Nghiên cứu động lực học xi lanh thuỷ lực điều khiển tay gầu của máy đào một gầu kiểu gầu sấp

NGHIÊN cứu-TRAOĐỔI NGHIÊN CỨU ĐỘNG Lực HỌC XI LANH THUỶ Lực ĐIÊU KHIÊN TAY GẰU CÙA MÁY ĐÀO MỘT GẢU KIẾU GÀU SẮP RESEACH DYNAMIC OF HYDRAULIC CYLINDER CONTROLLING BUCKET ARM OF SINGLE-BUCKET EXCAVATOR ThS Nguyễn Thị Hiếu Thảo, ThS Nguyễn Đức Văn Trường Đại học Giao thông Vận tải TĨM TẮT Bài báo trình bày tóm tăt kêt nghiên cứu động lực học (ĐLH) xi lanh thủy lực điêu khiển tay gầu máy đào gầu kiểu gầu sấp khai thác sử dụng công trường thi công Việt Nam Từ đó, khảo sát, đánh giả ảnh hưởng thơng sổ động lực học xi lanh thủy lực đen trình làm việc cơng tác Các kết q nghiên cứu góp phân vào việc nâng cao độ xác tinh toán thiết kế hệ truyền động thủy lực sở đê tự động hóa trình làm việc máy Từ khóa: Xi lanh thủy lực; Động lực học; Mảy đào gâu ABSTRACT This article presents a briefofthe results ofreseach dynamic ofhydraulic cylinder controlling bucket arm of single-bucket excavator, using in these sites of Vietnam Then evaluate and analysis the effect ofdynamic parameters of hydraulic cylinder system The research results contribute to the improvement of the accuracy in the calculation and designing of hydraulic transmission and is the basis for working process automation of drill Keywords: Hydraulic cylinder; Dynamic; Single-bucket excavator ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) 18 TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, SỐ 291, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn NGHIÊN CỨU- TRAO ĐỦI ĐẬT VẤN ĐÈ CÓ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng suất, tuồi thọ máy phần tử thủy lực Máy đào loại máy móc giới sử dụng chủ yếu dùng xây dựng, khai khoáng Máy dùng cấu tay cần gắn liền Do vậy, việc nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng thông số động lực học xi lanh thủy lực máy đào gầu cần thiết, góp phần vào việc nâng cao độ xác q trình tính tốn thiết kế, giúp cho việc khai thác, sử dụng máy có hiệu sở để tự động với gâu đào, thực thao tác đào, xúc, múc, đổ đất đá rời hay liền thổ loại khoáng sản, vật liệu xây dựng rời (có thể vận chuyển cự ly ngắn ngan) Trong trình làm việc, máy chịu tác động nhiều yếu tố, ảnh hưởng lớn điều kiện địa chất chiều sâu múc Khi địa chất khác nhau, chiều sâu múc thay đổi làm cho lực cản gầu đào trình múc thay đổi [1] Thực nghiệm chi rang: quay gầu để đào, cần nằm vị trí thấp gây tượng dao động áp suất hệ thống truyền động thủy lực Hiện tượng dao động áp suất dầu hệ thống thủy lực ngun nhân hóa q trình làm việc máy Chính vậy, nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu động lực học cùa xi lanh thủy lực điều khiển tay gầu máy đào gầu NỘI DƯNG Trên hình thê sơ đồ cấu tạo phạm vi làm việc máy đào gầu kiêu gầu sấp Hình Sơ đồ cấu tạo phạm vi làm việc máy đào gầu kiểu gầu sãp - Chân di chuyển; - Cabin điều khiển; - cần; - Tay gầu; - Gầu; - Xi lanh điều khiến tay gầu; - Xi lanh điều khiến gầu; - Xi lanh điều khiên cần Nguyên lý làm việc máy Khi động làm việc, công suất truyền qua bánh đà đến bơm thủy lực, bơm thủy lực làm việc, hút dầu từ thùng dầu đẩy đến cụm van phân phối làm cho cụm xi lanh thủy lực (xi lanh tay gầu 6, xi lanh gầu 7, xi lanh cần ) hoạt động Trên cabin 2, người vận hành sè tác động đến cần điều khiển thiết bị công tác, quay toa, di chuyển Khi có tác động người vận hành, dòng dâu điều khiển hoạt động Dòng dầu có tác dụng ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 291, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn 19 NGHIẾN cứu-TRAOĐỐI đóng/mở cụm van phân phối tương ứng cho thiết bị công tác, quay toa, di chuyển Như vậy, thiết bị cơng tác làm việc theo ý muốn người vận hành [2], Bom dâu (2) dân động nhờ động (I) cung cấp dầu cao áp cho xi lanh tay gầu (5) đê điều khiên công tác (6) Việc thay đổi chiều hoạt động cùa xi lanh nhờ vào van phân phối (3), van điều khiển thủy lực Đê đảm Hệ thống truyền động thủy lực dần tay gầu máy đào gầu kiếu gầu sấp thê Hình Nguyên lý làm việc sau: bảo an toàn cho mạch thúy lực xi lanh q trình làm việc sử dụng van an tồn (7) Hĩnh Sơ đồ truyền động thủy lực dẫn động di chuyên xi lanh Hỉnh Mõ hình nghiên cứu DL1I hệ thống thủy lực dẫn động di chuyến xi lanh - Động điện; - Bơm thủy lực; - Van phân phối; - Van chiều; - Xi lanh; - Bộ công tác (Tay gầu); - Van an toàn: - Bộ làm mát; Bầu lọc dầu; 10 - Thùng dầu Đẻ xây dựng mơ hình động lực học hệ xi lanh thủy lực, nhóm tác giả sử dụng giả thiết sau: Khơng xét q trình tạo sóng ống dần dầu thủy lực; Van an toàn coi khâu khơng tuyến tính khơng qn tính; Mô đuyn đàn hồi dầu ống dần không phụ thuộc vào áp suất hệ thống; Tổn thất lượng hệ thống tính ma sát nhớt, ma sát khơ mát thể tích máy bơm thủy lực; Khơng xét đến qn tính cúa chất lỏng q trình làm việc; Các thơng số chất lỏng (tỷ trọng riêng, độ nhớt, ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) 20 TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 291, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn NGHIÊN CỨU-TRAOĐỔI mô đuyn đàn hồi) số; Không xét đến áp suất ban đầu dầu đường ống; Lực ma sát van an toàn nhỏ Tốn hao lưu lượng Lưu lượng chất lỏng làm biến dạng hệ thống: tỷ lệ với áp suất đường ống Thay kết vào phương trình Từ giả thiết nghiên cửu trên, (1), ta có: nhóm tác giả xây dựng mơ hình nghiên cứu động lực học xi lanh thủy lực điều khiển tay gầu máy đào gầu kiểu gầu sấp thể Hình Phương trình cân lực: pqt học hệ xi lanh thủy lực nói trên, nhóm tác giả sử dụng định luật bảo toàn lượng, viết cho phương trình dịng chảy liên tục dầu cơng tác đường ống phương trình cân lực Phương trình cân lưu lượng đường ống cao áp xác định theo [3], [4] sau: Qe = Qp-Qc-Qxì-QoP (1) í(0) Q\ c Lực qn tính: dv F_* = m ■ —- = m ■ X, N qt dt (9) ' ’ Lực xi lanh: Khi đẩy: Fxl = (Fx ■ pa - F2 • pt) • TỊC, N Khi có: Fxl - (F2 • pa - Ft ■ pt) • TỊC, N (10) Lực cản nội ma sát xi lanh: (2) Qp = Lưu lượng qua van an toàn: (3) Qc = (pa - Pc) ■ Xc,m3/s Lưu lượng chất lỏng rò ri bơm thủy lực: I f—1 — -p^m/s [^pl ' IT Qop = rop'Pa =— - ^?op) fp ^msxl Lưu lượng lý thuyết bơm: _ kfjp xỉ — Ịpmsxỉ — Trong đó: Trong đó: (7) = Để xây dựng mơ hình tốn động lực n (6) = Ea ^,m3/s bơm thủy lực giới hạn chê độ làm việc (4) CPa Pt) fs (.Pt Pg') (11) Lực cản Fcđược xác định với giả thiết, quay gâu đê đào cân vị trí thâp nhât; Fc = 75 kN Thay giá trị vào phương trình (8), ta có: m ■ Ã1 = (pc ■ - pt • F,) ■ - [ậ • (p0 - pt) + /s • (pt - p5)] - Fc( 12) Vậy cuối cùng, ta hệ phương trình chuyên động sau: [Pp J „ ịỉĩ _ Ị, Lưu lượng tiêu thụ xi lanh: Qxl = Ft-V = F1-X,m3/s £« ■ (5) Y(i\ - v°p ■ "f> A.p_p.v_ (po pj Kc m ■ X = (p„ ■ Fí - V • F2) ■ rìc - [fp ■ fl X - pt) + 1“>1 jp j „ /1 ■ (pt - ps)] - Fc ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 291, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn , p“ ( 3) 21 NGHIÊN CỨU-TRAO ĐỔI tích piston khoang bụng khoang cần (m2); Trong đó: f f: Hệ số ma sát vịng đệm piston cán Vop: Lưu lượng riêng bom thủy lực (m3/vong); (tìp: Tốc độ quay trục bơm (vòng/s); X(t): Hệ số điều chỉnh lưu lượng piston; ÌỤ Hiệu suất khí xi lanh thủy lực; pg: Áp lực gió (N/m2); X: Độ dịch chuyên bơm 0