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ

nguồn gốc.

Hà Nội, ngày 9 tháng 9 năm 2011

Người thực hiện

Lương Văn Đài

ii

MỤC LỤC

- TRANG PHỤ BÌA

- LỜI CẢM ƠN........................................................................................i

- MỤC LỤC ........................................................................................... ii

- DANH MỤC CÁC KÍ HỆU, CHỮ VIẾT TẮT ................................. iv

- DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................ vii

- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THị........................................... viii

- MỞ ĐẦU ..............................................................................................1

Chương 1- TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Giới thiệu chung về công tác đóng, hạ cọc trong gia cố nền móng.3

1.2. Tình hình nghiên cứu, chế tạo máy búa rung trên thế giới và ở trong

nước.................................................................................................................9

1.2.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài..............................................9

1.2.2. Tình hình nghiên cứu, chế tạo máy búa rung ở trong nước........13

Chương 2- MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1. Mục tiêu của đề tài.........................................................................15

2.2. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................15

2.3. Phạm vi nghiên cứu........................................................................15

2.4. Phương pháp nghiên cứu ...............................................................16

Chương 3-CƠ SỞ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BÚA RUNG

3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy búa rung .........................18

3.4. Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy búa rung ...........................20

3.3. Mô hình cơ học máy búa rung .......................................................24

3.4. Các phương pháp tính khả năng hạ cọc bằng búa rung .................29

iii

Chương 4- TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY BÚA RUNG LỰC LY

TÂM 50 TẤN

4.1. Xác định vận tốc góc, mômen quán tính .......................................31

4.2. Tính tổng độ cứng lò xo.................................................................32

4.3. Tính dao động của hệ .....................................................................32

4.4. Tính công suất cần thiết của động cơ và chọn động cơ điện .........32

Chương 5- TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM BỀN CÁC

CHI TIẾT CHÍNH MÁY BÚA RUNG

5.1. Tính toán các bộ truyền..................................................................33

5.2. Chọn ổ bi........................................................................................35

5.3. Xác định kích thước quả văng .......................................................35

5.4. Tính lò xo bộ gây rung...................................................................37

5.5. Thiết kế hệ thống thanh treo dẫn hướng của lò xo ........................44

5.6. Tính chọn xy lanh kẹp cọc .............................................................44

5.6. Sơ đồ hệ thống thủy lực .................................................................45

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

iv

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Kí hiệu Tên gọi Đơn vị

M0 Khối lượng quả văng kg

r Bán kính lệch tâm của quả văng m

 Tần số góc quả văng s

-1

0 Tần số dao động riêng của bộ gây rung s

-1

Fa Lực ly tâm N

Ftđ Lực thẳng đứng N

 Tần số va đập Hz

I Tần số dao động của đầu búa Hz

i Tỉ lệ tần số

 Tỉ lệ tần số riêng

m Khối lượng phần rung kg

C Tổng độ cứng lò xo N/m

R’ Hệ số phục hồi vận tốc

v1 Vận tốc búa ngay trước va đập m/s

v2 Vận tốc búa ngay sau va đập m/s

M Tổng khối lượng của cọc và khung kg

y1

’ Vận tốc không thứ nguyên của bộ gây rung

x1 Độ lún một lần va chạm m

yn Độ lún không thứ nguyên của cọc

xcọc Độ lún của cọc m

D1 Giá trị dịch chuyển tới hạn của Perkov-Shaevich mm

s Lực cản thân cọc trên một đơn vị diện tích kPa

As Diện tích mặt cắt thân cọc trong đất m2

lc Chiều dài cọc m

v

dc Chiều rộng của cọc ván m

P Lực lệch tâm N

G Trọng lượng các quả văng N

g Gia tốc trọng trường m/s2

Nct Công suất cần thiết của động cơ kW

Nđc Công suất động cơ kW

K Mômen lệch tâm của các quả văng Kg.m

bt Chiều rộng lớp trung hòa đai thang mm

hđ Chiều cao đai mm

y0 Chiều cao lớp trung hòa đai thang mm

Ađ Tiết diện đai mm2

m1 Module bánh răng chủ động

m2 Module bánh răng bị động

d1 Đường kính vòng chia bánh răng chủ động mm

d2 Đường kính vòng chia bánh răng bị động mm

da Đường kính đỉnh răng mm

df Đường kính chân răng mm

Z1 Số răng bánh chủ động

Z2 Số răng bánh bị động

V Thể tích quả văng m3

1 Khối lượng riêng của thép làm quả văng kg/m3

Ctr Độ cứng lò xo trên N/m

Cd Độ cứng lò xo dưới N/m

dtr Đường kính dây lò xo trên mm

Dtr Đường kính vòng lò xo trên mm

dd Đường kính dây lò xo dưới mm

Dd Đường kính vòng lò xo dưới mm

tr

max Biến dạng lớn nhất lò xo trên mm