Tài liệu Thiết kế máy đóng cọc va rung

Lêi nãi §Çu Xö lý nÒn mãng lµ mét c«ng t¸c kh«ng thÓ thiÕu ®îc ®èi víi bÊt kú mét c«ng tr×nh x©y dùng nµo. C«ng cô ®Ó lµm c«ng t¸c nµy gåm rÊt nhiÒu lo¹i m¸y kh¸c nhau. Trong sè ®ã m¸y ®ãng h¹ cäc v« cïng ®a d¹ng vÒ chñng lo¹i, thuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖt nµy sÏ tr×nh bµy vÒ m¸y ®ãng cäc va rung. Thi c«ng nÒn mãng lµ mét trong c¸c lÜnh vùc phøc t¹p vµ tèn kÐm nhÊt khi x©y dùng c¸c h¹ng môc trong c«ng tr×nh cÇu, ®Æc biÖt ®èi víi nh÷ng cÇu qua nh÷ng s«ng lín. Trong trêng hîp ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt phøc t¹p, riªng gi¸ thµnh x©y dùng mãng ®· cã thÓ chiÕm tíi 35 - 45% tæng gi¸ thµnh c«ng tr×nh (møc trung b×nh còng vµo kho¶ng 24 - 30%). Trong ®ã riªng vËt liÖu x©y dùng mãng chØ chiÕm 20 - 30%, phÇn cßn l¹i lµ chi phÝ cho nh©n lùc vµ trang thiÕt bÞ c«ng nghÖ thi c«ng. VÒ ph¬ng diÖn thêi gian, x©y dùng mãng nãi chung vµ x©y dùng mãng cÇu nãi riªng thêng chiÕm qóa nöa thêi gian x©y dùng toµn c«ng tr×nh. Nh÷ng n¨m gÇn ®©y, nhiÒu c«ng nghÖ míi trong thi c«ng nÒn mãng ®· xuÊt hiÖn, thay thÕ mét sè ph¬ng thøc thi c«ng cò, tèn kÐm tiÒn cña, kÐo dµi thêi gian vµ thiÕu an toµn lao ®éng. Tuy nhiªn kh«ng ph¶i tÊt c¶ c¸c lo¹i mãng nãi chung mãng cÇu nãi riªng ®iÒu ¸p dông hiÖu qu¶ víi c«ng nghÖ míi. V× thÕ, nh÷ng gi¶i ph¸p thi c«ng truyÒn thèng vµ kinh ®iÓn vÈn ¸p dông mét c¸ch h÷u hiÖu, nhÊt lµ nh÷ng c«ng tr×nh cÇu võa vµ nhá. Nh÷ng c«ng tr×nh nµy lµ chiÕm mét tû lÖ lín trong c¸c tuyÕn ®êng ®Þa ph¬ng vµ quèc lé. Trong ®ã sè mãng cäc chiÕm ®¹i bé phËn, sau lµ mãng n«ng vµ mãng giÕng ch×m. §Ó gióp chóng ta cã mét kiÕn thøc tæng hîp vÒ c«ng nghÖ vµ kü thuËt thi c«ng mãng, b»ng nh÷ng thiÕt bÞ m¸y mãc hiÖn ®¹i ®Ó mang l¹i nh÷ng lîi Ých kinh tÕ (®¹t ®îc n¨ng xuÊt, hiÖu qu¶, chÊt lîng cao). NhÊt lµ trong c«ng cuéc ®æi míi níc ta hiÖn nay rÊt nhiÒu c«ng tr×nh ®· vµ ®ang ®îc x©y dùng. ®Æc biÖt lµ ë c¸c thµnh phè lín nh Thµnh Phè Hå ChÝ Minh, Hµ Néi, vµ c¸c c¸c Thµnh Phè lín kh¸c, ®ang ra søc tiÕn hµnh x©y nh÷ng c¬ së h¹ tÇng nh ®êng x¸, nhµ ga, bÕn tÇu, kh¸ch s¹n, s©n vËn ®éng, s©n bay. Mét trong nh÷ng c«ng t¸c kh«ng thÓ thiÕu ®îc cña viÖc x©y dùng lµ xö lý nÒn mãng, cô thÓ lµ c«ng t¸c ®ãng, h¹ cäc. Mçi c«ng tr×nh cÇn hµng tr¨m ®Õn hµng v¹n cäc . Nh vËy nhu cÇu ®ãng cäc ë níc ta lµ rÊt lín. V× vËy nhu cÇu cña m¸y mãc thiÕt bÞ phôc vô cho c«ng t¸c x©y dùng lµ rÊt lín vµ kh«ng thÓ thiÕu ®îc trong bÊt cø c«ng tr×nh x©y dùng nµo. Do vËy trong ®å ¸n nµy, còng víi sù hiÓu biÕt vÒ m¸y x©y dùng. Em xin m¹nh d¹n tiÕn hµnh tÝnh to¸n thiÕt kÕ “ m¸y ®ãng cäc va rung”. Néi dung thuyÕt minh sÏ tr×nh bµy c¸c phÇn gåm c¸c ch¬ng: - C¸c ph¬ng ¸n ®ãng h¹ cäc. Giíi thiÖu m¸y thiÕt kÕ. - C¬ së lý thuyÕt tÝnh to¸n m¸y ®ãng cäc va rung . - TÝnh to¸n c¸c th«ng sè ®éng häc vµ chän c«ng suÊt ®éng c¬ cña m¸y va rung. 1 - ThiÕt kÕ vµ tÝnh bÒn c¸c chi tiÕt chÝnh cña m¸y va rung ®· chän. V× khèi lîng c«ng viÖc lín nªn trong qu¸ tr×ng tiÕn hµnh tr¾c kh«ng thÓ tr¸nh ®îc sai sãt. Em mong ®îc sù chØ dÉn gióp ®ì cña c¸c thÇy, c«. Cuèi cïng em xin c¶m ¬n c¸c thÇy. Ch¬ng I X©y dùng ph¬ng ¸n ®ãng h¹ cäc b»ng rung. Giíi thiÖu m¸y thiÕt kÕ I. Giíi thiÖu vÒ c«ng t¸c ®ãng, h¹ cäc 1.Giíi thiÖu vÒ cäc. Trong c«ng cuéc ®æi míi níc ta hiÖn nay rÊt nhiÒu c«ng tr×nh ®· vµ ®ang vµ sÏ ®îc x©y dùng. §Æc biÖt lµ ë Hµ Néi, Thµnh Phè Hå ChÝ Minh vµ c¸c thµnh phè lín kh¸c ®ang ra søc tiÕn hµnh x©y nh÷ng c¬ sì h¹ tÇng nh ®êng x¸, nhµ ga, bÕn tÇu, kh¸ch s¹n, s©n vËn ®éng, s©n bay . Mét trong nh÷ng c«ng t¸c kh«ng thÓ thiÕu ®îc cña viÖc x©y dùng lµ xö lý nÒn mãng, cô thÓ lµ c«ng t¸c ®ãng, h¹ cäc. Mçi c«ng tr×nh cÇn hµng tr¨m ®Õn hµng v¹n cäc. Nh vËy nhu cÇu ®ãng cäc ë níc ta lµ rÊt lín. Cäc cã rÊt nhiÒu lo¹i: 2 + C¨n cø vµo ®Æc tÝnh lµm viÖc cña cäc cã : - Cäc trèng - Cäc treo (cäc ma s¸t) + C¨n cø vµo vËt liÖu lµm cäc th× cã c¸c lo¹i sau: - Cäc tre - Cäc gç - Cäc bª t«ng cèt thÐp. §îc dïng phæ biÕn vµ sö dông nhÊt hiÖn nay lµ cäc bª t«ng cèt thÐp. ChiÒu réng (a) cña cäc thêng tõ 50-300 mm hoÆc cã thÓ lín h¬n, chiÒu dµi L thêng tõ 6 -18 m . 2.C¸ch h¹ cäc. §Ó ®ãng, h¹ cäc cã c¸c ph¬ng ph¸p: - Va ®Ëp - Rung ®éng. - Ðp - C¸c ph¬ng ph¸p kÕt hîp : Va rung (rung kÕt hîp víi va ®Ëp) 3. ThiÕt bÞ h¹ cäc. 3.1. M¸y c¬ së: C¸c m¸y c¬ së thêng dïng lµ M¸y kÐo, ¤t«, CÇn trôc xÝch, CÇn trôc «t«, M¸y sóc. 3.2. Gi¸ bóa: Lµ thiÕt bÞ c«ng t¸c dïng ®Ó phôc vô c¸c thao t¸c: §ãng cäc, cÈu cäc, chØnh cäc, cÈu vµ dÉn híng qu¶ bóa khi ®ãng cäc. Trªn thùc tÕ gi¸ bóa ®îc sö dông rÊt ®a d¹ng, tuú thuéc vµo c«ng nghÖ ®ãng cäc. §¬n gi¶n nhÊt lµ sö dông cÇn trôc, cã gi¸ cÇn ®ãng bóa treo (kh«ng cã dÉn híng), c¸ch nµy sö dông kh¸ phæ biÕn t¹i c¸c tØnh miÒn nam, tuy nhiªn n¨ng suÊt thÊp, khã ®ãng cäc xiªn vµ hay dïng ®Ó ®ãng cäc thÐp hoÆc cäc v¸n thÐp. Ngêi ta thêng dïng qu¶ bóa thuû lùc hoÆc rung ®Ó ®ãng, bóa treo trªn nh÷ng cÇn trôc th«ng thêng ( chØ cã mét mãc cÈu ) do kh¶ n¨ng khëi ®éng tõ xa cña qu¶ bóa, cßn khi dïng qu¶ bóa diªzen cÇn trôc ph¶i cã hai mãc cÈu (mét mãc cÈu gi÷, cÈu qu¶ bóa cßn mãc kia kÐo pÝt t«ng khëi ®éng næ qu¶ bóa). §Ó t¨ng kh¶ n¨ng ®ãng bóa treo nhÊt lµ trong c¸c trêng hîp kh«ng thÓ dïng c¸c thiÕt bÞ ®ãng cäc kh¸c ( ®ãng cäc lín ë ®iÒu kiÖn thêi tiÕt kh¾c nhiÖt : sãng, giã, dßng ch¶y lín..) ngêi ta thiÕt kÕ thªm thiÕt bÞ dÉn híng l¾p trªn sµn ®¹o cã thÓ xoay bèn phÝa víi bèn gãc nghiªng kh¸c nhau cho phÐp ®ãng cäc xiªn theo c¸c chiÒu kh¸c nhau. Sµn ®¹o ®îc chÕ t¹o theo mo®un, l¾p trªn c¸c ®Çu cäc b»ng chÝnh cÇn trôc phôc vô ®ãng cäc, nhê vËy cã thÓ ®ãng cäc däc chiÒu dµi tuyÕn mµ kh«ng cÇn thiÕt bÞ hç trî kh¸c. Gi¸ bóa bao gåm c¸c bé phËn chñ yÕu sau: 3 + BÖ gÝa bóa : Gåm khung sµn, cã thÓ di ®éng theo ®êng ray ®Æt trªn mÆt ®Êt, trªn sµn gi¸o hoÆc phao næi, mét sè gÝa bóa cã thÓ quay 360 0 xung quanh trôc ®øng, b¶n th©n b¸nh r¨ng còng cã thÓ quay trôc ®øng vµ ®iÒu chØnh ®îc cao ®é. + Khung gi»ng: §Ó gi÷ cÇn gi¸ bóa, thêng cÊu t¹o bëi thÐp èng vµ thÐp h×nh t¹o thµnh mét khung kh«ng gian h×nh th¸p, hoÆc kÕt hîp víi cét dÉn cäc thµnh kÕt cÊu cã d¹ng cÇn trôc. §¬n gi¶n h¬n khung gi»ng chØ gåm hai thanh chèng b»ng thÐp èng, ®iÒu chØnh ®îc chiÒu dµi khi ®ãng cäc xiªn ©m hoÆc d¬ng. + CÇn gi¸ bóa hoÆc cét dÉn gåm hai thanh so ®òa song song, kÐo dµi tõ bÖ khung sµn tíi ®Ønh gi¸ bóa, dïng ®Ó dÉn híng bóa vµ cäc theo chiÒu th¼ng ®øng hoÆc xiªn ®· quy ®Þnh trong thiÕt kÕ. Khi ®ãng cäc dµi, cÇn gi¸ bóa cã thÓ kÐo dµi kiÓu èng nhßm lªn phÝa ®Ønh. Nhng nÕu gi¸ bóa ®Æt trªn sµn ®¹o cao hoÆc trªn sµ lan, cÇn gi¸ bóa cã thÓ nèi mét ®o¹n cét dÉn phô, vÒ phÝa díi khung sµn vµ liªn kÕt b»ng bu l«ng. + ThiÕt bÞ treo trôc: Gi¸ bóa cã thÓ g¾n mét bé rßng räc trªn ®Ønh, võa ®Ó n©ng h¹ bóa, võa s¸ch ®Æt cäc dùng vµo cÇn. Nhng th«ng thêng gi¸ bóa ®îc trang bÞ hÖ ba rßng räc trªn ®Ønh. Bé gi÷a phôc vô bóa, hai bé kia dµnh cho cäc. Trªn sµn gi¸ bóa kÕt hîp bè trÝ bµn têi, trang thiÕt bÞ cung cÊp n¨ng lîng, tr¹m ®iÒu khiÓn .v. v. Khi thi c«ng ®ãng h¹ cäc nªn lu ý mét sè vÊn ®Ò liªn quan ®Õn gi¸ bóa sau : - kh¼ng ®Þnh gi¸ bóa lu«n lu«n ë t thÕ chÝnh x¸c vµ v÷ng ch¾c khi ®ãng cäc. NÕu cÇn bóa kh«ng th¼ng ®øng vµ cßn l¾c ngang, bóa sÏ gi¸ng lÖch t©m xuèng ®Çu cäc vµ nguy c¬ g·y cäc hoÆc ®ãng lÖch tim rÊt dÔ xÈy ra. - §é lón lÖch cña gi¸ bóa trong khi ®ãng cäc còng ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng cña thi c«ng. §Æc biÖt ®èi víi cäc xiªn, ngoµi vÊn ®Ò kiÓm tra theo dâi ®é xiªn vµ tim cäc, cßn ph¶i khèng chÕ gi¸ bóa kh«ng cho lón dï lµ lón ®Òu. NÕu kh«ng, trong khi ®ãng cäc träng lîng gi¸ bóa cã thÓ trùc tiÕp ¶nh hëng tíi cäc ®ang ®ãng vµ cµng t¨ng thªm nguy c¬ g·y cäc. Trêng hîp kh«ng cÇn thiÕt ph¶i ®iÒu ®éng gi¸ bóa ®Æc chñng, ch¼ng h¹n khi ®ãng c¸c lo¹i cäc nhÑ (cäc gç, cäc ray), cäc thö hoÆc cäc v¸n lo¹i nhá, dïng víi bóa nhÑ, cã thÓ tù t¹o ra c¸c lo¹i bóa th« s¬ b»ng gç, hoÆc kÕt hîp víi thÐp h×nh. Nguyªn t¾c cÊu t¹o lµ nhÑ nhµng, dÔ di chuyÓn, dÔ th¸o l¾p, dïng ®îc nhiÒu lÇn vµ ®a n¨ng. Võa n©ng võa h¹, võa cÈu vµ dÉn cäc, cã thÓ ®ãng nhiÒu lo¹i cäc, nhiÒu kiÓu bè trÝ cäc, trong nhiÒu t×nh huèng kh¸c nhau. Gi¸ bóa ®ãng cäc —thêng ®îc chän cïng víi bóa vµ c¨n cø vµo chiÒu dµi cäc, híng ®ãng (cäc th¼ng hay cäc xiªn theo chiÒu ©m hay d¬ng), träng lîng bóa vµ cäc. NÕu ®ãng cäc xiªn, gi¸ bóa ph¶i cã cÇn phï hîp, tr¸nh t×nh tr¹ng Ðp buéc. §é cao h÷u hiÖu cña gi¸ bóa ph¶i lín h¬n chiÒu dµi cäc ®ãng, céng víi ®é an toµn kho¶ng 0,5m trë lªn. 4 NÕu ®ãng cäc ë n¬i cã níc mÆt hoÆc gi¸ bóa ®øng trªn bê hå mãng ®· ®µo, cã thÓ gi¶m bít ®é cao ®ã mét ®o¹n b»ng ®é s©u mùc níc hoÆc hè ®µo. Ngoµi vÊn ®Ò chiÒu cao, chän gi¸ bóa cßn ph¶i tÝnh ®Õn kh¶ n¨ng vÒ søc n©ng sao cho phï hîp víi träng lîng cäc vµ bóa. NÕu kh«ng l¹i ph¶i dïng cÇn trôc kh¸c, cÈu vµ l¾p cäc vµo gi¸ bóa. Riªng gi¸ bóa ®Ó h¹ cäc èng ®êng kÝnh lín ®Õn nay cha ®îc chÕ t¹o ®Æc chñng, v× h¹ cäc èng th¼ng chØ cÇn sö dông c¸c khung dÉn, cßn ®èi víi cäc èng xiªn cã thÓ dïng lo¹i gi¸ bóa lín v¹n n¨ng, träng t¶i 20 tÊn trë lªn. NÕu kh«ng, còng cã thÓ tù t¹o b»ng c¸ch l¾p r¸p c¸c thanh “v¹n n¨ng” ( ch¼ng h¹n c¸c thanh U, Y, K, M ), ®Ó ghÐp thµnh gi¸ bóa víi cÇn dÉn cäc nghiªng vµ giµn bÖ, nèi víi nhau bëi thanh chèng cã t¨ng ®¬ ®iÒu chØnh b»ng ®é xiªn ®ãng cäc . Ta cã s¬ ®å ph©n lo¹i gi¸ bóa nh sau: Gi¸ bóa Gi¸ bóa chuyªn dïng §ãng cäc trªn bê Cè ®Þnh §ãng cäc trªn s«ng biÓn Gi¸ bóa ghÐp trªn m¸y c¬ së Trªn m¸y kÐo Di chuyÓn Tù hµnh Gi¸ bóa cÊu t¹o trªn m¸y c¬ së Trªn cÇn trôc Kh«ng tù hµnh Trªn m¸y xóc C¨n cø vµo s¬ ®å trªn ta thÊy cã ba lo¹i gi¸ bóa c¬ b¶n: 1.Gi¸ bóa ghÐp trªn m¸y c¬ së: Lµ thiÕt bÞ ®îc l¾p thªm vµo mét m¸y c¬ së s½n cã nµo ®ã (thêng lµ mét cÇn trôc b»ng xÝch hoÆc b¸nh h¬i), thiÕt bÞ l¾p thªm vµo lµ phÇn dÉn híng qu¶ bóa khi ®ãng cäc. Sö dông gi¸ bóa lo¹i nµy rÊt tiÖn lîi, tiÕt kiÖm ®Çu t do cã thÓ sö dông m¸y c¬ së vµo viÖc kh¸c ®îc . 2. Gi¸ bóa cÊu t¹o trªn m¸y c¬ së : Lµ thiÕt bÞ ®îc thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o trªn mét m¸y c¬ së ( m¸y kÐo, cÇn trôc, m¸y xóc ). Trªn c¬ së sö dông nguån n¨ng lîng, c¸c kÕt cÊu vµ c¬ cÊu cña m¸y c¬ së, ngêi ta c¶i t¹o vµ cÊu t¹o thªm mét sè bé phËn nh khung gÇm, hÖ thèng thuû 5 lùc, ®iÒu khiÓn cña m¸y c¬ së cho phï hîp víi sù lµm viÖc cña gi¸ bóa. Sù c¶i t¹o nµy kh«ng ¶nh hëng ®Õn c¸c chøc n¨ng chÝnh cña m¸y, do ®ã cñng nh gi¸ bóa ghÐp trªn m¸y c¬ së, sö dông gi¸ bóa lo¹i nµy rÊt tiÖn lîi vµ tiÕt kiÖm. 3. Gi¸ bóa chuyªn dïng: Lµ thiÕt bÞ ®îc thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o chuyªn dïng ®Ó ®ãng cäc, ®¬n gi¶n nhÊt lµ c¸c lo¹i gi¸ bóa cè ®Þnh th¸o l¾p nhanh, lo¹i nhá (dïng ®ãng cäc dµi ®Õn 12m). Gi¸ bóa ®iÖn di chuyÓn trªn ®êng ray dïng qu¶ bóa diªzen 2,5T, 3,5T ®ãng ®îc cäc bª t«ng cèt thÐp dµi ®Õn 18m ®îc sö dông kh¸ phæ biÕn ë níc ta. Gi¸ bóa l¾p trªn phao næi, ®ãng cäc díi níc phôc vô thi c«ng c¸c c«ng tr×nh ®êng thuû, c¶ng.... c¸c gi¸ bóa nµy cã lo¹i rÊt lín cßn ®îc gäi lµ tµu ®ãng cäc cã thÓ ®ãng ®îc cäc dµi ®Õn 70m . 3.3.M¸y bóa. a. C¸c lo¹i m¸y Ðp cäc: ë níc ta hiÖn nay thêng cã hai kiÓu Ðp: - Ðp b»ng kÝch thuû lùc ( H×nh 1) - Ðp b»ng têi cuèn (H×nh 2). ¦u ®iÓm cña ph¬ng ph¸p Ðp cäc lµ t¶i Ðp cäc tÜnh kh«ng g©y chÊn ®éng cho nh÷ng c«ng tr×nh bªn c¹nh. Cã thÓ Ðp nèi nhiÒu cäc. Nhîc ®iÓm lµ ®iÒu khiÓn cho cäc ®øng th¼ng khã kh¨n víi kiÓu Ðp b»ng têi cuèn, ®a cäc vµo lång ®Ó Ðp khã kh¨n víi kiÓu Ðp thuû lùc. Ph¶i n©ng chuyÓn mét khèi lù¬ng lín c¸c khèi ®èi träng khi m¸y di chuyÓn vÞ trÝ Ðp cäc. 6 H×nh 1. M¸y Ðp cäc thuû lùc 1. Xilanh thuû lùc 2. Lång chøa cäc 3. §èi träng 4. Gi¸ tú 5. Cäc 6. Chèt ®Çu cäc 7 H×nh.2. M¸y Ðp cäc b»ng têi cuèn 1. Pa l¨ng di ®éng 2. Pa l¨ng cè ®Þnh 3. Cét dÉn híng 4. Mãc treo 5. Cäc 6. Gi¸ tú 7. CÇn trôc 8. §èi träng b. Qu¶ bóa lµm viÖc theo nguyªn lý va ®Ëp: Qu¶ bóa h¬i, bóa treo, bóa diªzen, qu¶ bóa thuû lùc. + Bóa treo: 8 Lµ bóa ch¹y b»ng têi ®iÖn vµ d©y c¸p. Bóa nÆng tõ 0,5- 2 tÊn. CÊu t¹o bóa ®¬n gi¶n bÒn l©u. §é cao n©ng bóa thêng phô thuéc vµo cêng ®é chÞu nÐn cña cäc tõ 2,5 - 4 m . N¨ng xuÊt bóa thÊp mçi phót chØ ®ãng ®îc tõ 4 ®Õn 10 nh¸t. Bóa treo chØ dïng khi khèi lîng c«ng t¸c t¬ng ®èi nhá (H×nh 3) H×nh.3. Bóa treo 1. M¸y c¬ së 2. Thanh r»ng ngang 3. Gi¸ dÉn híng 4. §Çu bóa 5. Thanh r»ng xiªn +Bóa träng lùc hay bóa r¬i tù do (H×nh.4) §ã lµ nh÷ng khèi gang hoÆc thÐp ®óc, khèi lîng tõ 100 ®Õn 3000 kg ®«i khi tíi 5000 kg, cã mãc treo hoÆc quai x¸ch. Khi ®ãng cäc, bóa ®îc n©ng lªn b»ng têi tay hoÆc têi ®iÖn vµ th¶ r¬i tù do xuèng ®Çu cäc ë ®é cao tõ 1,5 ®Õn 3 ®Õn 4 m. §Ó dÉn híng vµ b¶o ®¶m kü thuËt, nhÊt lµ an toµn khi ®ãng cäc, thñ bóa thêng r¬i trît trªn hai thanh “so ®òa” cña gi¸ bóa. NÕu bóa 9 nhá (cì 500 kg trë xuèng) cã thÓ chØ cÇn mét thanh thÐp 40 ®Õn 45 luån xuyªn t©m qu¶ bóa vµ ®îc gi÷ cè ®Þnh qu¶ bóa ë vÞ trÝ th¼ng ®øng trªn ®Ønh cäc gç cÇn ®ãng. Gi¸ bóa trong trêng hîp nµy sÏ cã thÓ tù t¹o b»ng mét gi¸ ba ch¹c ®¬n gi¶n, hoÆc gi¸ bóa gç, nÕu ph¶i ®ãng nhiÒu cäc. Tèc ®é ®ãng cäc b»ng bóa träng lùc rÊt chËm, phô thuéc n¨ng lîng c¬ b¾p s¶n sinh trong qu¸ tr×nh thao t¸c nh©n lùc ( tÇn sè chØ ®¹t kho¶ng tõ 3 - 4 nh¸t ®Õn 10 - 18 nh¸t trong mét phót ). NÕu dïng têi ®iÖn còng ch¼ng h¬n nhiÒu. V× thÕ n¨ng suÊt rÊt thÊp vµ kÐm hiÖu qu¶. Gi¸ bóa ph¶i cao h¬n chiÒu dµi cäc kh¸ nhiÒu míi ®ãng ®îc cäc lóc ban ®Çu. §ãng cäc b»ng bóa träng lùc cßn cã nhîc ®iÓm lµ rÊt khã khèng chÕ chiÒu cao r¬i bóa, dÔ xÈy ra nguy c¬ g·y cäc, nÕu ngêi ®iÒu khiÓn kh«ng cã kinh nghiÖm do ®ãng qu¸ m¹nh khi thÊy cäc khã xuèng. Bóa träng lùc chØ sö dông khi ®ãng cäc nhá, trong nÒn ®Êt trung b×nh, xuèng ®é s©u kh«ng lín (kho¶ng 4-5m tèi ®a) vµ lóc kh«ng s½n c¸c lo¹i bóa kh¸c. Ngoµi ra, còng cã khi dïng lo¹i bóa nµy ®Ó ®ãng cäc thö, v× nÕu thuª hoÆc ®iÒu ®éng c¸c lo¹i bu¸ hiÖn ®¹i h¬n ®Ó ®ãng vµi ba cäc sÏ kh«ng kinh tÕ. 10 H×nh 4. Bóa träng lùc 1. C¸p 2. Má qu¹ 3. Thanh so ®òa 4. Chèt 5. Bóa + Bóa h¬i : Sö dông n¨ng lîng h¬i níc hoÆc kh«ng khÝ nÐn . Qu¶ bóa h¬i ®îc chia lµm hai lo¹i : 11 Qu¶ bóa t¸c ®éng ®¬n vµ qu¶ bóa t¸c ®éng kÐp, cäc ®îc Ên vµo nÒn do n¨ng lîng r¬i tù do cña ®Çu bóa t¸c dông trùc tiÕp lªn cäc, n¨ng lîng cña h¬i níc hoÆc kh«ng khÝ nÐn chØ dïng n©ng ®Çu bóa lªn cao. Trong qu¶ bóa t¸c ®éng n¨ng lîng cña h¬i níc hoÆc kh«ng khÝ nÐn kh«ng nh÷ng dïng ®Ó n©ng ®Çu bóa lªn cao mµ cã t¸c dông ®Èy nhanh chóng r¬i xuèng ®Çu cäc . 1. Bóa ®¬n ®éng: (H×nh 5) Bóa ®¬n ®éng lo¹i th«ng thêng gåm: - Qu¶ bóa, mét khèi thÐp nÆng cã d¹ng xi lanh, di ®éng däc theo cÇn dÉn híng cña gi¸ bóa ( nhiÒu níc gäi lµ “con cõu’’ v× nh¶y lªn xuèng liªn tôc ). §ã lµ bé phËn xung kÝch cña bóa. - Pitt«ng, ë trong lßng xi lanh, cã cÇn dµi g¾n víi trung t©m cña ®Çu cäc. Nguyªn lý lµm viÖc cña bóa lµ dïng h¬i níc cã ¸p lùc ®Èy xilanh cña bóa lªn. Do träng lîng cña bóa d¬i tù do xuèng ®Çu cäc. Trªn n¾p xilanh cã kho¸ dÉn h¬i ba ch¹c ®Ó ph©n phèi h¬i níc hoÆc kh«ng khÝ nÐn vµo buång trªn cña xilanh. Kho¸ ph©n phèi lµ mét æ trôc cã lç xuyªn t©m vµ lç b¸n kÝnh ( n÷a xuyªn t©m ) th¼ng gãc víi nhau, ®Ó buång trªn cña vá xilanh khi th«ng víi kh«ng khÝ bªn ngoµi th× nh¸nh dÉn h¬i ®îc khã chÆt vµ ngîc l¹i. NÕu lÇn lît ®ãng më khãa h¬i víi gãc quay 90o, h¬i cã ¸p sÏ ®îc n¹p vµ x· nhÑ nhµng theo chu kú, lµm cho xilanh ( qu¶ bóa ) n¶y lªn vµ r¬i xuèng nhÞp nhµng, ®ãng vµo cäc. Nh vËy, chØ cã phÇn xi lanh vá qu¶ bóa t¹o ra ®éng n¨ng khi r¬i tù do nh bóa träng lùc. §Ó n©ng thñ bóa lªn vµ t¹o ra thÕ n¨ng, trong bu¸ ®· dïng h¬i cao ¸p thay cho søc kÐo thñ c«ng hoÆc têi ®iÖn dïng trong bóa träng lùc. Do ®ã h¬i níc hoÆc khÝ nÐn chØ cã t¸c dông mét chiÒu : bóa ®¸nh ®¬n hoÆc bóa ®¬n ®éng. HiÖn nay bóa ®¬n ®éng cã nhiÒu mÉu m· c¶i tiÕn ®Æc biÖt lµ bé ph©n phèi kÝ nÐn ®· cã thÓ ®iÒu khiÓn tù ®éng. Träng lîng cña bóa còng thay ®æi theo tõng níc s¶n xuÊt. Bóa lín nhÊt hiÖn nay lµ Menck MRBS 7000 SL víi “con cõu’’ nÆng tíi 80 tÊn. Nhng nãi chung c¸c lo¹i bóa ®¬n th«ng dông thêng cã träng lîng tõ 2,6 - 11 tÊn ( cã khi tíi 55 tÊn ) trong ®ã phÇn g©y xung lùc cña bóa rÊt nÆng, tuú theo mÉu m·, cã thÓ tõ 1,8 - 8,2 tÊn (27,3 tÊn), cã khi chiÕm h¬n 70% tæng träng lîng. §é cao r¬i cña thñ bóa tèi ®a cã thÓ tíi 1,37 - 1,5 m, nhng thêng ®îc ®iÒu khiÓn tù ®éng b»ng cÇn g¹t ®Ó ph©n phèi khÝ nÐn, h¹n chÕ ®é cao r¬i cña bóa trong giíi h¹n 1,2 m, tr¸nh sù cè cho cäc. Thêng nh÷ng nh¸t bóa nÆng nhng ®é r¬i thÊp sÏ hiÖu qu¶ h¬n vµ cäc Ýt bÞ háng so víi trêng hîp cña bóa nhÑ mµ ®é nÈy cao, ®Æc biÖt ®èi víi cäc ®ãng trong ®Êt sÐt ch¾c. TÇn sè r¬i cña bóa ®¬n ®éng thêng trong kho¶ng 30 - 60 nh¸t/phót. N¨ng lîng mçi nh¸t bóa tõ 27 - 100 KNm ( qu¶ bóa 27,3 tÊn s¶n ra n¨ng lîng 249 KNm/nh¸t). B×nh thêng bóa h¬i ®¬n ®¬n ®éng tiªu thô lîng h¬i kho¶ng 350 ®Õn 1500 kg/h, hoÆc kh«ng khÝ nÐn tõ 9 - 26 m3/phót, víi ¸p lùc h¬i Ðp tõ 6 ®Õn 10 12 daN/cm2. KÝch thíc bÒ ngoµi cña bóa ®¬n ®éng rÊt lín, chiÒu cao bóa tõ 2,8 - 4,9 m. V× vËy gi¸ bóa ®ãng cäc ph¶i cao vµ ch¾c khoÎ. Bóa h¬i ®¬n ®éng tuy nÆng nÒ vµ cã kÝch thíc lín, nhng cÊu t¹o ®¬n gi¶n, dÔ s÷ dông vµ cã n¨ng lîng lín, nªn thêng dïng ®Ó h¹ c¸c cäc bª t«ng cèt thÐp dµi vµ nÆng. 1. 2. 3. 4. H×nh 5. S¬ ®å nguyªn t¾c cña bóa h¬i ®¬n ®éng Lç tho¸t h¬i 5. Pitt«ng 9. CÇn gi¸ bóa Kho¸ ph©n phèi 6. CÇn pitt«ng 10. Cäc N¾p 7.Lç th«ng Vá xi lanh 8. Quai 2. Bóa song ®éng. (H×nh.6) Bóa ®¸nh kÐp lµm viÖc theo nguyªn lý kÕt hîp, kh«ng nh÷ng khai th¸c n¨ng lîng r¬i cña phÇn xung kÝch, mµ cßn tËn dông c¶ ¸p lùc cña h¬i cã ¸p gia t¨ng ®éng n¨ng h¬n n÷a ®Ó h¹ cäc ®¹t hiÖu qu¶ h¬n. ¸p lùc h¬i níc hoÆc khÝ Ðp t¸c ®éng c¶ hai chiÒu lªn xuèng cña phÇn ®éng. Do ®ã bóa ®¸nh kÐp cßn cã tªn lµ bóa h¬i ®¬n ®éng. (H×nh 6) giíi thiÖu s¬ ®å cÊu t¹o cña bóa kÐp. Kh¸c víi bóa ®¬n, xilanh trong bóa kÐp lµ bé phËn cè ®Þnh g¾n liÒn víi th©n bóa vµ cäc. Bé phËn di ®éng l¹i lµ pitt«ng cã c¸n, nèi liÒn víi qu¶ bóa. Trong thµnh rçng cña xilanh bè trÝ bé ph©n phèi khÝ Ðp (hoÆc h¬i níc), ho¹t ®éng cã chu kú, n¹p h¬i Ðp vµo ng¨n trªn vµ ng¨n díi cña xilanh. Khi h¬i dån vµo ng¨n díi, pÝtt«ng ®îc n¶y lªn vµ ngîc l¹i. Pitt«ng kÐo theo c¶ qu¶ bóa, nªn r¬i xuèng ngoµi träng lîng b¶n th©n cña pÝtt«ng vµ qu¶ bóa gi¸ng xuèng ®Çu cäc, cßn cã ¸p lùc bæ xung cña h¬i Ðp, ®îc n¹p ®óng lóc vµo ng¨n trªn. Träng lîng b¶n th©n phÇn xung kÝch (qu¶ bóa ) cña bóa kÐp thêng dïng chØ nÆng tõ 600 kg ®Õn 2250 kg. §é cao lªn xuèng cña qu¶ bóa vµ pÝtt«ng chØ tõ 0,4 13 ®Õn 0,58 m vµ t¹o ra n¨ng lîng tõ 9,5 ®Õn 27,0 kNm mçi nh¸t. Tuy nhiªn, v× tÇn sè kh¸ cao, kho¶ng tõ 100 tíi 300 nh¸t ®Ëp trong mét phót, nªn c«ng suÊt còng t¬ng ®¬ng bóa ®¬n, mÆc dï kÝch thíc bóa cã nhá h¬n (chiÒu cao 2,4 ®Õn 3,0 m ), vµ tæng träng lîng t¬ng ®èi nhÑ h¬n ( tõ 3-5,2 tÊn ) trong ®ã phÇn xung kÝch chØ chiÕm 20 ®Õn 30%. Mét sè níc ®· s¶n suÊt bóa kÐp nÆng tíi 37,7 tÊn, trong ®ã phÇn ®éng nÆng 18,2 tÊn, s¶n ra n¨ng lîng 157 kNm vµ tÇn sè lµ 100 nh¸t/phót (Vulcan 400C ). §Ó cung cÊp khÝ Ðp cho bóa thêng së dông m¸y nÐn khÝ cã c«ng suÊt trªn díi 15m3/phót, víi ¸p suÊt 7 ®Õn 8 daN/cm2. Bóa kÐp kh¸ th«ng dông, cã thÓ kh«ng cÇn gi¸ bóa, qu¶ bóa kh«ng gi¸ng trùc tiÕp vµo ®Çu cäc, Ýt ph¸ vì ®Çu cäc. V× bóa kÐp cã vá kÝn nªn cã thÓ dïng ®Ó ®ãng cäc trong níc s©u tíi 20 ®Õn 25 m. Dïng bóa h¬i song ®éng cÇn chó ý nhÊt lµ vÊn ®Ò liªn kÕt ch¾c víi ®Çu cäc, tr¸nh cho bóa kh«ng bÞ nÈy bËt tung ra khái ®Çu cäc, ®ång thêi cÇn ®Æt bóa vµ cäc sao cho trïng t©m vµ th¼ng hµng, tr¸nh l¾c ngang rÊt bÊt lîi. NÕu bóa kÐp ®îc trang bÞ thªm mét lìi ®ôc, cã thÓ sö dông bóa ®Ó ph¸ ®¸ cøng. NÕu g¸ thªm mét bé hµm kÑp, cã thÓ dïng bóa ®Ó nhæ cäc. Trong c¸c lo¹i bóa h¬i kiÓu xung ®éng cña h·ng BSP, ngêi ta cßn lîi dông phÇn ®Öm thõa n»m gi÷a khèi xung kÝch nÆng 1,1 tÊn vµ tÊm dÉn híng ®Ó gi¶m tiÕng ån khi bóa ®ãng cäc v¸n thÐp. C¶ hai lo¹i bóa h¬i nãi trªn ®Òu tèn nhiÒu n¨ng lîng vµ ®ßi hái ph¶i cã trang thiÕt bÞ ®i kÌm nh nåi h¬i hoÆc m¸y nÐn khÝ, èng dÉn h¬i Ðp v.v.. Bóa h¬i cã thÓ ®ãng ®îc cäc xiªn tíi 1:1. 14 H×nh 6. S¬ ®å cÊu t¹o Bóa h¬i song ®éng 1. Guèc ®e 2. Thñ bóa 3. Th©n bóa 4. C¸n pitt«ng 5. Pitt«ng 6. Xilanh 7. Bul«ng 8. N¾p xilanh 9. Vßi dÉn h¬i +Bóa ®ãng cäc thuû lùc: Lµm viÖc nhê chÊt láng hoÆc khÝ Ðp (H×nh 7). - Bóa ®¬n ®éng: Dïng chÊt láng cã ¸p lùc ®a bóa lªn cao, sau ®ã bóa r¬i xuèng nhê träng lîng b¶n th©n. Träng lîng bóa tõ 1,5 ®Õn 8 tÊn. Sè nh¸t ®ãng ®îc trong mét phót kho¶ng 25 ®Õn 30 nh¸t. CÊu t¹o bóa ®¬n gi¶n dÔ sö dông . 15 - Bóa song ®éng: Dïng chÊt láng ®a bóa lªn råi sau ®ã l¹i dïng chÊt láng cã ¸p lùc h¹ bóa xuèng. ¦u ®iÓm n¨ng suÊt cao, mçi phót ®ãng ®îc tõ 200 ®Õn 300 nh¸t, lµm viÖc tù ®éng. Nhîc ®iÓm chÝnh cña bóa nµy lµ träng lîng chÕt lín chiÕm 80% träng lîng bóa. H×nh.7. Bóa ®ãng cäc thuû lùc. 1. §Õ bóa 2. Th©n bóa 3. §Çu bóa 4. C¸n pitt«ng 5. Kh«ng gian díi pitt«ng 6. Pitt«ng 7. Van mét chiÒu 8. Kh«ng gian trªn pitt«ng 9. Van ph©n phèi I. èng vµo II. èng ra + Bóa diªzen: C¸c bóa diªzen lµm viÖc theo nguyªn lý ®éng c¬ næ hai kú. Träng lîng bóa thêng tõ 0,6 ®Õn 1,2 tÊn, dïng rÊt tèt trong viÖc ®ãng nh÷ng cäc gç, cäc thÐp, cäc bª t«ng cèt thÐp. Nhîc ®iÓm chÝnh cña hai lo¹i bóa nµy lµ nh÷ng n¬i ®Êt mÒm th× ®é ®èi kh¸ng cña cäc sÏ nhá. Cäc vµ bóa tôt xuèng nhanh nªn nhiªn liÖu kh«ng ch¸y ®îc. Lóc ®Çu bé phËn xung kÝch ®îc kÐo lªn b»ng têi. Nhiªn liÖu ®îc phun vµo buång nÐn ngay khi bé phËn xung kÝch ®îc th¶ r¬i. Kh«ng khÝ vµ nhiªn liÖu bÞ nÐn vµ nãng lªn, biÕn thµnh mét hçn hîp ë tr¹ng th¸i s¬ng mï. Khi ®ñ nhiÖt ®é, 16 “ bôi h¬i’’ nhiªn liÖu bÞ bèc ch¸y cïng víi kh«ng khÝ nÐn, sÏ g©y næ. KÕt qu¶ lµ cäc bÞ ®ãng xuèng vµ phÇn xung kÝch bÞ nÈy lªn tiÕp tôc mét chu kú kh¸c. Bóa diªzen thêng cã ba lo¹i: - Bóa diªzen lo¹i hai cäc dÉn: ë lo¹i nµy xilanh lµm nhiÖm vô ®Çu bóa. ChuyÓn ®éng lªn xuèng theo hai cäc dÉn (H×nh 8). PhÇn trªn lµ xi lanh di ®éng, nÈy lªn vµ r¬i xuèng ®Òu trît trªn hai thanh thÐp trßn bè trÝ song song. PhÇn díi lµ pitt«ng cè ®Þnh, cã èng dÉn vµ phun nhiªn liÖu ë trung t©m. Do t¶i träng b¶n th©n r¬i xuèng, t¹o ra víi pitt«ng mét buång kÝn vµ bËt lÉy ®Ó nhiªn liÖu tù ®éng phun lªn vµ bÞ nÐn cïng kh«ng khÝ ®Õn møc bèc ch¸y, t¹o ra n¨ng lîng næ rÊt m¹nh, lµm nÈy xilanh vµ déi lªn cäc mét ph¶n lùc lín. Sau ®ã xilanh l¹i tù ®éng r¬i vµ nh÷ng chu kú kh¸c cø thÕ tiÕp diÔn. 17 H×nh 8. Bóa ®iªzen hai cäc dÉn 1. Xi lanh 2. PÝtt«ng 3. BÖ - Bóa ®ãng cäc lo¹i xilanh dÉn: Xilanh lµm nhiÖm vô ®Çu bóa. Tèc ®é ®ãng cäc tõ 60 ®Õn 80 lÇn mét phót (H×nh 9 ) H×nh 9. Bóa diªzen lo¹i xi lanh dÉn 18 1. Xi lanh 2. PÝt t«ng 3. BÖ -Bóa ®ãng cäc kiÓu èng dÉn: PÝt t«ng lµm nhiÖm vô ®Çu bóa. Tèc ®é ®ãng cäc thêng tõ 50 ®Õn 60 lÇn mét phót. §iÒu kiÖt ch¸y tèt hçn hîp, hçn hîp sau khi ch¸y th¶i t¬ng ®èi s¹ch. (H×nh 10) PhÇn vá bóa cè ®Þnh víi cäc gåm : Mét èng xilanh dµi, díi khèi ®e cã hèc chám cÇu, xung quanh lµ hÖ thèng chøa vµ phun nhiªn liÖu. Khi pitt«ng ®îc th¶ d¬i tù do, trong xilanh kh«ng khÝ bÞ nÐn l¹i ®Õn mét møc nµo ®ã pitt«ng ch¹m bÉy, phun nhiªn liÖu vµo hèc chám cÇu díi ®¸y buång nÐn. Khi hçn hîp næ, xilanh vµ cäc bÞ Ên xuèng, pitt«ng l¹i nh¶y lªn trong vá xilanh vµ khi ®éng n¨ng biÕn thµnh thÕ n¨ng pitt«ng l¹i r¬i xuèng thùc hiÖn mét chu kú míi. Lóc ®ãng cäc, bóa ®îc kÑp vµ trît theo cÇn cña gi¸ bóa. Nãi chung, c¸c lo¹i bóa ®iªzen ®îc nhiÒu h·ng s¶n xuÊt. Trong ®ã lo¹i lín nhÊt cã tæng träng lîng 36,6 tÊn vµ cho n¨ng lîng tíi 361kNm. C¸c lo¹i bóa kiÓm so¸t ®îc n¨ng lîng b»ng c¸ch ®iÒu chØnh lîng nhiªn liÖu n¹p vµo buång nÐn ( bóa ®iªzen Link-Belt ). ¦u ®iÓm cña bóa ®iªzen so víi bóa h¬i cã thÓ kÓ nh sau : - RÊt c¬ ®éng, t¬ng ®èi nhÑ so víi bóa ®¬n ®éng. - Kh«ng cÇn trang bÞ c¸c tr¹m cung cÊp n¨ng lîng ( nåi h¬i, m¸y Ðp khÝ, èng dÉn). - Dïng nhiªn liÖu láng rÎ tiÒn ( dÇu mazót, dÇu ho¶). - Tèn Ýt nhiªn liÖu (kho¶ng 4 ®Õn 16 lit/h, nhiªn liÖu dïng triÖt ®Ó ). - Bóa dÔ thao t¸c, cho n¨ng suÊt cao. - HÖ sè hiÖu dông tèt h¬n bóa h¬i, n¨ng lîng næ truyÒn trùc tiÕp vµo phÇn xung ®éng cña bóa. Tuy nhiªn, bóa ®iªzen cã nhîc ®iÓm lµ : - ChØ h¹n chÕ ®ãng nh÷ng cäc th¼ng hoÆc cã ®é xiªn tèi ®a 3:1 ®Õn 4:1. - Kh«ng hiÖu qu¶ khi ®ãng cäc trong ®Êt yÕu. Khi næ, cäc lón xuèng nhiÒu, thñ bóa kh«ng ®ñ n¨ng lîng bËt lªn cao, do ®ã buång nÐn kh«ng ®ñ ¸p lùc vµ nhiÖt ®é ®èt ch¸y hæn hîp nhiªn liÖu cho chu kú sau. Do ®ã ph¶i thao t¸c l¹i tõ ®Çu, n¨ng xuÊt gi¶m. - Ngoµi ra, khi chän bóa ph¶i phï hîp víi träng lîng cäc. NÕu cäc nhÑ bóa kh«ng sö dông hÕt c«ng suÊt. NÕu cäc nÆng qu¸, bóa kh«ng ®ñ kh¶ n¨ng, ®ãng sÏ chèi, thêi gian kÐo dµi rÊt cã h¹i cho tuæi thä cña bóa.( §ãng 19 s©u 10 ®Õn12m trung b×nh kho¶ng 20 ®Õn 30 phót, nÕu thÊy l©u h¬n, cÇn chän bóa kh¸c, cã träng lîng phÇn xung kÝch lín h¬n ). Ngoµi ba lo¹i bóa trªn, cßn dïng c¸c lo¹i bóa thuû lùc, n©ng bé phËn xung kÝch b»ng chÊt láng cã ¸p vµ ®Ó r¬i tù do trªn cäc. Bóa thuû lùc Ýt g©y tiÕng ån vµ xung ®éng, kh«ng g©y « nhiÔm m«i trêng nh bóa ®iªzen. Bóa thuû lùc cã thÓ cho t¸c dông ®¬n ®éc hoÆc ghÐp nhãm. Khi ghÐp nhãm bóa thuû lùc cã bé phËn ®éng cùc nÆng, tíi 37,4 tÊn (toµn nhãm 60 tÊn) vµ s¶n ra n¨ng lîng 540 kNm mçi nh¸t. Bóa thuû lùc dïng hîp lý trong trêng hîp ®ãng cäc díi níc cã bÖ mãng n»m trong ®Êt ë s©u díi mÆt níc, nh vËy khi ®ãng kh«ng ph¶i dïng cäc ®Öm nèi thªm, gi¶m bít träng lîng ®ãng, n©ng cao n¨ng suÊt vµ gi¶m thêi gian thi c«ng, hoÆc kh«ng ph¶i c¾t bít cäc nh khi dïng c¸c lo¹i bóa kh¸c nh bóa ®¬n, bóa ®iªzen vv... Ngoµi ra, bóa thuû lùc cßn cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh n¨ng lîng vµ sè lîng nh¸t bóa trong mét phót, rÊt cÇn khi ®ãng cäc dµi vµ thanh m¶nh. (thao t¸c b»ng c¸c van ®iÒu chØnh, nªn cã thÓ dïng thñ c«ng hoÆc theo chÕ ®é ®iÒu khiÓn tù ®éng ). 20