Mô phỏng động họ tay máy 25 bậc tự do khoan lỗ nổ mìn trong thi công giếng đứng

Một số phương pháp có thể kể đến như:  Nhóm các phương pháp thi công truyền thống Conventional sinking and lining bao gồm: phương pháp khoan lỗ nổ mìn Drilling and blasting và phương ph

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM HỒNG TÙNG MƠ PHỎNG ĐỘNG HỌC TAY MÁY 25 BẬC TỰ DO KHOAN LỖ NỔ MÌN TRONG THI CÔNG GIẾNG ĐỨNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ HÀ NỘI – 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113890401000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM HỒNG TÙNG MƠ PHỎNG ĐỘNG HỌC TAY MÁY 25 BẬC TỰ DO KHOAN LỖ NỔ MÌN TRONG THI CÔNG GIẾNG ĐỨNG Chuyên ngành: Cơ điện tử LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THUỲ DƯƠNG HÀ NỘI – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Các số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả PHẠM HOÀNG TÙNG i MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIÊT TẮT iiv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii LỜI MỞ ĐẦU .1 II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN III PHẠM VI NGHIÊN CỨU IV Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN 4.1 Ý nghĩa khoa học .2 4.2 Ý nghĩa thực tiễn .2 V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN VI NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN GIẾNG ĐỨNG .5 1.1 Giới thiệu tổng quan khoan giếng đứng thực tiễn .5 1.2 Công nghệ thi công 1.2.1 Công nghệ thi công khoan giếng ngược .9 1.2.2 Công nghệ thi công sử dụng thiết bị cắt nghiền đất đá cỡ lớn 11 1.2.3 Công nghệ thi công khoan lỗ nổ mìn 12 1.3 Cơng nghệ khoan lỗ nổ mìn thi cơng giếng đứng 14 1.4 Các loại robot thi cơng giếng đứng thương mại hóa 16 1.5 Tình hình nghiên cứu giới nước 19 1.5.1 Tình hình nghiên cứu giới .19 1.5.2 Tình hình nghiên cứu nước 19 Kết luận chương 21 CHƯƠNG - PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC TAY MÁY 22 2.1 Mô tả cấu tạo nguyên lý thiết bị 22 2.1.1 Giải pháp thiết kế robot .22 2.1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động robot 24 2.2 Lược đồ hóa cấu máy 26 2.3 Thiết lập hệ phương trình động học 30 ii 2.4 Thuật toán thiết lập quỹ đạo điểm tác động cuối theo mặt gương nổ mìn 36 2.5 Mô chuyển động 37 Kết luận chương 44 CHƯƠNG - TÍNH TỐN LỰA CHỌN HỆ THỐNG XY LANH THUỶ LỰC VÀ MỘT SỐ KHỚP 45 3.1 Đặt vấn đề 45 3.2 Mơ hình hố kết cấu dạng ngun lý 45 3.2.1 Khớp vai thiết bị 45 3.2.2 Khớp cổ tay robot .46 3.2.3 Xy lanh tịnh tiến cẳng tay robot .47 3.3 Tính hành trình xy lanh khớp quay vai 48 3.4 Tính hành trình xy lanh khớp cổ tay .50 3.5 Tính chọn xy lanh 51 3.5.1 Tính toán áp lực lên xy lanh .51 3.5.2 Tính đường kính xy lanh 59 3.5.3 Tính lưu lượng 61 3.6 Phân tích lực tác động lên số khớp 63 3.6.1 Khớp xoay lật cánh tay .63 3.6.2 Cụm khớp lật 65 3.6.3 Cụm khớp lật 67 3.7 Tính tốn kết cấu chốt .69 3.8 Tính tốn kết cấu tai 71 3.9 Tính chọn xy lanh số khớp 74 3.9.1 Tính chọn xy lanh .74 3.9.2 Tính tốn lựa chọn số khớp .75 Kết luận chương 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC 82 iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIÊT TẮT Ký hiệu Nội dung ý nghĩa H1 Khoảng cách từ khớp vai tới khớp xy lanh L Khoảng cách từ khớp vai tới khớp cầu α Góc gật gù  max Góc gật gù cao khớp vai  Góc gật gù thấp khớp vai  1max Chiều dài lớn xy lanh chiếu mặt phẳng xOz  1min Chiều dài nhỏ xy lanh chiếu mặt phẳng xOz H2 Khoảng cách từ khớp cổ tay tới khớp xy lanh L2 Khoảng cách từ khớp cổ tay tới khớp cầu  max Chiều dài lớn xy lanh chiếu mặt phẳng xOz  Chiều dài nhỏ xy lanh chiếu mặt phẳng xOz H4 Khoảng cách từ C1 đến C2 chiếu mặt phẳng xOz P Hợp lực tác dụng lên khâu bao gồm trọng lực cụm tay khoan cổ tay P 11 Trọng lực khâu cố định cẳng tay P 111 Thành phần lực dọc trục P 11 P 112 Thành phần lực vng góc P 11 P 12 Trọng lực khâu động cẳng tay P 121 Thành phần lực dọc trục P 12 P 122 Thành phần lực vng góc P 12 P2 Trọng lực xy lanh F 12 F 21 Áp lực xy lanh phải chịu Lực xy lanh tác động F 21x Thành phần lực song song với trục O 1xπ F21 F 21z Thành phần lực vng góc với trục O1zπ F21 P 21 Trọng lực phần động xy lanh iv P 22 Trọng lực phần tĩnh xy lanh γ1 Góc hợp phương P phương P γ2 Góc hợp phương P12 phương P121 γ3 Góc hợp phương P11 phương P111 μ Góc hợp phương F21 phương F221 μ1 Góc hợp phương lực F21 trục x μ2 Góc hợp phương khâu trục x Pk Trọng lực cụm tay khoan Pc Trọng lực cụm cổ tay Pc1 Thành phần lực dọc trục P c Pc2 Thành phần lực vng góc P c P3 Trọng lực xy lanh P31 Trọng lực phần động xy lanh P32 Trọng lực phần tĩnh xy lanh F34 Áp lực xy lanh phải chịu β Góc khâu cổ tay phương thẳng đứng F43 Lực xy lanh tác dụng lên cấu cổ tay F431 Thành phần lực dọc trục F 43 F432 Thành phần lực vuông góc F43 1 Góc hợp phương Pk phương trục 2 Góc hợp phương Pc phương trục ρ Góc hợp phương F43 phương trục T Tải trọng tác dụng lên cấu cẳng tay theo phương thẳng đứng R Tải trọng tác dụng lên cấu cẳng tay theo phương hợp với trục x' góc 2 F Tải trọng tổng hợp tác dụng lên cấu cẳng tay Fx' Thành phần lực dọc trục F Fy' Thành phần lực vng góc F 2 Góc hợp lực R phương dọc trục cấu cẳng tay v λ Góc tạo phương F trục x' RO1 , RO Lực tác động lên chốt cụm 2, 4,  2.2 ,  4.2 ,  6.2 Khoảng cách hai tai cụm 2, 4, d2.1, d4.1, d6.1 Đường kính chốt cụm 2, 4, R2.2, R4.2, R6.2 Bán kính ngồi tai cụm 2, 4, r2.2, r4.2, r6.2 Bán kính tai cụm 2, 4, t2.2, t4.2, t6.2 Độ dày tai cụm 2, 4, δ2.2, δ 4.2, δ6.2 Độ dày vành tai cụm 2, 4,  t  Ứng suất cho phép trục để trục đủ bền  td Ứng suất tương đương k Ứng suất pháp k Ứng suất tiếp vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Nội dung Trang Hnh 1.1 Bãi đỗ xe tự động lòng đất – Automated parking systems for urban Hnh 1.2 Jack-hammer khoan phá đất đá Hình 1.3 Thiết bị Volvo EC210BLC Hình 1.4 Cơng nghệ khoan giếng ngược Hình 1.5 Cơng nghệ khoan giếng ngược – khoan robin Hnh 1.6 Công nghệ khoan giếng ngược – khoan robin Hình 1.7 Thiết bị khoan nghiền đất đá VSM 8000 hãng Herrenknecht AG 10 Hình 1.8 Cơng nghệ khoan nghiền đất đá 11 Hình 1.9 Cơng nghệ khoan lỗ nổ mìn 11 Hình 1.10 Hộ chiếu nổ mìn 13 Hnh 1.11 Thiết bị khoan Robbins 73RM sử dụng Công ty Cổ phần Sông Đà 10 14 Hnh 1.12 Robot khoan nổ mìn giếng đứng hãng Zhangjiakou Xuanhua Huatai Mining & Metallurgical Machinery - Trung Quốc 15 Hnh 1.13 Robot khoan nổ mìn giếng đứng hãng Herrenknecht AG – Đức sản xuất 16 Hnh 1.14 Robot khoan nổ mìn giếng đứng hãng Herrenknecht AG – Đức sản xuất 16 Hnh 1.15 Robot khoan nổ mìn giếng đứng hãng Shangdong Mining Machinery Group – Trung Quốc sản xuất 17 Hnh 1.16 Robot khoan lỗ nổ mìn thi cơng giếng đứng hãng Murray & Roberts 18 Hnh 1.17 Phân tích kết cấu tay máy Robot phương pháp phần tử hữu hạn 19 Hnh 2.1 Sơ đồ nguyên lí cấu tay máy robot khoan lỗ nổ mìn giếng đứng 23 vii Hnh 2.2 Cơ cấu xoay bố trí thân thiết kế LCM Projects 23 Hnh 2.3 Cơ cấu xoay bố trí bên cấu bám thiết kế robot SDJ Drill Pangolin – Trung Quốc 24 Hnh 2.4 Hệ thống robot khoan lỗ nổ mìn thi cơng giếng đứng 25 Hình 2.5 Cơ cấu tay máy robot khoan nổ mìn giếng đứng 26 Hình 2.6 Sơ đồ ngun lí cánh tay robot hệ thống khoan lỗ nổ mìn đào giếng đứng 27 Hình 2.7 Cơ lật khớp vai tay máy robot đào hầm giếng đứng 27 Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lí cấu lật khớp vai tay máy robot 28 Hình 2.9 Cơ lật khớp cổ tay tay máy robot đào hầm giếng đứng 28 Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lí cấu lật khớp cổ tay máy Robot 29 Hình 2.11 Cơ cấu cẳng tay tay máy Robot 29 Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý chuyển động tịnh tiến cẳng tay Robot 30 Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lí cánh tay robot hệ thống khoan lỗ nổ mìn thi cơng giếng đứng 30 Hình 2.14 Tọa độ D-H cho tay máy khoan lỗ nổ mìn thi cơng giếng đứng bậc tự 31 Hình 2.15 Hộ chiếu nổ mìn 34 Hình 2.16 Sơ đồ tính biến khớp d d5 35 Hình 2.17 Phân vùng hoạt động tay máy 36 Hình 2.18 Quy luật di chuyển cánh tay robot 37 Hình 2.19 40 Hình 2.20 Đồ thị biến khớp tay máy hoạt động 41 Hình 2.21 Quy trình mơ chuyển động robot 42 Hình 2.22 Giao diện lập trình Visual Studio 2012 42 viii