Máy làm đất là những máy móc, thiết bị được sử dụng để thực hiện công tác đất. Công tác đất có thể bao gồm các công việc như đào đất, vận chuyển đất, san đất và đầm đất.
Tuỳ theo cấu tạo, mỗi máy làm đất có thể thực hiện được một hoặc một số công việc khác nhau. Ví du, máy ủi có thể vừa làm nhiệm vụ đào đất, vận chuyển đất và trong một số trường hợp có thể làm cả nhiệm vụ san đất. Máy đào gầu sấp có thể đào đất chất tải lên phương tiện vận chuyển hoặc đổ đất lên bờ. Máy xúc lật có thể chất tải vật liệu rời lên phương tiện vận chuyển hoặc vừa xúc vừa vận chuyển vật liệu trong một cự li ngắn. Máy san có thể dùng để san phẳng hoặc để định hình mái dốc. Ô tô tự đổ có thể vận chuyển đất ở cự li vận chuyển dài, trong khi đó máy cạp chỉ đào và vận chuyển đất hiệu quả ở một cự li vừa phải và với những loại đất nhất định. Mỗi loại máy chỉ có thể phát huy hiệu quả cao nếu nố được lựa chọn thực hiện những công việc phù hợp về loại đất, cấp đất, điều kiện làm việc, cự ly vận chuyển, ...Việc sử dụng các thiết bị làm đất không phù hợp với điều kiện côngviệc cụ thể sẽ gây ra những thiệt hại kinh tế đáng kể.
Đào và vận chuyển đất là những công việc chính của công tác đất trong các công trình xây dựng. Ở Nhiều công trình, công việc này chiếm đến 60% khối lượng công việc. Trong xây dựng thuỷ lợi, thuỷ điện việc xây dựng các đập đất hoặc đất đá hỗn hợp cũng thường có một khối lượng khổng lồ, mặt bằng thi công lại hạn chế vì khối lượng công tác đất chủ yếu nằm trong khu vực hố móng công trình chính, điều đó làm cho việc đào và vận chuyển đất gặp nhiều khó khăn. Hơn nữa các công trình thường nằm sâu trong rừng, phải bạt núi, xây dựng đường giao thông, địa hình phức tạp, khí hậu khắc nghiệt, công tác thi công chỉ thực hiện được trong mùa khô, nên cần mức độ cơ giới hoá cao để đáp ứng thời gian xây lắp. Việc nghiên cứu, lựa chọn các thiết bị làm đất và biết sử dụng chúng một cách hợp lý, mang lại năng suất và hiệu quả kinh tế kỹ thuật là điều hết sức cần thiết.
Do ưu điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực, ngày nay máy làm đất có cơ cấu công tác dẫn động bằng thuỷ lực đã thay thế hầu hết các loại dẫn động bằng cơ học ( cáp, thanh răng bánh răng) trước đây. Về kích cỡ máy, người ta cũng đa dạng hoá để đáp ứng mọi nhu cầu của sản xuất. Đặc biệt, hiện nay ngày càng có nhiều công trình được xây dựng với qui mô lớn nên nhiều loại máy cỡ lớn cũng được sản xuất để thực hiện các công trình này.
Nhờ có tiến bộ khoa học kĩ thuật và những cải tiến không ngừng, ngày nay công năng của máy làm đất ngày càng mạnh, có thể thực hiện được những công
việc mà trước đây các máy móc cùng loại không thể thực hiện được. Ví dụ, các máy ủi hiện đại, công suất lớn ngày nay có thể xới được với một số loại đất đá mà trước đây thường phải nổ mìn.
9.1.2. Phân loại:
Cùng với quá trình phát triển của ngành xây dựng, tình hình sử dụng máy làm đất ở Việt nam cũng có những thay đổi không ngừng. Trước thời kỳ đổi mối, chúng ta thường sử dụng các loại máy làm đất do các nước XMCN cũ chế tạo.
Thông thường các loại máy này truyền động cáp hoặc thuỷ lực có độ chính xác thấp. Cuối những năm bảy mươi và những năm tám mươi, máy xây dựng của các hãng Volvo, Komatsu, Fiat, Hino, Dynapac... được nhập vào Việt nam để thực hiện các công trình như Xi Măng Hoàng Thạch, Thuỷ Lợi Dầu Tiếng, Thuỷ Điện Trị An, và khai thác mỏ lộ thiên như ở khu vực Quảng Ninh.
Có nhiều cách phân loại máy làm đất, tuỳ theo các tiêu chí, đặc điểm, căn cứ mà chúng ta dựa vào đó để phân loại. Dưới đây là một số cách phân loại máy làm đất:
- Theo cấu tạo và công dụng, máy làm đất được phân loại theo sơ đồ sau:
Hình 9-1. Các loại máy làm đất chủ yếu
Sơ đồ Phân loại máy làm đất
Dưới đây các loại máy làm đất sẽ cụ thể sẽ lần lượt được nghiên cứu về công dụng, cấu tạo, nguyên lí làm việc và năng suất.
- Theo hệ thống truyền động, có các loại:
+ Máy đào truyền động thuỷ lực + Máy đào truyền động cáp
- Theo bộ công tác, có các loại:
+ Máy đào một gầu: máy đào gầu ngửa, máy đào gầu sấp, máy đào gầu ngoạm, máy đào gầu dây hay gầu quăng.
Trong các loại trên , các loại máy đào gầu sấp, MÁY LÀM ĐẤT
Máy đào & vận chuyển
Máy chất tải Máy phụ trợ
Máy cạp
Máy xúc lật
Máy đào Máy ủi
Máy đào xúc Máy san Máy đầm
Máy ủi
gầu ngửa được sử dụng rộng rãi nhất nên ta sẽ nghiên cứu các loại này chi tiết hơn.
+ Máy đào nhiều gầu: máy đào rô to
và máy đào kiểu guồng. Hình 9-2. Máy đào gầu
sấp
9.2. ĐẤT VÀ QUÁ TRÌNH ĐÀO CẮT ĐẤT 9.2.1. Đất
Đất là đối tượng công tác của máy làm đất, vì vậy tính chất cơ lí và thành phần cấp phối của đất có ảnh hưởng lớn đến quá trình làm việc cuả các loại MLĐ.
Các tính chất cơ lí của đất đá được thể hiện qua các thông số sau:
1. Khối lượng riêng của đất, γ (t/m3): γ có ảnh hưởng đến quá trình làm việc, liên quan đến lực cản ma sát, khả năng nâng, dung tích gầu.
2. Thành phần cấp phối: là tỷ lệ các hạt trong đất có kích cỡ khác nhau, tính theo phần trăm khối lượng. Thành phần cấp phối có ảnh hưởng đến mức độ khó đào, đầm nén của đất.
3. Độ ẩm, ω (%): ω là lượng nước chứa trong đất tính theo % trọng lượng, cân trước và sau khi sấy khô mẫu đất. ω liên quan đến lực cản cắt, khả năng dỡ tải sạch, hiệu quả đầm nến, của các loại MLĐ.
4. Tính dẻo của đất: ảnh hưởng đến khả năng gây biến dạng dư của MLĐ, nhất là đối với các loại máy đầm nén.
5. Độ tơi xốp của đất, kt: Là độ tăng thể tích của đất sau khi bị đào xới, được xác định bằng hệ số tới xốp kt:
0 1
t V
k = V
V1 - thể tích khối đất sau khi bị đào xới V0 - Thể tích khối đất trước khi bị đào xới
1,2 với đất nhẹ,
kt= 1,3 với đất vừa,
1,75 với đất chặt.
6. Cấp đất: căn cứ vào mức độ khó đào, đất đá được phân làm nhiều cấp. Máy làm đất có thể làm việc trực tiếp được với các loại đất đá từ cấp I đến cấp IV, các loại đất đá cấp cao hơn thường phải nổ mìn hoặc xới tơi trước.
9.2.2. Quá trình đào cắt đất và bộ công tác của MLĐ
Đất đá là một môi trường phức tạp nên đào cắt đất cũng là một quá trình rất phức tạp, được phân làm hai loại cơ bản:
1. Đào đất thuần tuý: là tách đất bằng bộ công tác như khi dùng lưỡi xới, cuốc, thuổng.
2. Đào và tích đất: là dùng bộ công tác của MLĐ để tách đất, phá vỡ đất rồi tích lại như gầu máy đào, thùng máy cạp, lưỡi ủi của máy ủi.
3. Bộ công tác của máy làm đất:
Có rất nhiều loại bộ công tác của MLĐ tuỳ theo loại máy và yêu cầu công việc, tính chất đất đá.
Các bộ công tác chủ yếu của máy làm đất bao gồm: gầu thuận, gầu nghịch, gầu dây, gầu ngoặm, thùng cạp, lưỡi ủi, lưỡi san, răng xới, gầu xúc lật, quả đầm lăn nhẵn, quả đầm chân dê,...