CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ BỘ QUỐC PHÒNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ BÙI VĂN HẢI NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC MÁY XÚC LỘI NƯỚC ĐỂ KHẢO SÁT Ổ[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ BÙI VĂN HẢI NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC MÁY XÚC LỘI NƯỚC ĐỂ KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH LẬT KHI LÀM VIỆC Chuyên ngành : Kỹ thuật khí động lực Mã số : 62.52.01.16 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT Hà NộiQUÂN - 2015 SỰ - BỘ QUỐC PHÒNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ BÙI VĂN HẢI NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC MÁY XÚC LỘI NƯỚC ĐỂ KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH LẬT KHI LÀM VIỆC Chuyên ngành : Kỹ thuật khí động lực Mã số : 62.52.01.16 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2015 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ - BỘ QUỐC PHỊNG CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ - BỘ QUỐC PHÒNG Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Trần Quang Hùng PGS.TS Lê Hồng Quân Phản biện 1: PGS.TS Bùi Hải Triều Phản biện 2: PGS TS Nguyễn Trang Minh Phản biện 3: PGS TS Vũ Công Hàm Luận án bảo vệ Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện theo Quyết định số 2945/QĐ-HV, ngày 30 tháng năm 2015 Giám đốc Học viện Kỹ thuật Quân sự, họp Học viện Kỹ thuật quân vào hồi 14h00, ngày 12 tháng 12 năm2015 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Kỹ thuật quân - Thư viện Quốc gia DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN LUẬN ÁN Bùi văn hải, Trần Quang Hùng, Nguyễn Viết Tân Ảnh hưởng thông số hình học, kết cấu phao xích, vận tốc quay xích đến lực cản bơi máy xúc lội nước Tạp chí Khoa học Cơng nghệ (ISN1859-3585) Đại học Cơng Nghiệp Hà Nội Số 19/2013 Bùi Văn Hải, Lê Hồng Quân, Trần Quang Hùng Nghiên cứu thực nghiệm xác định thông số động lực học máy xúc lội nước Tạp chí Khoa học Cơng nghệ (ISN 1859-3585) Đại học Công Nghiệp Hà Nội Số 25/2014 Bùi Văn Hải, Lê Hồng Quân, Nguyễn Thiện Hiến Khảo sát lựa chọn mơ hình làm việc ổn định máy xúc lội nước Tạp chí khí việt nam, số 1-2 tháng 1/2015 Bùi Văn Hải, Lê Hồng Quân, Trần Quang Hùng, Nguyễn Thiện Hiến.Thiết kế kết cấu phao xích máy xúc lội nước Tạp chí khí việt nam, số 1-2 tháng 1/2015 Bùi Văn Hải, Lê Hồng Quân, Trần Quang Hùng Construction dynamics model amphibious excavator ICAT 2015-22 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, việc giới hóa cơng tác nạo vét thi công khu vực ngập nước nhiều hạn chế, chủ yếu sử dụng loại máy thi công cạn nên chưa đạt hiệu kinh tế kỹ thuật Sử dụng máy xúc lội nước (MXLN) giải pháp kỹ thuật vô hiệu để khắc phục hạn chế máy thi cơng thơng thường nhờ có kết cấu đặc biệt phần di chuyển dạng phao xích Tuy nhiên, việc đảm bảo ổn định cho máy trình, nâng chuyển đổ đất vào thiết bị vận chuyển gặp nhiều khó khăn, dễ xảy tượng an tồn cho máy người điều khiển Vì đề tài luận án “Nghiên cứu động lực học máy xúc lội nước để khảo sát ổn định lật làm việc” vấn cấp thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn Đối tượng, phạm vi nghiên cứu luận án Đối tượng nghiên cứu: Máy xúc thủy lực gầu lội nước dung tích gầu 0,5 m3, công suất động 114kW, trọng lượng 15- 26t, dự trữ phao xích 20%, cụ thể máy xúc PC200-8 hãng Komatsu chế tạo thi cơng khu cơng nghiệp Cảng Đình Vũ - Hải Phòng Phạm vi nghiên cứu: Là MXLN thủy lực PC 200-8 làm việc môi trường đất yếu Việt Nam Phương pháp nghiên cứu Kết hợp phương pháp lỹ thuyết thực nghiệm Về lý thuyết, sở lý thuyết học hệ nhiều vật, lý thuyết bơi để xây dựng mơ hình động lực học MXLN; sử dụng phầm mềm Inventer-Solidwork để xây dựng mơ hình 3D mơ q trình làm việc MXLN; sử dụng phần mềm Matlab-Simulink, Matlab-Simhydraulic nghiên cứu, khảo sát động lực học trình làm việc MXLN Về thực nghiêm, tiến hành nghiên cứu thực nghiệm xác định thông số đầu vào số thông số động lực học máy xúc làm việc vùng nước cạn cảng Đình Vũ - Hải Phịng với thiết bị thí nghiệm đại phịng thí nghiệm mơn Xe máy Cơng binh, mơn Ơ tơ, mơn Tăng thiết giáp - HVKTQS; phịng thí nghiệm thủy lực - ĐHBK Hà Nội, phịng thí nghiệm thủy lực Viện Khoa học Cơng nghệ giao thông vận tải Cấu trúc luận án Luận án gồm phần mở đầu, bốn chương, phần kết luận chung, phụ lục, tài liệu tham khảo, với 1…trang thuyết minh, có 23 bảng, 67 hình vẽ, đồ thị, 39 tài liệu tham khảo 21 trang phụ lục NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN CHƯƠNG TỔNG QUAN NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ MÁY XÚC LỘI NƯỚC VÀ MƠI TRƯỜNG TƯƠNG TÁC Trình bày tổng quan máy xúc lội nước (MXLN), số tính chất lý đất, mơ hình nghiên cứu môi trường làm việc nghiên cứu nước liên quan tới máy xúc lội nước Trên cở sở phân tích cơng trình cơng bố, từ vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu phát triển, nghiên cứu sinh vào hướng nghiên cứu: “Nghiên cứu động lực học máy xúc lội nước để khảo sát ổn định lật làm việc“ với mục đích đề xuất chế độ làm việc hợp lý MXLN làm việc môi trường đất yếu, đất ngập nước Để đạt mục tiêu nghiên cứu trên, luận án tiến hành giải nội dung nghiên cứu sau: - Khảo sát đặc điểm, tính chất lý môi trường làm việc (đất yếu, đất ngập nước) MXLN; - Xây dựng mơ hình tốn, xây dựng hệ phương trình vi phân trình làm việc MXLN đất yếu; - Tính tốn động lực học MXLN q trình đào, nâng-chuyển xả đất; - Tính tốn, khảo sát ảnh hưởng thơng số kết cấu máy, tính chất lý môi trường làm việc đến ổn định MXLN; - Xác định thông số, chế độ làm việc hợp lý cho MXLN làm việc vùng đất yếu, đất ngập nước; - Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm, thu nhận xử lí số liệu, đồng thời đánh giá, so sánh với kết tính tốn lý thuyết CHƯƠNG MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC MÁY XÚC LỘI NƯỚC 2.1 Giới thiệu Từ điều kiện làm việc thực tế MXLN, luận án tập trung nghiên cứu động lực học máy thi công khu vực nước cạn Khi đó, hai bên phao xích máy tiếp xúc hoàn toàn với đất yếu Trong giai đoạn làm việc, nguy ổn định cao nằm giai đoạn đưa gầu xúc vị trí xả đất, giai đoạn gầu xúc có tải thiết bị cơng tác di chuyển tạo lực mơ men qn tính Vì vậy, tập trung nghiên cứu động lực học trình nâng chuyển gầu xúc vị trí xả, khơng xét giai đoạn đào đất điều kiện phao xích tiếp xúc hoàn toàn với đất yếu 2.2 Các giả thiết Từ mục đích nghiên cứu động lực học máy xúc lội nước, đồng thời để đơn giản thuận tiện tính tốn, luận án sử dụng giả thiết sau: - Máy xúc bao gồm vật rắn tuyệt đối cứng mơ hình hóa hệ gồm khâu: khâu gồm khung gầm toa quay, khâu cần máy, khâu tay gầu, khâu gồm gầu xúc đất đá gầu - Trọng tâm ca- bin, cần máy, tay gầu gầu nằm mặt phẳng đối xứng máy Chuyển dịch khâu diễn mặt phẳng - Tính đàn hồi tính cản đất theo hai phương thẳng đứng nằm ngang lập mơ hình lị xo giảm chấn có hệ số độ cứng hệ số cản tương ứng kx1, kx2, ky1, ky2 ,cx1, cx2, cy1, cy2 - Hệ vận hành máy khơng hoạt động q trình máy thực thao tác nâng chuyển đất - Lực đẩy nước tác động lên phao xích (P1) gầu xúc (P4) số, MXLN làm việc hai phao xích ln ln tiếp xúc với đất yếu - Bỏ qua lực cản nước ma sát đất tác dụng lên gầu xúc tay gầu trình đưa gầu đất lên khỏi mặt nước - Trọng tâm khối đất gầu trùng với trọng tâm gầu xúc - Bỏ qua lực đàn hồi xy lanh 2.3 Mơ hình khảo sát động lực học mặt phẳng dọc Y3 2 C2 Y2 Y M2 a1=l1 P1 c x1 O1C1 cy1 k y1 m2g l2 O2 Y1 k x1 a2 2 O3 M3 a3 X1 ap p 1 Cp P1 c y2 cx2 a4= l4 x1 C3 x2 3 P4 O4 C4 k x2 k y2 X4 O l3 m3g 1 m1g X2 3 M4 4 m4g x3 x4 Y4 X3 X Hình 2.1 Mơ hình động lực học máy xúc lội mặt phẳng dọc Với giả thiết nêu trên, mơ hình khảo sát động lực học MXLN mặt phẳng dọc xây dựng hình 2.1 Mơ hình hình 2.1 gồm khâu: khâu (gầm ca-bin), khâu (cần máy), khâu (tay gầu) khâu (gầu xúc đất đá gầu) a) Các khâu liên kết với khớp lề, cụ thể sau: - Khâu khâu liên kết với khớp lề có tâm O2 - Khâu khâu liên kết với khớp lề có tâm O3 - Khâu khâu liên kết với khớp lề có tâm O4 b) Trọng tâm khâu tương ứng C1, C2, C3, C4 c) Kích thước động học đặc trưng khâu gồm: l1= O1O2, l2=O2O3, l3=O3O4,l4=O4C4,a2=O2C2,a3=O3C3,α1=X1O1O2,α2=C2O2O3,α3=C3O3O4 d) Thông số động lực học khâu gồm khối lượng mi mô men quán tính khối lượng Ii trục qua khối tâm Ci vng góc với mặt phẳng chuyển động khâu i e) Hệ lực tác dụng lên khâu bao gồm: Các trọng lực Gi khâu thứ i, Gi = mig ( i 1,4 ) Các mô men M2, M3, M4 quy đổi từ áp lực dầu xy lanh thủy lực Lực đẩy P1 tác dụng lên phao xích qua Cp có vị trí xác định khoảng cách ap góc p - Lực đẩy P4 tác dụng lên gầu xúc qua điểm C4 có vị trí xác định khoảng cách a4 góc 4 - Lực tác dụng xy lanh cần để nâng, hạ cần quy đổi thành mô men M2, M3, M4 tác dụng lên khâu 2, 3, f) Để mô tả chuyển động hệ, ta sử dụng hệ tọa độ sau: - XOY - hệ quy chiếu quán tính - XiOiYi - hệ quy chiếu vật, gắn với khâu thứ i tương ứng, i 1,4 g) Các tọa độ suy rộng: Các tọa độ suy rộng dùng để mô tả chuyển động hệ bao gồm (hình 2.1): - Cụm phao xích-cabin có thành phần chuyển dịch gồm: dịch chuyển theo phương ngang (x1), dịch chuyển theo phương thẳng đứng (y1) góc nghiêng (1) -Cần máy có góc quay tương đối so với cụm phao xích-cabin quanh điểm O2 là2 - Tay gầu có góc quay tương đối so với cần máy quanh điểm O3 3 - Gầu xúc có góc quay tương đối so với tay gầu quanh điểm O4 4 Lưu ý chiều góc 1, 2, 3 4 thuận chiều kim đồng hồ 2.4 Thiết lập hệ phương trình vi phân chuyển động hệ Hệ phương trình vi phân chuyển động máy xúc lội nước thiết lập áp dụng phương trình Lagrang loại [9]: d T T U Q*qi dt q i q i q i q i i 1,2, ,6 (2.1) Với cách chọn tọa độ suy rộng hình 2.1, ta có véc tơ tọa độ suy rộng sau: q [x1 ,y1 ,1 , 2 , 3 ,4 ]T (2.2) 2.4.1.Tính động hệ Tọa độ trọng tâm C2 cần máy xúc (khâu 2) hệ tọa độ Oxy, tọa độ trọng tâm C3 gầu xúc, tọa độ trọng tâm C4 gầu xúc: x x1 l1cos1 1 +a 2cos(1 1 2 ) y y1 l1sin 1 1 +a 2sin(1 1 2 ) x3 x1 l1cos1 1+l2cos(1 1 2 )a3 cos(1 3 1 2 3 ) y3 y1 l1sin1 1+l2sin(1 1 2 )a3 sin(1 3 1 2 3 ) x4 x1 l1cos1 1+l2cos(1 1 2 )l3 cos(1 1 2 3 )a cos(1 1 2 3 4 ) y4 y1 l1sin1 1+l2sin(1 1 2 )l3 sin(1 1 2 3 )a sin(1 1 2 3 4 ) Giá trị dương vận tốc góc tương ứng với chiều thuận chiều kim đồng hồ Động khâu tổng động hệ tính sau: 1 T Ti m1 (x 12 y 12 ) I1 12 m2 (x 22 y 22 ) I ( ) 2 i1 1 m3 (x 32 y 32 ) I3 ( )2 m4 (x 42 y 42 ) I3 ( ) 2 Thế khâu bao gồm vị trí đàn hồi đất nơi máy đứng: U1 m1gyC1 k x1l2x1 k x l2x k y1l2y1 k y2l2y2 (2.11) - yC1 dịch chuyển điểm C1 theo phương thẳng đứng, yC1 = y1, lx1, ly1 biến dạng lị xo đất phía sau theo phương nằm ngang phương thẳng đứng, lx2, ly2 biến dạng lị xo đất phía trước theo phương nằm ngang phương thẳng đứng Với giả thiết góc lắc hệ phao xích nhỏ ( cos 1 1,sin 1 1 ), công thức (2.13) (2.14) trở thành: l x1 x h l y b y1 1 l x x h 1 l y y1 b 1 Tổng hệ U Ui m1gy1 m 2gy m3gy3 m 4gy 1 2 2 k x1 x1 h1 k x x1 h1 k y1 y1 b11 k y2 y1 b 21 (2.19) Theo hàm hao tán hệ xác định: c x1l 2x1 c x l 2x c y1l 2y1 c y2 l 2y2 2 2 c x1 x h c x x h c y1 y b1 c y2 y b 2 (2.21) 2.4.4 Lực suy rộng hoạt lực khác Lực suy rộng loại gây lực đẩy Ac-si-met P1, P4 mô men M2, M3, M4 Công ảo lực T T kể là: A P1 rC M 22 M 33 M 44 P rC (2.22) P Q*x1 Q*y1 P1 P4 Q*1 =P4 y P1 P4 y1 y =-P4 [l1cos1 1 +l 2cos(1 -1 -2 )+l3cos(1 -1 -2 3 ) 1 a 4cos(1 -1 -2 3 -4 )] Q* =M P4 (2.23) y =M -P4 [l 2cos(1 1 2 )+l3cos(1 1 2 3 ) 2 a 4cos(1 1 2 3 4 )] Q*3 =M P4 y =M -P4 [l3cos(1 1 2 3 ) a 4cos(1 1 2 3 4 )] 3 Q* =M P4 y =M -P4a 4cos(1 1 2 3 4 ) 4 2.4.5 Hệ phương trình vi phân chuyển động Trên sở vận tốc khâu, ta tính hàm động từ suy đạo hàm động khâu 1, khâu 2, khâu khâu Tj T j T T T T ; i 1, , ,6 q i q i q i q i q i q i Từ phương trình (2.31) - (2.36) ta nhận hệ phương trình vi phân mơ tả chuyển động hệ dạng ma trận sau: h(q) Q (2.37a) M q (q,q) Triển khai hệ (2.37a) nhận Φ (q , q ) (2.37b) h (q ) Q sau: m11 m 21 m 61 m12 m 22 m 62 m16 q1 m 26 q + m 66 q6 i i i i 2 i + = i i i i (2.37b) Ma trận Q=(Qi)6x1 gồm phần tử xác định theo công thức (2.24) nêu Để tính tốn ma trận giải phương trình vi phân, thơng số kích thước máy lựa chọn theo bảng 2.2 bảng 2.3 2.5 Thiết lập hệ phương trình vi phân mơ tả chuyển động hệ theo phương ngang Mơ hình khảo sát động lực học máy xúc lội nước thể hình 2.3 Trên hình vẽ, Pp1 lực đẩy tác dụng lên phao xích bên phải qua trọng tâm Cp1 phao xích; Pp2 - lực đẩy tác dụng lên phao xích bên trái qua trọng tâm Cp2 phao xích này; Pd1, Pd2 - phản lực từ đất (phân bố không đều) tác dụng lên phao xích bên phải bên tráitom_tat_luan_an_8597
10
2
0
Đang tải... (xem toàn văn)
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
| Định dạng | |
|---|---|
| Số trang | 10 |
| Dung lượng | 1,42 MB |
Nội dung
Ngày đăng: 30/04/2022, 00:07
HÌNH ẢNH LIÊN QUAN
