Đồ Án Thiết kế máy khoan cọc nhồi KH125-3 (kèm bản vẽ)

LỜI NÓI ĐẦU
Công cuộc đổi mới và hiện đại hoá đất nước đang diễn ra mạnh mẽ trong đời sống xã hội đặc biệt là trong lĩnh vực kinh tế. Sự phát triển mạnh của kinh tế đòi hỏi ngày càng cấp bách việc xây dựng cơ sở hạ tầng. Đó là công việc xây dựng mới và hiện đại hoá các khu công nghiệp, các nhà máy, các khu dân cư, các công trình giao thông như: cầu cống, đường xá v.v Trong xây dựng các công trình đó thì công tác xử lý nền móng là một công việc vô cùng quan trọng. Sự ổn định vững chắc nền móng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng công trình sau này.
Vấn đề đặt ra là phải giảm giá thành khi thi công nền móng để góp phần hạ giá thành toàn bộ công trình. Ở nước ta hiện nay để xử lý nền móng công trình người ta có nhiều phương án khác nhau như dùng búa đóng cọc Diezel, dùng búa rung động, dùng máy ép cọc bấc thấm, máy ép cọc tĩnh, dùng máy khoan cọc nhồi v.v Tuy nhiên tuỳ từng điều kiện kinh tế, điều kiện thi công mà mỗi phương pháp thi công có các mặt ưu, nhược điểm khác nhau như phương pháp thi công bằng búa đóng cọc Diezel thì gây ồn, gây ô nhiễm môi trường, làm ảnh hưởng tới các công trình xung quanh. Với máy khoan cọc thì giá thành mỗi đầu cọc khá cao, với búa đóng cọc rung động thì gây chấn động tới các công trình xung quanh, với máy ép cọc bấc thấm thì giá thành đắt và hiệu quả xử lý nền không cao.v.v
Thi công nền móng bằng phương pháp cọc khoan nhồi là một tiến bộ của khoa học kỹ thuật đã được áp dụng rộng rãi ở các nước trên thế giới và trong những năm gần đây thi công nền móng bằng phương pháp cọc khoan nhồi đã được áp dụng ở Việt Nam.
Kinh nghiệm và kết quả nghiên cứu khi thi công nền móng bằng phương pháp cọc khoan nhồi có thể thích hợp với nhiều vùng địa chất khác nhau có khả năng tạo ra cọc có chiều sâu, đường kính phù hợp với yêu cầu khi thi công đặt biệt nó có thể tạo ra cọc có chiều sâu lớn mà vẫn cho năng suất cao mà chất lượng cọc vần đảm bảo. Đặc biệt bằng các thiết bị khoan như mũi khoan ruột gà, mũi khoan phá đá, mũi khoan gầu xoay v.v thì khi khoan có thể xuyên qua các vùng địa chất cứng mà các thiết bị thi công khác không đáp ứng được.
Phương pháp cọc khoan nhồi còn rất thích hợp cho việc tạo móng xây chen giữa các khu dân cư mà ít làm ảnh hưởng tới các công trình xung quanh (Bằng cách sử dụng ống vách ngăn rung động và chống lở vách), tránh được ô nhiễm môi trường xung quanh. Việc chế tạo cọc ngay tại nền móng công trình tránh được chi phí cho vận chuyển cọc từ nơi sản xuất cọc tới chân công trình v.v Vì vậy việc áp dụng kỹ thuật tạo cọc cho nền móng công trình bằng phương pháp cọc khoan nhồi đảm bảo về mặt chất lượng, tính kinh tế, điều kiện môi trường được đảm bảo là một yếu tố mà đang được nhiều công ty, cũng như các đơn vị thi công đặc biệt quan tâm trong việc sử dụng các thiết bị khoan cọc nhồi.
Xuất phát từ những lý do trên, em nhận thấy đề tài: “THIẾT KẾ BỘ CÔNG TÁC MÁY KHOAN CỌC NHỒI PHỎNG THEO MẪU MÁY KH125-3” là đề tài rất hay có ý nghĩa thiết thực đối với nước ta hiện nay và bản thân em.
Nhiệm vụ của đề tài được thực hiện:
Lê Xuân Trường:
Giới thiệu máy KH125-3, ưu nhược điểm của máy và xu hướng chế tạo từng phần bộ công tác máy. Xác định các trạng thái làm việc và trạng thái tính toán. Thiết kế gầu xoay và chốt. Quy trình chế tạo gầu. Thiết kế bộ khớp nối treo xoay. Thiết kế bộ truyền động thuỷ lực mâm xoay.
Văn Đình Sơn:
Giới thiệu công nghệ tạo cọc nhồi. Thiết kế bộ thanh kelly, lò xo giảm chấn. Quy trình chế tạo bộ thanh kelly. Thiết kế kết cấu thép giá khoan. Thiết kế bộ truyền cơ khí mâm xoay (cặp bánh răng cuối). Quy trình lắp dựng, vận hành máy.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn MXD-XD, đặc biệt là thầy PGS.TS. Nguyễn Bính.



Mục lục
TT Tiêu đề Trang
Chương 1
Giới thiệu máy KH125-3, ưu nhược điểm của máy và xu thế chế tạo từng phần bộ công tác máy
1.1 Sự phát triển mạnh mẽ máy khoan cọc nhồi ở Nhật Bản. 3
1.2 Giới thiệu máy khoan cọc nhồi của hãng Hitachi. 4
1.3 Thông số kỹ thuật máy khoan KH125-3. 6
1.3.1 Các kích thước cơ bản. 6
1.3.2 Đặc điểm máy khoan KH125-3. 7
1.4 Cấu tạo chung, nguyên lý hoạt động máy khoan KH125-3. 8
1.4.1 Cấu tạo chung. 8
1.4.2 Nguyên lý hoạt động máy khoan KH125-3. 10
1.4.2.1 Các bước trong quá trình khoan. 10
1.4.2.2 Các bước tiến hành hoạt động theo tính chất tự nhiên của đất. 11
1.5 Ưu nhược điểm máy khoan cọc nhồi KH125-3. 12
1.6 Xu hướng chế tạo từng phần bộ công tác. 14
Chương 2
Xác định các trạng thái làm việc và các trạng thái tính toán
2.1 Trạng thái làm việc trong quá trình thi công cọc khoan nhồi. 15
2.1.1 Trạng thái tiến hành cắt đất (1). 15
2.1.2 Trạng thái kéo bộ công tác (2). 16
2.1.3 Trạng thái quay toa quay (3). 17
2.1.4 Trạng thái đóng khoán gầu (4). 18
2.2 Các trạng thái tính toán. 19
2.2.1 Các trạng thái tính toán. 20
2.2.2 Các lực tác dụng lên các trường hợp tính toán. 20
Chương 3
Thiết kế gầu xoay và chốt
3.1 Chế độ làm việc của gầu khoan. 22
3.2 Thiết kế gầu xoay. 23
3.2.1 Các lực tác dụng lên gầu khoan 23
3.2.2 Trường hợp 1.
3.2.2.1Ngoại lực tác dụng lên gầu.
aTính trọng lượng thanh kelly tác dụng lên gầu khoan
bTrọng lượng gầu
c Trọng lượng đất chứa trong gầu
dTính lực ấn xi lanh
3.2.2.2Tính lực cản của nền tác dụng lên gầu xoay.
aXác định chiều dày phoi đất tiếp xúc với lưỡi cắt
Lực cản khi cắt đất
Lực cản ma sát khi xoay gầu
Lực cản xuyên sâu
Lực cản xoay trên một nganh khoan
Tính lực cản dao cắt biên
Tính lực cản tác dụng lên thành gầu
Tổng mômen tác dụng lên gầu khoan
3.2.3 Trường hợp 2.
3.2.3.1 Ngoại lực tác dụng lên gầu
Tính trọng lượng thanh kelly tác dụng lên gầu khoan
Tính lực ấn xi lanh
3.2.3.2 Tính lực cản của nền tác dụng lên gầu xoay.
Tính lực cản theo phương thẳng đứng P0.
Lực cản xoay trên một ngạnh khoan
Tính lực cản dao cắt biên
Tính lực cản tác dụng lên thành gầu
Tổng mômen cản tác dụng lên gầu khoan

3.2.4 Lực cản ma sát
3.2.5 Kiểm tra bền vỏ gầu.
3.2.5.1 Khái niệm lý thuyết vỏ.
3.2.5.2 Chọn vật liệu làm vỏ gầu và tính bền.
Chọn vật liệu
Kiểm tra theo điều kiện bền
Kiểm tra theo xoắn và nén
3.2.6 Thiết kế mốt số cụm chi tiết của gầu xoay.
3.2.6.1 Kiểm tra cụm cổ gầu.
3.2.6.2 Tính cụm khoá đáy gầu.
3.2.6.3 Kiểm tra cụm bản lề đáy gầu.
3.3 Tính chốt liên kết giữa gầu và thanh kelly.

Chương 4 Quy trình chế tạo gầu 1500
4.1 Qui trình chế tạo gầu. 55
4.1.1 Chế tạo vỏ gầu. 57
4.1.2 Quy trình chế tạo cụm dầm ngang và cụm cổ gầu. 60
4.1.2.1 Quy trình chế tạo cụm dầm ngang. 60
4.1.2.2 Quy trình chế tạo cụm cổ gầu 65
4.1.3 Quy trình chế tạo đáy gầu 68
4.1.4 Quy trình chế tạo thanh khoá gầu. 72
4.2 Hàn các cụm chi tiết lại. 74
Chương 5 Thiết kế bộ khớp nối treo xoay
5.1 Cấu tạo, Nguyên lý làm việc khớp xoay 75
5.1.1 Cấu tạo khớp xoay 75
5.1.2 Nguyên lý làm việc 76
5. Thiết kế khớp xoay 76
5.2.1 Vật liệu làm trục 76
5.2.2 Tính sơ bộ đường kính trục 77
5.2.3 Định kích thước kết cấu trục 78
5.2.4 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn 79
5.3 Tính toán lựa chọn ổ 80
5.3.1 Chọn sơ bộ kích thước ổ. 80
5.3.2 Chọn sơ bộ kích thước ổ 80
5.3.3 Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ. 80
5.3.4 Kiểm tra khả năng tải tĩnh. 82
5.4 Định vị ổ lăn. 82
5.5 Bôi trơn và che kín ổ lăn. 82
Chương 6
Thiết kế bộ truyền động thuỷ lực mâm xoay
6.1 Sơ đồ nguyên lý truyền động thuỷ lực máy khoan cọc nhồi KH125-3 83
6.2 Sơ đồ truyền động thuỷ lực mâm xoay. 84
6.2.1 Tính chọn hai xi lanh thuỷ lực ép thanh kelly 85
6.2.2 Tính chọn xi lanh thuỷ lực nâng hạ giá khoan. 89
6.2.3 Tính chọn xi lanh khoá. 91
6.2.4 Tính chọn bơm thuỷ lực dẫn động cho các xi lanh 91
6.3 Tính chọn động cơ thuỷ lực. 94
6.4 Tính chọn bơm thuỷ lực dẫn đến hai động cơ. 96
6.5 Chọn van phân phối. 97
6.6 Chọn ống dẫn và cút nối. 98
Kết luận đề tài 100
Tài liệu tham khảo



Tài liệu tham khảo
[1]. Tài liệu máy khoan cọc nhồi KH125-3
Công ty cầu 3 Thăng Long
[2]. PGS.TS. Nguyễn Bính
Máy thi công chuyên dùng
NXB Giao Thông Vận Tải Hà Nội-2005
[3]. Tài liệu nghiên cứu khoa học
Một số tính toán máy khoan đá ở mỏ
[4]. Vũ Thế Lộc-Vũ Thanh Bình
Máy làm đất
NXB Giao Thông Vận Tải Hà Nội
[5]. GS.TS. Nguyễn Anh Định-PGS.TS. Nguyễn Sỹ Ngọc
Nền và móng công trình cầu đường
NXB Xây Dựng
[6]. Cơ học khoan
Bài giảng trường ĐH Mỏ Địa Chất
[7]. Vũ Đình Lai-Nguyễn Xuân Lựu-Bùi Đình Nghi
Sức bền vật liệu
NXB Giao Thông Vận Tải Hà Nội
[8]. T.S. Trương Tất Đích
Chi tiết máy tập 1; tập 2
NXB Giao Thông Vận Tải Hà Nội 2001
[9]. Trịnh Chất- Lê Văn Uyển
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập1; tập 2
NXB Giáo Dục-Hà Nội 2002
[10]. Vũ Thanh Bình-Nguyễn Đăng Điệm
Truyền động máy xây dựng và dếp dỡ
NXB Giao Thông Vận Tải Hà Nội-1999
[11]. T.S. Phùng Văn Khương-TH.S. Phạm Văn Vĩnh
Thuỷ lực và máy thuỷ lực
NXB Giao Thông Vận Tải Hà Nội-2001
[12]. Trần Đình Quý-Trương Nguyên Trung
Kỹ thuật chế tạo máy
NXB Giao Thông Vận Tải Hà Nội-2000
[13]. Vũ Minh Bằng-Nguyễn Đức Văn
Vật liệu học
NXB Giao Thông Vận Tải Hà Nội-2003
[14]. Nguyễn Văn Hợp-Phạm Thị Nghĩa
Kết cấu thép máy xây dựng và xếp dỡ
NXB Giao Thông Vận Tải Hà Nội-1996
[15]. PGS.TS. Nguyễn Viết Trung-TH.S. Lê Thanh Liêm
Cọc khoan nhồi trong công trình giao thông
NXB Xây Dựng Hà Nội-2003