הפקולטה להנדסה – המחלקה להנדסת מכונות

תקציר לספר הפרוייקטים

פרוייקט גמר

הפרוייקט : מכונת קידוח בקרקע

מס' פרוייקט : 133

מנחה : רם טלמור

מגיש : עוזי ברזני

מקום : אוניברסיטת תל- אביב

יוני 2002

נושא הפרוייקט

מכונת קידוח בקרקע

תיאור הפרוייקט

קידוחים לשם הקמת יסודות למבנים נעשים באמצעות מכונת קידוח. גודלה וניידותה של מכונת הקידוח תלויים בסוג הקרקע, בעומק ובקוטר הקידוח.

מכונת הקידוח מורכבת ממספר יחידות עיקריות :

יחידת כוח.

מגדל הקידוח.

מוט ההולכה – Kelly.

מקדח.

יחידת המרכב.

תפקיד היסודות לבסס ולייצב את המבנה ולהעביר את העומסים שפועלים עליו אל הקרקע.

סוג היסוד הדרוש לביסוס המבנה תלוי בסוג הקרקע, סוג המבנה ובתנאי הטופוגרפיה בשטח.

בפרוייקט זה תוכננה מכונת קידוח בקרקע, ליסוד הנקרא כלונס, על סוגיו ואופן התאמתו לסוג הקרקע.

על המכונה לעמוד בעומסים הפועלים עליה כתוצאה מהתנגדות הקרקע. העומסים תלויים בסוג הקרקע, בעומק ובגודל הקידוח.

מטרת הפרוייקט

מכונת הקידוח תוכננה לקדח בעל הנתונים הבאים :

- קוטר עד כ- 80 ס"מ.

- עומק עד כ- 20 מטר.

על מכונת הקידוח להתאים לקידוח בכל סוגי הקרקע הקיימים בארץ, למעט סלעים.

התכנון יבוצע תוך התחשבות ב :

- מומנט הדרוש למקדח על מנת לחדור לקרקע.

- כוחות התגובה מהקרקע.

לשם כך בוצעה סקירה של סוגי הקרקע בארץ, וחושבה ההתנגדות המקסימלית לגזירת הקרקע.

תכנון מכונת הקידוח כלל תכנון מפורט של מוט ההולכה (ה- Kelly) והיחידות הנלוות אליו.

מהות הפרוייקט

עם מציאת המומנט הדרוש לביצוע קידוח הקרקע, תוכנן ה- Kelly.

לבניית ה- Kelly ישנן שתי חלופות הזהות באופן פתיחת ה- Kelly ונבדלות זו מזו בסוג הפרופיל.

- שיטת ה- Friction.

- שיטת ה- Interlock.

השיטה שנבחרה לתכנון היא שיטת ה- Friction, משום ששיטה זו מסתמכת על פרופילי RHS סטנדרטיים, והמאמצים המתפתחים בה בחתך ה- Kelly הנם אחידים.

לשם תכנון המכונה הונחה סטייה זוויתית של ה- Kelly מהאנך המביאה ליצירת עומסים אופקיים על המכונה. גודל הסטייה שהונחה אומת עם סיום תכנון ה- Kelly בהתבסס על מידותיו.

שיקול מרכזי בתכנון ה- Kelly היה הצורך במניעת החלקת הצינורות בזמן סיבובו.

תוכננו היחידות הנלוות ל- Kelly ומחברות בינו למגדל הקידוח :

יחידת התמסורת

תפקיד היחידה - יצירת מומנט הסיבוב הדרוש לקידוח ((.

השיקולים בתכנון היחידה:

- הנעת התמסורת בעזרת מנוע הידראולי, בשל ההספק הגבוה הנדרש .

- מיקום המנוע ביחידה נקבע כך, שיביא לעומס מינימלי על המגדל.

- בחירת תמסורת גלגלי שיניים קוניים, מאחר וציר המנוע היה מאונך לציר המונע.

- הצורך במניעת תנועה אנכית של הציר הכתיב שימוש בשני מיסבים קוניים שהורכבו בכיוונים הפוכים.

- סיכוך מתמיד של גלגלי השיניים ע"י תכנון יחידת התמסורת כאגן שמן.

- התחשבות בצורך בפירוק קל ומהיר של היחידה במקרה הצורך.

היחידה הלוחצת

תפקיד היחידה - לשאת את יחידת התמסורת, וליצור את כוח הלחיצה הדרוש.

השיקולים בתכנון היחידה:

- בניית מבנה קשיח שיוכל לספוג את העומסים מהבוכנות.

- בדיקת שקיעה אפסית של הקורות עליהן מונחת יחידת התמסורת, בשל הצורך באנכיות בין הציר המונע לקורות.

- מניעת שחיקת המסילה ע"י בחירת חומר בעל קשיות נמוכה יותר לייצור המחליק. מסיבה זו חובר המחליק אל היחידה בברגים דבר המאפשר את החלפתו בקלות במידה וישחק.

- בחירת בוכנות דו כיווניות בשל הצורך בנשיאת היחידה ולחיצתה.

- נשיאת משקל היחידה ע"י הבוכנה, הביא לבחירת שתי בוכנות למקרה ובו אחת הבוכנות תצא מכלל שימוש.

היחידה המחברת בין הצינור הפנימי לכבל

תפקיד היחידה - לאפשר את אחיזת הצינור הפנימי ע"י הכבל.

השיקולים בתכנון היחידה:

- מניעת סיבוב הכבל בזמן סיבוב ה- Kelly.

- מאחר והצינור הפנימי הנו הצינור המוביל את ה- Kelly, גודל היחידה תוכנן כך שמתאפשרת תנועתה בתוך הצינור האמצעי.

- החומר שנדרש למחברי היחידה הוא בעל חוזק רב יותר משאר החלקים במכונה בשל מידותיהם.

תכנון היחידה המחברת בין הצינור החיצוני לעמוד

תפקיד היחידה - חיבור הצינור החיצוני למסילה הפנימית בעמוד.

השיקולים בתכנון היחידה:

- מניעת סיבוב המוט המחבר בזמן סיבוב ה- Kelly.