Đang tải... (xem toàn văn)
Trang 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN THẮNG QUYẾT NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG ĐỆM CÁCH DAO ĐỘNG THỦY LỰC CHO CABIN MÁY XÂY DỰNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Trang 2 TRƯỜNG
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN THẮNG QUYẾT NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG ĐỆM CÁCH DAO ĐỘNG THỦY LỰC CHO CABIN MÁY XÂY DỰNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Thái Nguyên - 2022 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN THẮNG QUYẾT NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG ĐỆM CÁCH DAO ĐỘNG THỦY LỰC CHO CABIN MÁY XÂY DỰNG Mã số: 8520116 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KHOA CHUYÊN MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC P.TRƯỞNG KHOA Th.S Nguyễn Thị Hoa PGS.TS Lê Văn Quỳnh PHÒNG ĐÀO TẠO Thái Nguyên - 2022 1 LỜI CAM ĐOAN Họ và tên: Trần Thắng Quyết Học viên: Lớp cao học K23- Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Đại học Thái Nguyên Nơi công tác: Trường Cao đẳng nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội Tên đề tài luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu hiệu quả của hệ thống đệm cách dao động thủy lực cho cabin máy xây dựng Ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số: 8520116 Sau gần hai năm học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại trường, em lựa chọn luận văn thạc sĩ với đề tài: Nghiên cứu hiệu quả của hệ thống đệm cách dao động thủy lực cho cabin máy xây dựng Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Lê Văn Quỳnh, các thầy cô trong khoa Kỹ thuật Ô tô và Máy động lực, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên và sự nổ lực của bản thân, luận văn đã được hoàn thành đáp được nội dung luận văn thạc sĩ kỹ thuật cơ khí động lực Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân em Các số liệu, kết quả có trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác trừ công bố của chính tác giả và nhóm nghiên cứu của thầy hướng dẫn Thái Nguyên, ngày… tháng… năm 2022 HỌC VIÊN Trần Thắng Quyết LỜI CẢM ƠN 2 Trong thời gian học tập nghiên cứu làm đề tài luận văn thạc sĩ, em đã tiếp nhận được sự truyền đạt trao đổi phương pháp tư duy, lý luận của quý thầy cô trong Nhà trường, sự quan tâm giúp đỡ tận tình của tập thể giảng viên của khoa Kỹ thuật Ô tô và Máy động lực, quý thầy cô giáo trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên, gia đình và các đồng nghiệp Em xin chân thành cảm ơn đến Ban giám hiệu Nhà trường, Tổ đào tạo Sau đại học -Phòng đào tạo, quý thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã tận tình hướng dẫn tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn này Em cũng xin bày tỏ biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Lê Văn Quỳnh và tập thể thầy cô giao khoa Kỹ thuật Ô tô và Máy động lực, hội đồng bảo vệ đề cương đã hướng dẫn cho em hoàn thành luận văn theo đúng kế hoạch và nội dung đề ra Trong quá trình, thời gian thực hiện mặc dù đã có nhiều cố gắng song do kiến thức và kinh nghiệm chuyên môn còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi sai sót, rất mong được sự đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp tiếp tục trao đổi đóng góp giúp em để luận văn được hoàn thiện hơn Xin chân thành cảm ơn ! HỌC VIÊN Trần Thắng Quyết 3 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN 1 LỜI CẢM ƠN 1 MỤC LỤC 3 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 5 DANH MỤC HÌNH VẼ 7 DANH MỤC BẢNG 10 LỜI NÓI ĐẦU 11 CHƯƠNG 1 13 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 13 1.1 Tình hình phát triển máy xây dựng tại thị trường Việt Nam 13 1.2 Phân tích dao động của máy xây dựng 14 1.3 Đệm cách dao động cabin máy xây dựng 16 1.3.1 Đệm cách dao động cao su 16 1.3.2 Đệm cách dao động cao su và thủy lực 17 1.3.3 Đệm cánh dao động bán chủ động 18 1.3.4 Đệm cánh dao động chủ động 19 1.4 Phân tích hệ thống đệm cách dao động cabin trên một số máy xây dựng20 1.5 Tình hình nghiên cứu trong nước và nước ngoài 22 1.5.1 Đối với nhà nghiên cứu Việt Nam 22 1.5.2 Đối với nhà nghiên cứu trên thế giới 24 1.6 Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu 25 1.6.1 Tần số và gia tốc dao động 26 1.6.2.Chỉ tiêu về độ êm dịu được Hiệp hội kỹ sư Đức VDI 26 1.6.3 Đánh giá độ êm dịu theo tiêu chuẩn ISO 30 1.7 Mục tiêu, ý nghĩa, đối tượng và phương pháp nghiên cứu 31 1.8 Kết luận chương 1 33 CHƯƠNG 2 34 XÂY DỰNG MÔ HÌNH DAO ĐỘNG 34 2.1 Mô hình dao động tương đương của máy xây dựng 34 2.1.1 Các giả thiết tương đương 34 2.1.2 Mô hình dao động tương đương 35 2.1.3 Phân tích động lực học toàn xe 37 4 2.1.4 Kích thích mặt đường trường hợp xe di chuyển đến công trường 39 2.2 Phân tích động lực học các đệm cách dao động thủy lực 43 2.3 Kết luận chương 2 47 CHƯƠNG 3 48 MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ 48 3.1 Mô phỏng 48 3.2 Kết quả mô phỏng 51 3.3 Phân tích hiệu của 2 loại hệ thống đệm thủy lực (HCMs) trên miền thời gian và tần số 54 3.4 Phân tích hiệu của 2 loại hệ thống đệm thủy lực (HCMs) dưới điều kiện khai thác khác nhau 60 3.5 Kết luận chương 3 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC 73 CÁC KHỐI TRONG SIMULINK ĐIỂN HÌNH 73 5 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Ký Đơn vị Giải nghĩa hiệu ms kg Khối lượng ghế mc kg Khối lượng của cabin mb kg Khối lượng thân xe md1,2 kg Khối lượng bánh lu phía trước và phía sau z m Các chuyển vị theo phương đứng ks N/m Độ cứng hệ thống treo ghế ngồi người điều khiển kr, cr N/m Độ cứng và hệ số cản đệm cách dao động của cabin kd1,2 N/m Độ cứng của hệ thống cách dao động bánh lu trước và sau cs N.s/m Hệ số cản hệ thống treo ghế ngồi người điều khiển f N Lực cản cản điều khiển của đệm cách dao động cd1,2 N.s/m Hệ số cản của hệ thống cách dao động bánh lu Fqt N Véc tơ lực quán tính tác dụng lên vật F N Véc tơ lực ngoại lực Ft N Tải trọng tĩnh tác dụng lên bánh xe Hz Tần số sóng mặt đường S m Chiều dài sóng mặt đường v m/s Vận tốc xe n Chu kỳ/m Tấn số sóng mặt đường n0 Chu kỳ/m Tần số mẫu Sq(n) m3 /chu kỳ Mật độ phổ chiều cao mấp mô mặt đường 6 Rad Hệ số tần số được miêu tả tần số mật độ phổ của mặt đường Fe1,2 N Lực kích thích bánh lu 1,2 Rad Tần số góc kích của bánh lu Mt N.m Mô men thay thế cụm khối lượng trước của máy xúc lật Ft N Lực thay thế cụm khối lượng trước của máy xúc lật 7 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cabin và người điều khiển xe công trình 14 Hình 1.2 Các vị trí tiếp xúc dao động và cảm biến đo dao động của người điều khiển 15 Hình 1.3 Lịch sử phát triển hệ thống đệm cách dao động 16 Hình 1.5 Đệm cách dao động cao su thủy lực cabin 17 Hình 1.6 Đệm cách dao động cao su, lò xo vàthủy lực cabin 18 Hình 1.7 Đệm cách dao động bán chủ động MR của cabin 19 Hình 1.8 Đệm cách dao động điện từ chủ động 20 Hình 1.9 Bố trí đệm cách dao động máy múc và ủi 21 Hình 1.10 Bố trí hệ thống đệm cách dao động cabin xe lu rung bánh đơn và mô hình dao động không gian[29] 21 Hình 1.11 Hệ thống đệm cách dao động máy xúc lật 21 Hình 1.12 Hệ thống đệm cách dao động cabin xe lu rung bánh kép 22 Hình 1.13 Các đường cong cảm giác như nhau ở dao động điều hòa 27 Hình 1.14 Sơ đồ xác định thực nghiệm hệ số độ êm dịu K 28 Hình 1.15 Đối tượng nghiên cứu của luận văn 32 Hình 2.1 Mô hình dao động của xe lu rung bánh kép 36 Hình 2.2 Hàm điều hoà của mấp mô 40 Hình 2.3 Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO C (mặt đường có chất lượng trung bình) 42 Hình 2.4 Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO E (mặt đường có chất lượng rất xấu) 42 Hình 2.5 Sơ đồ hai loại hệ thống đệm cách cabin thủy lực 44 Hình 2.6 (a) Mô hình động lực học của hai loại hệ thống đệm cách cabin thủy lực 44 Hình 2.6 (b) Mô hình động lực học của hai loại hệ thống đệm cách cabin thủy lực 45 Hình 3.1 Sơ đồ mô phỏng tổng thể Matlab/Simulink đi đến công trường của xe lu rung 49 Hình 3.2 Sơ đồ mô phỏng tổng thể Matlab/Simulink nén của xe lu rung 50 Hình 3.3 Sơ đồ mô phỏng lực ghế ngồi Matlab/Simulink xe lu rung 50 8 Hình 3.4 Gia tốc theo miền thời gian của ghế ngồi người điều khiển với hai loại HCMs ở Trường hợp 1 51 Hình 3.5 Gia tốc theo miền thời gian của góc lắc cabin với hai loại HCMs ở Trường hợp 1 51 Hình 3.6 Gia tốc theo miền thời gian của ghế ngồi người điều khiển với hai loại HCMs ở Trường hợp 2 52 Hình 3.7 Gia tốc theo miền thời gian của góc lắc cabin với hai loại HCMs ở Trường hợp 2 52 Hình 3.8 Gia tốc theo miền thời gian của ghế ngồi người điều khiển với hai loại HCMs ở Trường hợp 3 53 Hình 3.9 Gia tốc theo miền thời gian của góc lắc cabin với hai loại HCMs ở Trường hợp 3 53 Hình 3.10 So sánh gia tốc của ghế ngồi điều khiển với hai loại HCMs ở Trường hợp 1 55 Hình 3.11 (a) So sánh gia tốc lắc dọc của cabin với hai loại HCMs ở Trường hợp 1 55 Hình 3.11 (b) So sánh gia tốc lắc dọc của cabin với hai loại HCMs ở Trường hợp 1 56 Hình 3.12(a) So sánh gia tốc của ghế ngồi điều khiển với hai loại HCMs ở Trường hợp 2 56 Hình 3.12 (b) So sánh gia tốc của ghế ngồi điều khiển với hai loại HCMs ở Trường hợp 2 57 Hình 3.13 (a) So sánh gia tốc lắc dọc của cabin với hai loại HCMs ở Trường hợp 2 57 Hình 3.13 (b) So sánh gia tốc lắc dọc của cabin với hai loại HCMs ở Trường hợp 2 58 Hình 3.14 So sánh gia tốc của ghế ngồi điều khiển với hai loại HCMs ở Trường hợp 3 59 Hình 3.15 (a) So sánh gia tốc lắc dọc của cabin với hai loại HCMs ở Trường hợp 3 59 Hình 3.15 (b) So sánh gia tốc lắc dọc của cabin với hai loại HCMs ở Trường hợp 3 60