TÓM TẮT LUẬN VĂN THIẾT KẾ MÁY KHOAN KÍCH NGẦM ĐH Bách Khoa HCM

+ Trong thời đại hiện nay ở nước ta phổ biến tình trạng lắp đặt hệ thống đường ống thoát nước bằng phương pháp đào hở, nhưng trong những năm qua do mật độ xây dựng ở các thành phố ngày càng đông đúc, đã gây ra những khó khăn cho việc đào hở. Đề tài luận văn tốt nghiệp được thực hiện với mục tiêu thiết kế máy bán tự động bằng phương pháp khoan kích ngầm để tránh tác động đến giao thông cũng như các công trình trên mặt
đất.

+ Luận văn gồm có 6 chương: CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU.
CHƯƠNG 2: Ý TƯỞNG THIẾT KẾ. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ. CHƯƠNG 6: PHỤ LỤC.

MỤC LỤC THIẾT KẾ MÁY KHOAN KÍCH NGẦM ĐH Bách Khoa HCM

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................... 1

TÓM TẮT LUẬN VĂN .............................................................................................................. 2

DANH SÁCH HÌNH ẢNH ......................................................................................................... 6

DANH SÁCH BẢNG .................................................................................................................. 8

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................................... 9

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU .......................................................................................................10

1.1. Nền tảng ........................................................................................................................10

1.2. Giới thiệu về khoan kích ngầm ..................................................................................12

1.2.1 Mô tả ..........................................................................................................................12

1.2.2 Ứng dụng ...............................................................................................................12

1.2.3 Ưu điểm .................................................................................................................13

1.3 Một số phương pháp khoan kích ngầm phổ biến hiện nay .....................................13

1.3.1 Phương pháp kho an có dẫn hướng (GBM) ......................................................14

1.3.2 Phương pháp kích đẩy và công nghệ đào hầm nhỏ (Pipe jacking and microtunnelling) ..................................................................................................................15
1.3.2 Một số máy khoan kích ngầm hiện nay .............................................................19

CHƯƠNG 2: Ý TƯỞNG THIẾT KẾ ......................................................................................23

2.1 Yê u cầu thiết kế ............................................................................................................23

2.2 Nhiệm vụ thiết kế .........................................................................................................23

2.3 Lựa chọ n và phân tích chức năng thiết kế ................................................................24

2.3.1 Chọn phương pháp khoan có dẫn hướng (GBM) để thiết kế..............................24

2.3.2 Lựa chọn bộ truyền l àm việc cho phần cơ.........................................................28

2.4 Nguyên lý hoạt động ...................................................................................................30

2.4.1 Sơ đồ nguyên l ý ....................................................................................................30

2.4.2 Sơ đồ động.............................................................................................................30

2.5 Mô hình sơ bộ...............................................................................................................32

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ..................................................................................33

3.1 Cơ sở lý t huyết .............................................................................................................33

3.1.1 Lực cắt ....................................................................................................................33

3.1.2 Lực ma sát .............................................................................................................35

3.2 Tính toán ......................................................................................................................38

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN ....................................................................40

4.1 Thiết kế hệ thống thủy lực và mạch điều khiển .......................................................40

4.1.1 Sơ đồ mạch .................................................................................................................40

4.1.2 Nguyên lý hoạt động ............................................................................................41

4.1.3 Chọn xilanh ...........................................................................................................42

4.1.4 Chọn nguồn thủy lực ............................................................................................43

4.1.5 Tính toán chọn đường ống...................................................................................44

4.1.6 Tí nh toán chọn thùng chứa dầu: .........................................................................45

4.2 Thiết kế phần điện .......................................................................................................45

4.2.1 Sơ đồ mạch điện .................

4.2.2 Nguyên lý hoạt động ............................................................................................47

4.3 Chọn mua lazer ...........................................................................................................48

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ ..............................................................................50

5.1 Chọn mua động cơ và hộp gi ảm tốc ..........................................................................50

5.1.1 Phân phối tỷ số truyền..........................................................................................50

5.1.2 Chọn mua hộp giảm tốc .......................................................................................50

5.2 Thiết kế bộ truyề n ngoài : Bộ truyền xích ................................................................54

5.2.1 Chọn vật liệu ..............................................................................................................54

5.2.2 Tính toán .....................................................................................................................54

5.3 Tính toán thiết kế trục quay (trục công tác) .............................................................56

5.3.1 Các thông số cơ bản: ...............................................................................................56

5.3.2 Thiết kế sơ bộ ............................................................................................................56

5.3.3 Kiểm tra bền nén: .....................................................................................................57

5.3.4 Kiểm tra bền xoắn: ...................................................................................................57

5.3.5 Kiểm tra lực gây phá hủy vành bên........................................................................59

5.4 Thiết kế nối trục động cơ .................................................................................................59

5.4.1 Thông số cơ bản.........................................................................................................59

5.4.2 thiết kế sơ bộ ..............................................................................................................59

5.4.3 Kiểm tra bền xoắn: ....................................................................................................60

5.5 thiết kế và chọn then ........................................................................................................61

5.6 Thiết kế bộ phận công t ác ...............................................................................................62

5.7 Thiết kế cơ cấu cam .........................................................................................................62

5.8 Thiết kế khung máy..........................................................................................................63

5.8.1 Thiết kế khung ...........................................................................................................63

5.8.2 Kiểm tra bền đối với t hanh ngang. ..........................................................................64

5.8.3 Thiết kế chi tiết còn l ại, lắp ráp và hoàn thiện. ......................................................66

CHƯƠNG 6: PHỤ LỤC ............................................................................................................67

TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................................68

DANH SÁCH HÌNH ẢNH THIẾT KẾ MÁY KHOAN KÍCH NGẦM ĐH Bách Khoa HCM

Hình 1. 1 Mô hình máy kho an kích ngầm [14].......................................................................12
Hình 1. 2 Một số máy khoan kích ngầm dẫn hướng của công t y Akkerman [2 ] ...............14
Hình 1. 3 Môi trường làm việc khi gặp đất mềm [2 ] .............................................................17
Hình 1. 4 Hệ thống xi lanh thủy lực [3] ...................................................................................17
Hình 1. 5 Một số đầu khoan [4 ] ................................................................................................18
Hình 1. 6 Máy Thrust Frame - 4800 Series [2].......................................................................19
Hình 1. 7 Máy Sanwa Prestone [5]...........................................................................................20
Hình 2. 1 Lắp đặt các ống dẫn hướng [2] ................................................................................24
Hình 2. 2 Hệ thống điều chỉnh dẫn hướng cho GBM [2 ] ......................................................25
Hình 2. 3 Các loại dao khoan và thiết bị hỗ trợ khác [2 ].......................................................25
Hình 2. 4 Lắp đặt vỏ bọc dọc theo đường ống dẫn hướng [2 ] ..............................................26
Hình 2. 5 Vỏ bọc [2]...................................................................................................................26
Hình 2. 6 Đầu khoét cho GBM [2 ] ...........................................................................................27
Hình 2. 7 Lắp đặt đường ống sản phẩm cuối cùng [2]...........................................................27
Hình 2. 8 Sơ đồ nguyên lý làm việc .........................................................................................30
Hình 2. 9 Khoan dẫn hướng ......................................................................................................30
Hình 2. 10 Kho an và khoét đất .................................................................................................31
Hình 2. 11 Hoàn thành công đoạn khoan ................................................................................31
Hình 2. 12 Mô hình sơ bộ ..........................................................................................................32
Hình 3. 1 Hệ số khả năng chịu tải (λ) vs Góc ma sát (ϕ) [15] ..............................................34
Hình 3. 2 Phân tích lực trên mũi dao dẫn hướng ....................................................................38
Hình 3. 3 Khoan và khoét đất ...................................................................................................39
Hình 4. 1 Sơ đồ mạch thủy lực và mạch điều khiển ..............................................................40
Hình 4. 2 Xilanh [16] .................................................................................................................43
Hình 4. 3 Bộ nguồn thủy lực của hãng Brevini [17] ..............................................................43
Hình 4. 4 Mạch điện điều khiển và bảo vệ động cơ ...............................................................46
Hình 4. 5 Khởi động từ S- T21 220 V - Mitsubis hi [11 ] .........................................................47
Hình 4. 6 Lazer [19] ..................................................................................................................48
Hình 5. 1 Một số hộp giảm tốc của hãng SIEMENS [9] .......................................................50
Hình 5. 2 Kiểu hộp giảm tốc được chọn [9 ]............................................................................51
Hình 5. 3 Thô ng số kích thước của hộp giảm tốc và động cơ [9] ........................................53
Hình 5. 4 Trục công tác .............................................................................................................57
Hình 5. 5 Ứng suất tiếp τmax ...................................................................................................58
Hình 5. 6 Chiều của lực tác dụng lên trục ...............................................................................59
Hình 5. 7 Nối trục .......................................................................................................................60
Hình 5. 8 Bộ phận công tác .......................................................................................................62
Hình 5. 9 Cơ cấu cam.................................................................................................................63
Hình 5. 10 Mặt cắt ngang khung máy và xilanh.....................................................................64

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1. 1 Bảng thông số kỹ thuật máy Sanwa Prestone [5 ] .................................................21
Bảng 3. 1 Bảng Ps dựa trên lo ại đất ( Herzog, 1985) [6] .......................................................33
Bảng 3. 2 Bảng Giá trị điển hì nh cho sự kết dính của ống và đất [15] ................................34
Bảng 3. 3 Hệ số ma s át đối với ống thép hoặc gang (Stein, 2005) [9] ................................36
Bảng 3. 4 Tóm t ắt các tí nh toán cho ứng suất bì nh thường trên đường ống .......................36
Bảng 4. 1 Mối quan hệ giữa lực và đường kính xilanh theo catalogue [16] .......................42
Bảng 5. 1 P hân phối tỷ số truyền ..............................................................................................50
Bảng 5. 2 Thố ng số kỹ thuật của bộ hộp giảm tốc và động cơ [9] .......................................52
Bảng 5. 3 Kiểm nghiệm then theo độ bền dập và độ bền cắt ................................................61

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. Nền tảng
Không gian ngầm và phát triển bền vững đô thị

+ Với lợi thế phát triển linh hoạt, ẩn giấu hình khối và cách ly với môi trường mặt đất, không gian ngầm đã bắt đầu được chú ý từ đầu thế kỷ 20. Quá trình “tịnh tiến vào lòng đất” bắt đầu thịnh hành tại các nước châu Âu và Bắc Mỹ từ cuối thế kỷ 19. Tới năm
1983, không gian ngầm đã chính thức được công nhận là một loại tài nguyên. Năm 1991, tại một hội thảo do ITA (Hiệp hội quốc tế về sử dụng không gian ngầm và hầm) tổ chức, Tuyên ngôn Tokyo đã ra đời với nội dung “Thế kỷ 21 là thế kỷ sử dụng không gian ngầm”. Thực tế đã chứng minh được rằng khai thác chiều sâu lòng đất là xu hướng không thể đảo ngược của phát triển đô thị hiện đại với các lợi ích: Tiết kiệm năng lượng; nâng cao hiệu quả sử dụng mặt đất, giải quyết được vấn đề mật độ tập trung quá cao tại các khu trung tâm; nâng cao năng lực cơ sở hạ tầng, thực hiện phân lớp giao thông dễ dàng; giữ gìn cảnh quan lịch sử văn hóa cho đô thị; tăng diện tích các khu vực xanh, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và cải thiện sinh thái đô thị…
+ Trong Đại hội lần thứ 30 năm 2004 họp tại Singapore, ITA đã khẳng định “Khai thác không gian ngầm là phương cách duy nhất để đô thị có thể phát triển bền vững trong sự đi lên của nhân loại”.
+ Hiện nay ở nước ta phổ biến tình trạng lắp đặt hệ thống đường ống thoát nước bằng phương pháp đào hở, nhưng trong những năm qua do mật độ xây dựng ở các thành phố ngày càng đông đúc, đã gây ra những khó khăn cho việc đào hở.
+ Để giải quyết những khó khăn này, các chuyên gia đã tìm tòi và đưa ra phương pháp khoan kích ngầm để tránh tác động đến giao thông cũng như các công trình trên mặt đất.
+ Thực tế cho thấy, tại một số đô thị lớn của Việt Nam như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Đà Nẵng…, khi thi công xây dựng những hệ thống hỗ trợ liên quan đến đô thị như đường ống cấp nước, thoát nước, cấp điện và cáp truyền thông tin…, hầu hết các dự án này đều được thi công bằng phương pháp đào mở. Hình thức này tuy đơn giản, chi phí thấp

nhưng lại có hạn chế lớn là khó quản lý bởi việc thi công kéo dài, chỉ phù hợp cho việc thi công ở độ sâu ngắn, nằm ngay gần mặt đất. Chưa kể, sau khi hoàn thiện công trình, nhiều đơn vị thi công chỉ quan tâm “dọn dẹp” khu vực mình quản lý, để mặc khu vực xung quanh với những con đường lồi lõm, chắp vá, làm mất mỹ quan đô thị. Khi thi công các cống ngầm (khoan ngầm trong lòng đất), nguyên lý hoạt động của công nghệ kích đẩy sẽ giúp hỗ trợ thực hiện thiết lập cửa hầm đầu và cửa hầm cuối của đoạn đường cống ngầm cần lắp đặt. Dung kích đẩy máy đào từ cửa hầm đầu hướng về cửa hầm cuối, sau đó đặt các đoạn ống (bê tông) đã được làm sẵn nối tiếp sau máy đào và kích đẩy dần các đoạn ống này nối tiếp theo máy đào cho đến khi đầu mối chạm đến cửa hầm cuối tạo thành một đường cống ngầm dài xuyên suốt, giúp giữ nguyên bề mặt hiện trạng của khu vực thi công.
+ Phương pháp này đặc biệt hữu ích với những thành phố có mật độ giao thông lớn, những đường ngầm qua sông, cống ngầm đi qua các khu đô thị…, do thi công ngầm dưới mặt đất nên giao thông vẫn có thể lưu thông bình thường, giảm được ùn tắc giao thông, giảm ô nhiễm bụi, không chiếm dụng mặt đường như phương pháp đào mở, kể cả khu vực có nền đất yếu (nền đất càng yếu bao nhiêu càng dễ dàng kích đẩy ống cống bấy nhiêu mà không làm vị trí ống cống bị di chuyển). Mặt khác, do công nghệ kích đẩy bằng định vị điều khiển tự động nên không cần sử dụng con người vì nếu dùng nhân công sẽ nguy hiểm và tiến độ rất chậm trong khi nhân lực chỉ có thể đào từ 6 – 10 mét sâu. Với công nghệ này, thành phố có thể dễ dàng tạo nên những đường ống thoát nước, hào chứa nước lớn, giúp thoát nước nhanh chóng hơn hoặc xây dựng đường ống dẫn nước sinh hoạt hằng ngày, đường điện…
+ Công nghệ kích cống ngầm đã được áp dụng nhiều trên thế giới, tại Tp.HCM cũng đã có nhiều công trình áp dụng công nghệ này vào khoan kích ống ngầm nhiều tuyến cấp, thoát nước như tuyến thoát nước dọc sông Nhiêu Lộc – Thị Nghè, tuyến cấp nước qua sông Sài Gòn, … Tuy nhiên, một số chuyên gia ngành Cấp thoát nước cho rằng, công nghệ khoan kích ống ngầm nói chung có nhiều ưu điểm nổi trội như giảm thiểu mặt bằng thi công, giảm thiểu yêu cầu di dời các công trình kỹ thuật hạ tầng, đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận dọc tuyến cống, giảm thiểu khối lượng tái lập mặt đường, hạn chế ùn tắc

giao thông…, nhưng do là công nghệ mới, chưa ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam nên chưa có các quy định về tiêu chuẩn, quy chuẩn và định mức dự toán cho công nghệ này.

1.2. Giới thiệu về khoan kích ngầm

1.2.1 Mô tả

+ Kích ống là một kỹ thuật lắp đặt tuyến ống dưới lòng đất. Kích thủy lực công suất lớn được sử dụng để đẩy các đốt ống đặc biệt xuyên vào trong lòng đất cùng với đầu máy gắn phía trước.

Hình 1. 1 Mô hình máy khoan kích ngầm [14]

+ Không có sự giới hạn nào về kỹ thuật liên quan chiều dài của mỗi tuyến kích, tuy nhiên những vấn đề về kỹ thuật thực hành và tính kinh tế có thể đặt ra vài hạn chế.
+ Tuyến kích có thể theo đường thẳng hoặc cong với một hoặc nhiều bán kính cong khác nhau.
+ Phương pháp kích ống có khả năng chống đỡ đất và giảm khả năng đất dịch chuyển.
1.2.2 Ứng dụng

+ Ứng dụng chủ yếu của khoan kích ống bao gồm xây dựng hệ thống thoát nước mới, thay cống, đường ống chính dẫn nước, dẫn khí, dẫn dầu, lắp đặt cáp điện, cáp viễn thông.
+ Những ứng dụng đặc biệt bao gồm lắp đặt đốt hầm chữ nhật hoặc hình tròn dùng làm đường hầm cho khách bộ hành, đường vượt ngầm.
+ Có thể sử dụng để vượt qua các chướng ngại như xa lộ, đường sắt, kênh rạch, các tòa nhà và sân bay chắn ngang trong các dự án lắp đặt ống.
1.2.3 Ưu điểm

a. Về mặt kỹ thuật

+ Có thể thi công ở những độ sâu khác nhau.

+ Thông thường chiều sâu kinh tế để áp dụng phương pháp kích ống khi độ sâu chôn ống ≥ 6m. Ở những độ sâu thấp hơn, phương pháp kích ống được xem xét trong mối quan hệ với nhiều yếu tố khác như tài chính, môi trường,…
+ Ngăn sự thâm nhập của nước ngầm bằng các gioăng kín nước.

+ Rủi ro sụt lún thấp.

+ Xáo động tối thiểu trên mặt đất.

+ Giảm thiểu khối lượng công tác đào đắp, công tác tái lập.

+ Ít ảnh hưởng đến các công trình hạ tầng kỹ thuật khác. b. Về mặt môi trường
+ Ưu điểm về mặt môi trường có được nhờ vào việc áp dụng kỹ thuật kích ống khi so với phương pháp đào hở truyền thống. Thông thường với phương pháp không đào sẽ giảm được khối lượng vật tư “đến” và “đi” cùng với việc giảm được công tác đổ đất và công tác san lấp tái lập lại mặt bằng.
+ Trong nhiều trường hợp việc sử dụng kỹ thuật kích ống thay vì đào hở sẽ đem lại ảnh hưởng tích cực đến an toàn tại nơi làm việc, đến đời sống người dân quanh khu vực thi công, đến môi trường tại địa phương.
1.3 Một số phương pháp khoan kích ngầm phổ biến hiện nay

1.3.1 Phương pháp khoan có dẫn hướng (GBM)

Hình 1. 2 Một số máy khoan kích ngầm dẫn hướng của công ty Akkerman [2]

1.3.1.1 Lịch sử phát triển

+ Việc ứng dụng GBM bắt đầu hai thập kỷ trước tại Nhật Bản và châu

Âu, chiều dài ống thường từ 100 đến 150 mm.

+ Loại bỏ sự cần thiết của các trạm thang máy và chi phí bảo trì liên

quan được loại bỏ.

+ Loại bỏ sự chậm trễ giao thông, đóng đường, sửa chữa đường phố, khiếu nại của công dân và giảm lượng đất bị ô nhiễm.
+ Áp dụng cho các loại đất mềm, nơi có thể lắp đặt đường ống thoát nước có.

+ Có thể lắp đặt đường ống với khoảng cách gần với các tiện ích hiện

 ▪ Hạn chế:

Hệ thống hướng dẫn là rất quan trọng. Bất kỳ tắc nghẽn trong khoang ống

thí điểm có thể ảnh hưởng đến hệ thống hướng dẫn.

+ Loại bỏ bất kỳ trở ngại nào từ khoang ống thí điểm sẽ tốn thời gian và tiền bạc của dự án.
+ Công nghệ này chỉ áp dụng cho các điều kiện đất được lựa chọn.

+ Các cơ sở cứng (ví dụ: đá) yêu cầu thiết bị đặc biệt bổ sung để lắp đặt.

+ Kiểm soát chất lỏng chảy có thể cần thêm nỗ lực trong quá trình lắp

đặt.

1.3.2 Phương pháp kích đẩy và công nghệ đào hầm nhỏ (Pipe jacking and microtunnelling)

1.3.2.1 Mô tả Phương pháp kích đẩy và công nghệ đào hầm nhỏ

+ Phương pháp này nguồn gốc từ Vương quốc Anh trong những năm đầu thập niên 60 để cung cấp các giao cắt ngắn (ví dụ: đường sắt, kênh đào). Phương pháp này được phát triển theo thời gian và trở thành thực tế cho việc lắp đặt đường hầm dài.

+ Các ứng dụng chính của việc lắp đặt đường ống là xây dựng hệ thống

thoát nước và thoát nước mới, thay thế và lót cống, lắp đặt đường ống dẫn

khí và nước, lắp đặt đường ống dẫn điện và viễn thông và lắp đặt tàu điện ngầm.

+ Có thể lắp đặt đường kính từ 800 mm đến 5000 mm bằng phương pháp

này với độ chính xác ± 1,25 in [1].

+ Kỹ thuật này giúp tránh được quá nhiều áp lực kích vào ống sản phẩm cũng như đường cong. Một bức tường để làm điểm tự được chuẩn bị theo hướng ngược lại của hướng khoan để ngăn chặn phản.

+ Trong trường hợp đất mềm, người ta sắp xếp đặc biệt như hình 1.3 được thiết kế để làm điểm tựa cho lực đẩy. Một xi lanh thủy lực (Hình 1.4) được sử dụng để phân phối lực đẩy bằng nhau từ khung lắp vào ống sản phẩm. Một đường ray hướng dẫn được sử dụng tại trục đẩy để duy trì sự liên kết phù hợp của ống ban đầu.

+ Mỗi phần ống được hạ xuống trong trục khởi động, được nối với đầu ống trước. Các đường ống sản phẩm được tạo ra theo cách như vậy để chịu được lực đẩy.

+ Trong trường hợp điều khiển các đường ống dưới mực nước ngầm các thiết kế đặc biệt để đóng kín cụm lực đẩy và tiếp nhận để ngăn chặn sự xâm nhập của nước.
Hình 1. 4 Môi trường làm việc khi gặp đất mềm [2]

 Hình 1. 3 Hệ thống xi lanh thủy lực [15]

Hình 1. 5 Một số đầu khoan [16]

Ưu điểm và hạn chế của kích đẩy và công nghệ đào hầm nhỏ

Ưu điểm:

+ Không yêu cầu lớp lót thứ cấp.

+ Các đường ống được lắp đặt kín nước.

+ Không có tác động hoặc tác động tối thiểu trên bề mặt.

+ Yêu cầu ít các dịch vụ tiện ích hơn.

+ Quá trình cài đặt nhanh hơn cắt mở.

+ Cần ít không gian và giờ làm việc.

+ Giảm sự gián đoạn.

+ Giảm thiệt hại cho các dịch vụ.

+ Ít hư hỏng hơn cắt mở.

+ Thay thế kinh tế cho việc cắt giảm sâu.

▪ Hạn chế:

+ Các hoạt động phục hồi rất khó khăn và tốn kém.

+ Hệ thống điều khiển trở nên phức tạp trong một ổ đĩa dài.

+ Đề xuất cho các loại đất cụ thể.

+ Chi phí hoạt động rất tốn kém.

1.3.2 Một số máy khoan kích ngầm hiện nay

1.3.3.1 Máy khoan kích ngầm của công ty Akkerman [2]

 Thông số kỹ thuật

+ Kích thước khung (chiều rộng x chiều dài x chiều cao): 1,962 x 4,261 x 1,702

+ Trọng lượng (khoảng) . (5,897 kg)

+ Vị trí chốt trên tâm .... 12 inch (305 mm)

+ Áp suất vận hành (Max.)

Jacking ..................... 6.000 psi (41,369 kPa)

...

CHƯƠNG 2: Ý TƯỞNG THIẾT KẾ

2.1 Yêu cầu thiết kế

- Chế tạo máy khoan kích ngầm bán tự động phục vụ cho ngành xây dựng ở Việt Nam như: xây dựng hệ thống thoát nước mới, thay cống, đường ống chính dẫn nước, dẫn khí, dẫn dầu, lắp đặt cáp điện, cáp viễn thông, v.v …
- Đường kính khoan 500mm, khoảng cách khoan khảng 100m.

- Sản phẩm được bảo hành, thay thế phụ tùng linh kiện dễ dàng.

- Sản phẩm phải giúp khep kín toàn bộ các khâu có liên quan trong quá trình khoan,

đảm bảo an toàn theo tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế,

- Sản phẩm có thời gian sử dụng lâu dài, dễ dàng nâng cấp, lắp đặt, thay thế.

- Giá bán sản phẩm thấp hơn máy được nhập từ nước ngoài.

2.2 Nhiệm vụ thiết kế

- Máy hoạt động hiệu quả đối với đất nền ở Việt Nam.

- Đường kính khoan 500mm, khoảng cách khoan khoảng 100m

- Máy được thiết kế dễ sử dụng và phu hợp với nhiều loại công việc khác nhau như: xây dựng hệ thống thoát nước mới, thay cống, đường ống chính dẫn nước, dẫn khí, dẫn dầu, lắp đặt cáp điện, cáp viễn thông, v.v . .
- Máy được thiết kế có kích thước dài x rộng x cao nhỏ hơn máy khác có sẵn ở cùng công suất.
- Trọng lượng máy nhỏ hơn 3 tấn.

- Thời gian lắp đặp máy phải nhanh để không ảnh hưởng đếm tiến độ công việc.

- Máy được thiết kế an toàn trong quá trinh sử dụng cho cả người và máy.

- Tiết kiệm năng lượng.

- Giá thành hạ so với máy được nhập từ nước ngoài.

2.3 Lựa chọn và phân tích chức năng thiết kế

2.3.1 Chọn phương pháp khoan có dẫn hướng (GBM) để thiết kế.

 Bước đầu tiên là lắp đặt các ống dẫn hướng như trong Hình 2.1

Hình 2. 1 Lắp đặt các ống dẫn hướng [2]

+ Các ống dẫn hướng hoạt động thông qua hệ thống thủy lực với sự liên kết thích hợp. Một khung khung vững chắc để tạo điểm tựa đẩy các ống dẫn hướng vào trong đất. Một bộ nguồn cung cấp năng lượng thủy lực để vận hành máy và một đầu dao gắn ở đầu của các ống dẫn hướng. Một số đầu dao được thể hiện trong hình 2.2. Một Diode phát sáng (LED) - mục tiêu được chiếu sáng được đặt ở đầu dao, có thể nhìn thấy thông qua một máy digital theodolite, máy ảnh và màn hình như trong Hình 2.3. Một toán tử điều khiển căn chỉnh bằng cách sử dụng một hình chữ thập xuất hiện trên màn hình. Vị trí của

LED được duy trì bởi máy digital theodolite và được chiếu sáng thông qua các ống dẫn

hướng rỗng. Đôi khi bôi trơn được sử dụng để giảm ma sát khi chèn ống dẫn hướng.

Hình 2. 3 Các loại dao khoan và thiết bị hỗ trợ khác [2]

Hình 2. 2 Hệ thống điều chỉnh dẫn hướng cho GBM [2]

 Bước thứ hai của GBM là lắp đặt các vỏ khoan theo đường ống dẫn hướng như trong Hình 2.4. Vỏ bọc (Hình 2.5) được nối với đầu khoét (Hình 2.6). Hệ thống thủy lực đẩy các vỏ bọc và đầu khoét được sử dụng để đạt được đường kính mong muốn của lỗ khoan. Kích thước của đầu khoét lớn hơn so với vỏ khoan. Kích thước của đầu khoét cao hơn làm giảm ma sát giữa bề mặt đất và vỏ khoan. Đôi khi chất bôi trơn cũng được sử dụng để giảm ma sát. Bước này kết thúc khi vỏ khoan được chuyển lên trên.