Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Nghiên cứu động lực học vμ mô phỏng hoạt động của Đầm dùi
Trang 1Nghiên cứu động lực học
vμ mô phỏng hoạt động của Đầm dùi
TS nguyễn văn vịnh
Bộ môn Máy xây dựng - Xếp dỡ Khoa Cơ khí - Trường Đại học GTVT
Tóm tắt: Bμi báo trình bμy tóm tắt những kết quả nghiên cứu động lực học vμ mô phỏng
hoạt động của Đầm dùi - một trong những thiết bị đầm lèn xi măng phổ biến hiện nay Kết quả nghiên cứu mô phỏng cho thấy hình ảnh trực quan, sinh động về hoạt động của các loại đầm dùi vμ các đặc trưng dao động, bán kính ảnh hưởng của chúng Công trình nμy phục vụ cho đμo tạo nghiên cứu khoa học vμ sản xuất
Summary: The articles briefs on study of dynamics and stimulation of hand – pocker
vibrators - one of popular cement vibrating equipment The result serves training, research and production
i đặt vấn đề
Chất lượng của các công trình xây dựng bằng bê tông cốt thép, bê tông xi măng phụ thuộc rất nhiều vào quá trình đầm lèn hỗn hợp bê tông xi măng (BTXM) khi thi công chúng Đầm dùi là một trong những thiết bị đầm lèn BTXM phổ biến dùng để đầm lèn các cấu kiện xây dựng có hình dáng phức tạp, chiều dày lớn, diện tích nhỏ như cột dầm, móng nhà, dầm cầu…v.v Quả đầm thường đặt sâu trong hỗn hợp bê tông, truyền xung lực ngang trong lòng hỗn hợp bê tông với tần số cao nên hiệu quả đầm lèn tốt Chúng được sử dụng rộng rãi vì có kết cấu gọn nhẹ, có thể xách tay di chuyển trong quá trình đầm và đưa vào mọi vị trí làm việc
Để có thể quan sát được quá trình làm việc của các loại đầm dùi, xác định được bán kính ảnh hưởng, tính toán được các đặc trưng dao động của chúng là mong muốn của những người thiết kế, chế tạo thiết bị này Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, công việc phức tạp trên có thể giải quyết được với sự trợ giúp của máy tính điện tử (MTĐT) Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu động lực học của đầm dùi và mô phỏng hoạt động của chúng nhằm xây dựng cơ sở khoa học cho việc tính toán, thiết kế, lựa chọn các thông số hợp lý của các loại đầm dùi
ii nội dung
1 Khái niệm chung về đầm dùi
Trên hình 1 thể hiện cấu tạo của các kiểu đầm dùi chính Đó là Đầm dùi trục mềm có trục lệch tâm (hình a), đầm dùi có động cơ bố trí ở bên trong (hình b) và đầm dùi có trục lắc quay bên trong (hình c)
Trang 23 Tính toán động lực học đầm dùi
Hình 2 Mô hình động lực học của đầm dùi 3.1 Mô hình động lực học
Từ kết cấu thực của đầm dùi và sơ đồ cấu tạo của chúng, sử dụng các giả thiết để đơn giản hoá, chúng ta có thể xây dựng được mô hình động lực học của đầm dùi như trên hình 2 Đây là hệ dao động 2 bậc tự do
3.2 Thiết lập phương trình chuyển động
Chúng ta thiết lập phương trình chuyển động với các giả thiết sau đây:
- Máy đầm và trục mềm có đường trục ở trạng thái tĩnh là thẳng đứng
- Bỏ qua mômen uốn của cáp nối và trục mềm đối với điểm treo hoặc điểm nối - Coi bê tông là một môi trường đàn hồi có hệ số dập tắt dao động tỉ lệ với tốc độ - Hệ số dập tắt dao động và độ cứng của bêtông không phụ thuộc vào thời gian đầm lèn - Khối lượng của bê tông dính vào quả đầm và dao động cùng với nó trong quá trình đầm lèn có trị số không đổi ( m = const)
- Trong quá trình đầm lèn, người điều khiển kéo quả đầm theo phương thẳng đứng và thành phần của lực kích động theo phương thẳng đứng có thể bỏ qua Vì vậy, không cần viết phương trình cân bằng cho các lực thẳng đứng
Trang 3- Các lực quán tính, lực đàn hồi và lực dập tắt dao động tác dụng trong mặt phẳng nằm
Phương trình cân bằng lực theo phương ngang trong hệ toạ độ OXY như sau:
1 K.xx.
trong đó: m - tổng khối lượng dao động, kg;
Với:
S - Độ cứng đàn hồi của bê tông, N/m; được xác định như sau:
RD.B.SS= 0
Với:
R - bán kính ảnh hưởng của đầm dùi, m;
Phương trình cân bằng mômen viết cho điểm trọng tâm S như sau:
của đầm dùi như sau:
Trang 4(3)
Sau khi viết được phương trình chuyển động chúng ta sẽ xem xét các trường hợp làm việc cụ thể của đầu đầm như: khi đầu đầm đang làm việc được rút lên khỏi bêtông (K = 0, S = 0) và đầu đầm làm việc trong bêtông (K ≠ 0, S ≠ 0)
3.3 Mô phỏng hoạt động của Đầm dùi
Trên cơ sở các công thức xác định các thông số cơ bản của Đầm dùi cũng như từ hệ phương trình chuyển động (PTCĐ) (3) đã thiết lập ở trên, chúng tôi đã xây dựng chương trình giải hệ PTCĐ (3) và từ kết quả thu được có thể mô phỏng hoạt động của các kiểu đầm khác nhau với ngôn ngữ lập trình Turbo Pascal 7.0
Các số liệu nhập vào là khối lượng đầm, mômen lệch tâm, mômen quán tính, vị trí trọng tâmv.v Các kết quả thu được chính là các đặc trưng dao động của đầm, bán kính ảnh hưởng và mô phỏng chuyển động của đầm trên màn hình máy tính với quỹ đạo là đường Hypecbolic
Các kết quả thu được có thể thể hiện trên màn hình máy tính hoặc truy xuất ra máy in Do khuôn khổ của một bài báo, chúng tôi xin giới thiệu có tính chất ví dụ về các giao diện và một số kết quả chủ yếu đối với một kiểu đầm đó là đầm dùi kiểu trục lệch tâm Đối với các loại đầm dùi khác đều có trong chương trình, tuỳ thuộc sự lựa chọn của người dùng
Trang 5Tài liệu tham khảo
[1] Trần Quang Quý, Nguyễn Văn Vịnh, Nguyễn Bính Giáo trình “Máy và thiết bị sản xuất vật liệu xây
dựng” Nhà xuất bản GTVT năm 2001
[2] Nguyễn Văn Vịnh Nghiên cứu mô phỏng hoạt động của máy trộn bê tông xi măng trộn cưỡng bức kiểu
hành tinh trên máy tính điện tử Tạp chí khoa học GTVT số 1 - tháng 11/2002
[3] Nguyễn Văn Vịnh Nghiên cứu xác định các đặc trưng dao động của máy sàng rung có hướng và xây
dựng chương trình mô phỏng hoạt động trên máy tính điện tử Tạp chí khoa học GTVT số 7 - tháng 5/2004♦
