Bài viết Xác định hệ số ma sát tại cối quay cửa van cung bằng thực nghiệm nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng phần cối động của cụm cối quay bằng mô hình số từ đó đưa ra phương pháp xác định hệ số ma sát tại hiện trường.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ MA SÁT TẠI CỐI QUAY CỬA VAN CUNG BẰNG THỰC NGHIỆM Nguyễn Công Thắng, Nguyễn Thái Hoàng Trường Đại học Thủy lợi, email: thangnc@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Cửa van phận kết cấu quan trọng liên quan đến độ an tồn hiệu cơng trình Cửa van cung loại cửa van có mặt cắt ngang dạng hình cung tròn, tâm cung thường trùng với tâm quay cửa van, phần chắn nước tổ hợp mặt lắp ghép, thông qua kết cấu giàn truyền lực lên trụ pin thông qua cối quay Thực tế vận hành cửa van gới nước ta cho thấy nhiều hư hại đập có liên quan đến cố cửa van [1,2] Các cửa van cung cơng trình lớn nước ta đa phần xây dựng tương đối lâu, vấn đề tu bảo dưỡng chưa trọng nhiều Liên quan trực tiếp đến ảnh hưởng lực ma sát cối quay kể đến cố bu lông hãm trục cối quay cửa van tràn xả lũ hồ chứa nước Cửa Đạt bị đứt, đánh giá ban đầu nguyên nhân đứt bu lông hãm trục cối quay cửa van xả lũ hồ nước Cửa Đạt xác định nguyên nhân mô men lực ma sát cối quay lớn mô men giữ trục (theo Báo cáo Bộ hội đồng kỹ thuật đánh giá nguyên nhân đứt bu lông hãm trục cối quay cửa van tràn xả lũ cơng trình đầu mối hồ chứa nước Cửa Đạt ngày 13/10/2016) Hiện nước ta phương pháp đo ma sát cối quay trường chưa nghiên cứu đề xuất Trong khuôn khổ báo nhóm tác giả trình bày kết nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng phần cối động cụm cối quay mơ hình số từ đưa phương pháp xác định hệ số ma sát trường Cách tiếp cận áp dụng cho tất loại cửa van cung 15 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ Mơ hình cụm cối quay thể hình 1: Hình Mơ hình cụm cối quay Phần cối động chịu tác dụng lực dọc trục mô men uốn ma sát gây Tính tốn thực thời điểm bắt đầu kéo cửa van, lúc lực kéo lớn Lời giải tốn ứng suất biến dạng khơng gian cối quay động có phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) Ảnh hưởng hệ số ma sát đến trạng thái ứng suất biến dạng cối động thể qua trường hợp tính tốn với giá trị hệ số ma sát k = ;0.1 ; 0.2 ; 0.3 ; 0.4 ; 0.5 Kết phân bố ứng suất pháp theo phương thu trường hợp hệ số ma sát 0.1 thể hình 3,4,5 Hình Phân bố ứng suất pháp theo phương x, x (Pa) Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Hình Sự thay đổi thành phần ứng suất pháp theo phương X, x (Pa) mặt cắt 1-1 với truờng hợp hệ số ma sát Hình Phân bố ứng suất pháp theo phương y, y (Pa) Hình Sự thay đổi thành phần ứng suất pháp theo phương X, x (Pa) mặt cắt 2-2 với truờng hợp hệ số ma sát Hình Phân bố ứng suất pháp theo phương z, z (Pa) Phân bố thành phần ứng suất pháp theo phương cho thấy thành phần ứng suất y , z thay đổi tập trung vị trí có biến thiên lớn kích thước, nhiều vị trí giá trị gần không Tiến hành nghiên cứu phân bố thành phần ứng suất pháp theo phương x, x mặt cắt, vị trí mặt cắt thể hình Hình Sự thay đổi thành phần ứng suất pháp theo phương X, x (Pa) mặt cắt 3-3 với truờng hợp hệ số ma sát Hình Sự thay đổi thành phần ứng suất pháp theo phương X, x (Pa) mặt cắt 4-4 với truờng hợp hệ số ma sát Hình Vị trí mặt cắt 16 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 cắt 3-3 cách trục đối xứng 0,2m có thành phần ứng suất y , z τx gần 0, trạng thái ứng suất hai điểm xem trạng thái ứng suất đơn Vì hai điểm để xác định thành phần ứng suất theo phuơng x, x ta cần đo biến dạng dọc theo phương x, x Hình 14 thể mối liên hệ tỷ số ứng suất theo phuơng x, x hai điểm nói phụ thuộc vào hệ số ma sát k Hình 10 Sự thay đổi thành phần ứng suất pháp theo phương X, x (Pa) mặt cắt 5-5 với truờng hợp hệ số ma sát Kết nghiên cứu cho thấy, điểm khu vực gân mặt cắt 3-3 có thành phần ứng suất pháp x phân bố gần theo quy luật bậc Như mặt cắt 3-3 cần xác định ứng suất theo phương x điểm xác định gần phân bố ứng suất pháp x mặt cắt Phân bố thành phần ứng suất khác mặt cắt 3-3 trình bày hình 11 ÷ 13 Hình 14 Biểu đồ thể tỷ số ứng suất pháp x hai điểm cần đo (ứng suất pháp x điểm phía trục đối xứng chia cho ứng suất pháp x điểm phía trên) hệ số ma sát k Sau thực nghiệm xác định giá trị ứng suất pháp theo phương x, x hai điểm mặt cắt 3-3 đối xứng với qua trục y cách trục đối xứng mặt cắt 20cm, xác định tỷ lệ ứng suất hai điểm sử dụng biểu đồ thể hình 14 xác định hệ số ma sát k Hình 11 Ứng suất pháp theo phương Y, y KẾT LUẬN Hình 12 Ứng suất pháp theo phương Z, z Như từ kết nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng phần cối động cụm cối quay mơ hình số báo đưa phương pháp xác định hệ số ma sát trường TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Fiedler, W.R Case Histories – Spillway Gates: Folsom Dam Radial Gates Dam Failures and Lessons Learned Seminar Denver: Federal Emergency Management Agency Hình 13 Ứng suất tiếp τx mặt phằng yz [2] Ishii, N., and K Imaichi, "Dynamic Instability of Tainter-Gates," in Practical Nhìn vào phân bố thành phần ứng suất Experiences with Flow-Induced Vibrations, khác mặt cắt 3-3 thấy hai Springer-Verlag, Berlin, 1980 điểm đối xứng với qua trục y mặt 17 ... z Như từ kết nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng phần cối động cụm cối quay mơ hình số báo đưa phương pháp xác định hệ số ma sát trường TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Fiedler, W.R Case Histories... 14 Biểu đồ thể tỷ số ứng suất pháp x hai điểm cần đo (ứng suất pháp x điểm phía trục đối xứng chia cho ứng suất pháp x điểm phía trên) hệ số ma sát k Sau thực nghiệm xác định giá trị ứng... để xác định thành phần ứng suất theo phuơng x, x ta cần đo biến dạng dọc theo phương x, x Hình 14 thể mối liên hệ tỷ số ứng suất theo phuơng x, x hai điểm nói phụ thuộc vào hệ số ma sát