thiết bị nâng thủy lực

Hành trình nâng ..... Xây d ng các bài thí nghi m trên b công tác máy đào ..... Xác đ nh hành trình xi lanh ..... Mô ph ng van phân ph i trong Automation Studio .... Mô ph ng xi lanh tro

L i c m n

L i đ u tiên tôi xin c m n th y giáo TS Nguy n c Ng c ng i đã đ a

ra ý t ng và h ng d n tôi hoàn thành lu n v n

Xin trân thành c m n các Th y trong b môn Máy xây d ng khoa C khí –

i h c Th y l i đã d y tôi trong các môn h c, cung c p nh ng ki n th c làm c s cho lu n v n, c ng nh có nh ng nh n xét, ý ki n giúp tôi hoàn thi n b n lu n v n

Xin trân thành c m n Khoa C khí – i h c Th y l i và Tr ng i h c

Th y l i đã t ch c, t o đi u ki n t t nh t th i gian, gi m kh i l ng công vi c, h

tr kinh phí giúp tôi hoàn thành lu n v n c ng nh toàn b ch ng trình đào t o

Cu i cùng cho phép tôi g i l i c m n đ n b n bè, đ ng nghi p, gia đình tôi

đã luôn đ ng viên giúp đ tôi trong quá trình h c t p c ng nh làm lu n v n

Hà n i, ngày 20 , tháng 11, n m 2014

Tác gi

Bùi V n Hi u

B N CAM K T

Tên đ tài lu n v n: “Nghiên c u xây d ng mô hình thi t b thí nghi m nâng th y l c ph c v đào t o và nghiên c u khoa h c”

Tôi xin cam đoan đ tài lu n v n c a tôi hoàn toàn là do tôi làm Nh ng k t

qu nghiên c u, tính toán không sao chép t b t k ngu n thông tin nào khác N u

vi ph m tôi xin hoàn toàn ch u trách nhi m, ch u b t k các hình th c k lu t nào

c a Nhà tr ng

H c viên

Bùi V n Hi u

M C L C

M U 10

T NG QUAN 1

Ch ng 1 1.1 Tìm hi u m t s m ch th y l c c b n trong ch ng trình đào t o 1

1.1.1 H th y l c th ng nâng thùng xe 1

1.1.2 H th ng lái th y l c c a xe t i h ng n ng 5

1.1.3 H th ng th y l c nâng h c a van trong môn thi t b th y công 7

1.2 H th ng th y l c trên máy đào trong môn Máy làm đ t 10

1.3 Tìm hi u cách xây d ng mô hình thi t b thí nghi m nâng th y l c 14

1.3.1 M c tiêu 14

1.3.2 Cách xây d ng và s đ b trí 15

1.3.3 H th ng th y l c c a mô hình 16

NGHIÊN C U XÂY D NG MÔ HÌNH 19

Ch ng 2 2.1 Thi t k m ch th y l c 19

2.1.1 Yêu c u thi t k 19

2.1.2 Xác đ nh l c tính toán 19

2.1.3 Xây d ng m ch 30

2.1.4 Xác đ nh thông s yêu c u c a h th ng 35

2.1.5 Tính ch n tr m ngu n h th ng 36

2.1.6 L a ch n ng d n 38

2.1.7 D u th y l c 39

2.2 Phân tích m ch 40

2.3 ng l c h c mô hình 44

2.4 K t lu n ch ng 50

MÔ PH NG VÀ PHÂN TÍCH K T QU 51

Ch ng 3 3.1 Gi i thi u v ph n m m 51

3.1.1 Giao di n chính c a Automation Studio 53

3.1.2 Giao di n th vi n chính 54

3.1.3 Mô ph ng m ch th y l c đ c k t n i v i PLC 55

3.2 Mô ph ng m ch 56

3.2.1 Mô ph ng b m 56

3.2.2 Mô ph ng các van 57

3.2.3 Mô ph ng xi lanh 59

3.2.4 Mô ph ng các ph n t khác 60

3.3 K t qu mô ph ng m ch 62

3.3.1 Hành trình nâng 63

3.3.2 Hành trình h 64

3.3.3 V trí gi 65

3.3.4 Xu t và phân tích k t qu 66

XÂY D NG CÁC BÀI TH C HÀNH THÍ NGHI M 71

Ch ng 4 4.1 M t s thi t b c m bi n c n s d ng 71

4.1.1 C m bi n áp su t 71

4.1.2 C m bi n t i tr ng 71

4.1.3 C m bi n góc 72

4.1.4 C m bi n v trí 73

4.2 Xây d ng bài thí nghi m, th c hành trên mô hình nâng h ca-bin 74

4.2.1 M c đích thí nghi m 75

4.2.2 Ki n th c s d ng (công th c tính toán) 75

4.2.3 Trình t th c hi n 77

4.2.4 X lý s li u và tính toán 77

4.2.5 Nh n xét, k t lu n 78

4.3 Xây d ng các bài thí nghi m trên b công tác máy đào 78

4.3.1 M c đích thí nghi m 79

4.3.2 Trình t th c hi n 80

4.3.3 Ki n th c s d ng (công th c tính toán) 80

4.4 Xây d ng bài thí nghi m nâng h c a van 80

4.4.1 M c đích thí nghi m 81

4.4.2 Trình t th c hi n 81

4.4.3 Ki n th c s d ng (công th c tính toán) 81

4.4.4 X lý s li u và tính toán 81

4.4.5 Nh n xét, k t lu n 81

DANH M C HÌNH V

Hình 1.1 S đ th ng nâng thùng xe t i CAT 797 1

Hình 1.2 H th ng nâng thùng xe t i CAT 797 2

Hình 1.3 Các ch đ làm vi c c a h th ng nâng 3

Hình 1.4 S đ th ng lái th y l c c b n CAT 797 5

Hình 1.5 H th ng lái nhìn t d i 797F 7

Hình 1.6 S đ th y l c cho c a cung đóng b ng t tr ng 8

Hình 1.7 S đ h th ng th y l c máy đào 374DL 10

Hình 1.8 Mô hình máy nh cây th y l c 14

Hình 1.9 S đ b trí t ng th các thi t b trên b công tác 15

Hình 1.10 B trí các thi t b c a mô hình thí nghi m 16

Hình 1.11 S đ m t xi lanh th y l c tác đ ng kép 16

Hình 1.12 Kh i van v i các đ ng vào đ ng ra đ c l p 17

Hình 1.13 Tr m ngu n th y l c 18

Hình 2.1 Ca-bin xe t i 20

Hình 2.2 S đ tính toán h th ng nâng ca-bin 20

Hình 2.3 Phân tích l c nâng ca-bin 21

Hình 2.4 Xác đ nh góc 22

Hình 2.5 Xác đ nh góc 23

Hình 2.6 Xác đ nh M(FY), M(FZ) 24

Hình 2.7 Xác đ nh M(G) 25

Hình 2.8 Bi u đ các thông s ca-bin theo góc nâng 29

Hình 2.9 S đ m ch th y l c nâng h ca-bin 30

Hình 2.10 Xác đ nh hành trình xi lanh 32

Hình 2.11 Xi lanh th y l c 34

Hình 2.12 Kích th c tr m ngu n 37

Hình 2.13 Bi u đ mô men các l c tác d ng lên ca-bin 47

Hình 3.1 Gi i thi u ph n m m Automation Studio 52

Hình 3.2 Trình t công vi c 53

Hình 3.3 Giao di n chính c a Automation Studio 53

Hình 3.4 Giao di n c a th vi n chính 55

Hình 3.5 S đ đi u khi n 55

Hình 3.6 Mô ph ng b m trong Automation Studio 56

Hình 3.7 Các thông s c a b m 57

Hình 3.8 Mô ph ng van áp su t trong Automation Studio 57

Hình 3.9 Mô ph ng van phân ph i trong Automation Studio 58

Hình 3.10 Mô ph ng van ti t l u trong Automation Studio 58

Hình 3.11 Mô ph ng van l a ch n và van m t chi u 59

Hình 3.12 Mô ph ng xi lanh trong Automation Studio 59

Hình 3.13 Thông s c a xi lanh mô ph ng 60

Hình 3.14 Thông s đ ng ng 61

Hình 3.15 Mô ph ng b l c, thùng d u trong Automation Studio 61

Hình 3.16 Mô ph ng m ch trong Automation Studio 63

Hình 3.17 Mô ph ng hành trình nâng 64

Hình 3.18 Mô ph ng hành trình h 65

Hình 3.19 Mô ph ng hành trình gi 66

Hình 3.20 Bi u đ gia t c, v n t c, v trí xi lanh 66

Hình 3.21 Bi u đ áp su t đ u ra, đ u vào van đ i tr ng 68

Hình 3.22 th c a van an toàn th i đi m b t đ u và th i đi m m van 69

Hình 3.23 th áp su t c a b m 70

Hình 4.1 C m bi n áp su t MBS 2050 71

Hình 4.2 C m bi n t i tr ng U9B 72

Hình 4.3 C m bi n góc 73

Hình 4.4 C m bi n đ dài 73

Hình 4.5 S đ đi u khi n mô hình 74

Hình 4.6 S đ b trí c m bi n trên mô hình 74

Hình 4.7 Mô ph ng ho t đ ng máy làm đ t o trên Automation Studio 6.0 79

Hình 4.8 S đ b trí c m bi n trên máy dùng đ thí nghi m, th c hành 79

Hình 4.9 S đ b trí c m bi n trên mô hình thí nghi m c a van l t 80

DANH M C B NG BI U B ng 2.1 Kích th c c a ca-bin 26

B ng 2.2 Bi n thiên các thông s ca-bin theo góc nâng 27

B ng 2.3 Xác đ nh đ ng kính xi lanh 32

B ng 2.4 Xác đ nh hành trình xi lanh 33

B ng 2.5 Thông s c a xi lanh 33

B ng 2.6 Thông s hình h c píttông 34

B ng 2.7 Các thông s khác c a píttông 34

B ng 2.8 Xác đ nh hành l u l ng hành trình nâng 35

B ng 2.9 Xác đ nh hành l u l ng hành trình nâng 36

B ng 2.10 L u l ng c n cung c p c a b m 36

B ng 2.11 Thông s tr m ngu n 37

B ng 2.12 Thông s đ ng c 38

B ng 2.13 L u l ng c a b m theo m3 /phút và m3/s 38

B ng 2.14 Các thông s d u th y l c 39

B ng 2.15 T n th t do ma sát trong ng 42

B ng 2.16 T n th t do ma sát trong ng n i 43

B ng 2.17 T n th t do ma sát trong van 43

B ng 2.18 T ng t n th t do ma sát 43

B ng 2.19 Thông s xi lanh và kh p b n l 46

B ng 2.20 Thông s ca-bin 46

B ng 2.21 Bi u đ v n t c góc ca-bin 50

DANH M C VI T T T

ECM (Electronic Control Module): h th ng ki m soát đi n t

PTO (Power Take Off): b ph n trích công su t

PLC (Programmable Logic Controller): Thi t b đi u khi n l p trình

d ng các h c thuy t Trong đào t o, ngoài các m c đích trên, phòng thí nghi m còn

là n i h tr đ c l c cho quá trình đào t o, phát huy kh n ng t h c, tìm tòi sáng

v xây d ng, xe v n chuy n, các thi t b nâng h trong th y l c ph c v trong th y

l i… Thi t b nâng h th y l c v i nh ng u đi m v kh n ng bi n đ i chuy n

đ ng, khu ch đ i l c, d t đ ng hóa trong đi u khi n đang d n thay th các thi t b

và h n ch trong phân tích, tính toán, thi t k , s a ch a các m ch th y l c, thi t b

th y l c i u này t o nên kho ng cách nh t đ nh gi a đào t o và th c t

Nh m m c đích xây d ng môi tr ng cho sinh viên t h c t tìm hi u nâng cao ki n th c, k n ng th c hành hi u bi t th c t v máy móc và các thi t b th y

l c tài nghiên c u xây d ng mô hình thí nghi m thi t b nâng th y l c c a bin xe t i h ng n ng, thi t b đo và h th ng đi u khi n đ c tính toán l p đ t phù

ca-h p v i các bài tca-hí ngca-hi m trong t ng bài ca-h c c cca-h c cca-h n s giúp ícca-h r t nca-hi u cca-ho quá trình tìm tòi h c t p, nghiên c u c a sinh viên

2 M c đích c a đ tài

− Nghiên c u các m ch th y l c chính trong ch ng trình đào t o ngành k thu t c khí làm c s xây d ng mô hình thí nghi m ph c v thí nghi m, th c hành

và nghiên c u cho sinh viên

− s d ng các thi t b s n có đ tài s toán thi t k cho mô hình nâng ca-bin

xe t i h ng n ng

− Phân tích đ ng h c, đ ng l c h c mô hình đ xây d ng các đ th các thông

c a h th ng làm c s v lý thuy t đ nghiên c u, so sánh v i thông s đo đ c

c a mô hình th c Các đ ng đ c tính xây d ng bao g m các đ ng đ c tính v l c,

mô men, vân t c…

h c t p, nghiên c u c a sinh viên

− Cách ti p c n: Ti p c n v n đ thông qua nh ng nghiên c u tr c đó k t h p

v i nh ng nghiên c u, tìm hi u nh ng đ c đi m riêng trong ch ng trình đào t o

c a ngành k thu t c khí Cùng v i đó là quá trình tìm hi u, nghiên c u nh ng thi t b th c t đ xây d ng đ c mô hình có hi u qu cao trong đào t o và nghiên

(8) V trí th trôi

(14) Van gi m áp chính (15) Van tr t hai v trí (16) Van gi m áp - áp su t cao

(17) Van gi m áp - áp su t

th p

(18) Van gi m áp h th ng làm mát phanh

(19) Xi lanh nâng (20) B l c, làm mát h

th ng nâng và h th ng phanh

h th ng phanh

c a van tr t đi u khi n dòng d u vào xi lanh đ m b o đúng v i yêu c u và đi u

ki n làm vi c c a xe

B ECM và van đi u khi n c ng cung c p các ch c n ng sau cho s đi u khi n c c u nâng cái mà không đ c đi u khi n b i ng i v n hành:

− i u khi n hãm khi h (lower snub control)

− i u khi n ngoài trung tâm (overcenter control)

− i u khi n hãm khi nâng (raise snub control)

i u khi n hãm khi h x y ra khi thùng xe đ c h xu ng v trí th p Tr c khi thùng xe ti p xúc v i thân xe, b ECM t o tín hi u đ n nam châm đi n di chuy n van tr t đ n v trí hãm khi h i u này x y ra khi khung xe t i v trí kho ng gi a b n đ đ n m i l m đ so v i khung xe v trí hãm h , t c đ th trôi c a thùng xe đ c gi m đ ng n thùng xe ti p xúc v i khung xe quá m nh

Ch đ đi u khi n ngoài trung tâm ng n s xâm th c trong xi lanh nâng b ng

vi c ng n ch n thùng xe nâng nhanh h n h th ng yêu c u i u ki n này có th

x y ra n u có m t s chuy n đ i đ t xu t trong v trí c a t i Trong khi thùng xe đang nâng, b ECM phát ra tín hi u đ n nam châm đi n di chuy n van tr t đ n v trí ngoài trung tâm khi góc c a thùng xe t i x p x b n m i đ

Ch đ hãm khi nâng x y ra khi thùng xe t i đang nâng và xi lanh nâng h u

nh du i h t Thùng xe t i góc đ vào kho ng n m m i l m đ B ECM phát ra tín hi u đ n nam châm đi n di chuy n van tr t đ n v trí hãm nâng v trí hãm nâng, t c đ c a thùng xe t i đ c h n ch đ ng n píttông c a xi lanh nâng ti p xúc v i đ nh xi lanh m nh

(6) Thùng d u (h

th ng lái) (7) L c d u h i

(8) Làm mát d u (9) Van gi m áp (10) B ph n đo vô l ng lái (11) Van đi u khi n lái

(12) Xi lanh lái

1.1.2.1 Ho t đ ng

H th ng lái là h th ng lái th y l c và b m c a h th ng lái đ c đi u khi n

đi n Không có k t n i c h c gi a vô l ng và xi lanh lái (6) - cái mà đi u khi n

bánh xe d n h ng B m píttông đi u khi n h th ng lái là b m có th đi u ch nh

áp su t bình tích n ng (1) s g i m t tín hi u t i b ECM (2) B ECM (2) sau đó s

t ng dòng đi n đ n nam châm đi n (4) Nam châm đi n (4) đi u khi n đ a nghiêng

c a b m píttông h th ng lái, chuy n b m sang tr ng thái ch áp su t th p

ch đ ch áp su t th p, b m h th ng lái ho t đ ng góc nghiêng đ a nh

nh t đ cung c p d u cho s bôi tr n và s rò r bình th ng bên trong h th ng Do

s rò r bình th ng bên trong c a h th ng lái, áp su t bên trong b tích n ng s

c Xi lanh lái

ECM nh n các tín hi u c a bi n t h th ng đo vô l ng lái và m t lo t các

c m bi n tình tr ng ho t đ ng c a xe bao g m t c đ , t i tr ng, đ tr t… B ECM

s x lý tín hi u đó và đ a ra tin hi u đi u khi n van đi u khi n lái (11(7)) Van

đi u khi n lái 11 s đi u khi n 2 xi lanh lái (12), xi lanh lái (12 (6)) đi u khi n bánh

1.1.3 H th ng th y l c nâng h c a van trong môn thi t b th y công

Xét s đ th y l c cho hai c a van cung đóng b ng tr ng l ng c a, m i c a van đi u khi n b ng hai xi lanh th y l c, nh đã s d ng trong các đ p dâng Hai b

máy b m có đ ng c đi n ch y b m d u, trong đó m t là đ d phòng Vi c v n hành m và đóng c a đ c th c hi n l n l t t ng c a và đ c mô t nh sau

Hình 1.6 S đ th y l c cho c a cung đóng b ng t tr ng

S - Nam châm đi n; EV -Van 3 đ ng 1 chi u đi n t ; VR Van m t chi u;

R van tay; VRS- Van đi u khi n l u l ng không bù áp; VRV/VRP- Van đi u

ch nh l ng d u và v trí pittông; SM- Xi lanh; FS, FR-Van l c; PB- Ôn áp; Thi t b áp l c;

PM-M c a:

− Tr c khi b t đ u, t t c các cu n đi n t (SA, SB và SF) đ c c p đi n,

t ng ng van đi n t EVA, EVB và EVF ch a ho t đ ng

− Khi có l nh m c a, các đ ng c b m và van đi n t EVA đ ng th i ho t

và VSR2 đ n m t d i c a pistông trong xi lanh và SM1 SM2;

− D u khoang đ nh c a xi lanh h i v b qua R7, R8, R9, VR7, VR4 và FR4;

− C a van b t đ u m ;

− Các ho t đ ng m là t đ ng d ng khi đ t t i cao trình d ng đ nh tr c, do

đó đ ng c b m và van đi n t EVA b c t đi n;

− Sau m i l n d ng, ph i có l nh m c a m i thì c a van m i v n hành tr lai

− các v trí đóng, các van EVA và EVF ng n ch n d u quay tr l i b

óng c a:

− Khi có l nh đóng c a, các van t EVA và EVF đ c kh i đ ng và đ ng c máy b m b t đ u ho t đ ng;

− C a b t đ u đóng t đ ng nh tr ng l ng c a van, sau khi ch y không t i

m t vài dây, các v n đi n t EVB đ c thay đ i v trí;

− D u khoang d i c a pittông đi lên khoang đ nh c a pittông qua VSR1, (VSR2), R5, R6, VRV, R7 và R8;D u đ c b m đi qua VR1 (VR2), R3 (R4), VR5 (VR6), EVA và VRV T i c a ra VRV, dòng d u đ c chia và m t ph n c a d u đi qua R7 và R8 đ đi n đ y l ng d u trong khoang đ nh xi lanh (c p thêm d u thi u

do chi m ch c a cán pitông) Ph n d u còn l i quay v b đi qua R9 VR7, VR4 và FR4;Các van đi u ch nh l u l ng d u VRV và t l đ đóng c a.[2, 269]

1.2 H th ng th y l c trên máy đào trong môn Máy làm đ t

Các máy làm đ t r t đa d ng và phong phú, trong đó máy đào là m t trong

nh ng máy quan tr ng nh t Do đó ta s phân tích ho t đ ng c a h th ng th y l c

c a máy đào 374DL do hãng Caterpillar ch t o

6 Mô t quay toa trái

7 Van đi n t (Phanh d ng quay toa)

8 Mô t quay toa ph i

9 Van cân b ng (Mô t di chuy n trái)

10 Van cân b ng (Mô t di chuy n

14 Van ph c h i/ch ng trôi tay g u

15 Van đi n t (t c đ di chuy n)

16 Van gi m theo t l (áp su t thay đ i

− H th ng th y l c chính đi u khi n các xi lanh công tác và các mô t di chuy n

− H th ng th y l c quay toa đi u khi n các mô t quay toa

− H th ng th y l c đi u khi n cung c p d u t i các b m chính và các m ch công tác

− H th ng đi u khi n đi n t ki m soát công su t c a đ ng c và b m

− H thông làm mát riêng r cung c p d u t i mô t qu t gió đ làm mát d u

th y l c

H th ng th y l c chính c p d u t các b m công tác 40, 41 đ đi u khi n các b ph n sau: xi lanh g u (1), xi lanh tay g u (2), xi lanh c n (3), các mô t di chuy n (4) và (5) Các b m công tác 40, 41 là lo i b m pít tông có dung tích làm

vi c thay đ i đ c Ho t đ ng c a hai b m này nh nhau và chúng đ c đ u n i

mô t B m 38 đ c n i c khí v i b ph n trích công su t PTO c a đ ng c H

th ng th y l c đi u khi n nh n d u t b m d u đi u khi n 34 đ th c hi n các ch c

n ng sau: i u khi n ho t đ ng c a các van phân ph i và van công tác c a c c u quay toa D u đi u khi n ch y t b m 34 t i van phân ph i 24 qua c góp d u đi u khi n 21 Khi máy không ho t đ ng, áp su t d u đi u khi n tác đ ng lên c hai đ u các ru t van công tác Khi tác đ ng lên m t tay đi u khi n ho c m t bàn đ p, m t tín hi u đi n đ c truy n đ n h th ng ki m soát đi n t ECM

ECM cung c p dòng đi n cho các van đi n t t l v i m c đ d ch chuy n

c a tay đi u khi n s dich chuy n c a tay đi u khi n tác đ ng đ n m t ru t van

trong van phân ph i 24 ho c van phân ph i c c u quay 12 Khi m t van đi n t

đ c c p đi n, d u cu i ru t van phân ph i thoát v thùng d u th y l c D u đi u khi n đ u kia c a ru t van này đ y nó v phía van đi n t đ c c p đi n Khi ru t van công tác này d ch chuy n, d u t các b m công tác 40, 41 và/ho c b m c c u quay 38 t i các xi lanh và/ho c các mô t B ng cách này, d u đi u khi n d n đ ng

m ch c a van phân ph i và van công tác c c u quay

H th ng th y l c đi u khi n c ng ki m soát l u l ng các b m chính D u

t b m d u đi u khi n thay đ i thành áp su t tín hi u, g i là áp su t thay đ i công

su t Áp su t này đi u khi n l u l ng ra c a các b m công tác 40, 41 qua van 16, sau đó truy n t i các b đi u ch nh l u l ng b m chính đ đi u ch nh l u l ng các b m chính theo t i tr ng trên h th ng Áp su t c a h th ng th y l c đi u khi n c ng đ c s d ng đ th c hi n các ho t đ ng sau:

− Nh phanh d ng c c u quay b ng cách s d ng van đi n t 7

− T đ ng thay đ i t c đ di chuy n lên s cao ho c xu ng s th p tùy theo t i

tr ng h th ng Van đi n t 15 đi u khi n các van thay đ i dung tích làm vi c trong các mô t di chuy n Thay đ i áp su t c p c a các b m chính theo vi c s dung máy

− D u đi u khi n đ c c p đ n c m van ph c h i/ch ng trôi tay g u 14 Van này đi u khi n h th ng ph c h i tay g u

− D u đi u khi n đ c c p đ n c m van ph c h i/ch ng trôi tay c n 25 Van này đi u khi n h th ng ph c h i c n

B m qu t gió 35 d n đ ng mô t th y l c riêng cho qu t làm mát B m 35 là

lo i pít tông có dung tích làm vi c thay đ i Khi nhi t đ d u t ng, m t tín hi u đi n

đ c truy n t ECM c a máy t i van 36 Ho t đ ng c a van 36 làm cho vi c c p

d u t b m qu t gió thay đ i làm t c đ quay c a mô t qu t gió thay đ i theo [4,107]

1.3 Tìm hi u cách xây d ng mô hình thi t b thí nghi m nâng th y l c

Mô hình hóa, mô ph ng và đi u khi n c a m t máy nh cây th y l c c a i h c Växjö – Th y đi n [7]

Hình 1.8 Mô hình máy nh cây th y l c

1.3.1 M c tiêu

M c tiêu th nh t c a xây d ng hình này là nghiên c u m t cách t ng đ i hoàn ch nh đ y đ các các h th ng th y l c v i kích th c th c Phân tích các thông s c n c u v chuy n đ ng và đ ng l c L p và gi i các ph ng trình đ ng

h c, đ ng l c h c c a mô hình

M c tiêu th hai là đ đ n gi n hóa các b c ho t đ ng và làm t ng hi u

su t c a c n c u b ng cách t i u hóa quá trình đi u khi n M t h đi u khi n PID

c b n s đ c th c hi n k t h p các chuy n đ ng c a máy nh cây v i các ph ng pháp t i u hóa

M c tiêu th ba là đ n m b t nh ng hi n t ng ma sát x y ra trong quá trình chuy n đ ng c a xi lanh th y l c cung c p đ y đ và t i u n ng l ng

b i hoàn ma sát trang các xi lanh th y l c, đi u c n thi t nh t la ph i c l ng l c

ma sát m i xi lanh đ n m t m c đ chính xác nh t đ nh Vì v y chúng ta ph i thi t

l p m t th nghi m đ đánh giá ma sát đ ng xi lanh và ti n hành m t s thí nghi m nâng cao nh m xác đ nh các thông s chi ti t nh h ng t i đ ng l c h c

ma sát Các bi u đ ma sát đ c đánh giá và các thông s ma sát danh ngh a sau đó

Hình 1.9 S đ b trí t ng th các thi t b trên b công tác

Hình 1.10 B trí các thi t b c a mô hình thí nghi m

1.3.3 H th ng th y l c c a mô hình

M t h th ng th y l c bao g m các ph n t b m, thùng d u, b l c, các lo i van khác nhau, xi lanh th y l c và các ph n k t n i gi a các ph n t

1.3.3.1 Xi lanh th y l c

Hình 1.11 S đ m t xi lanh th y l c tác đ ng kép

Xi lanh th y l c đ c l a ch n đ s d ng cho mô hình vì xi lanh th y l c

có nhi u u đi m Truy n đ ng c a xi lanh th y l c là m nh h n r t nhi u so v i thi t b truy n đ ng đi n kích th c t ng đ ng do các l c d n đ ng l n và m t

đ n ng l ng cao M t lý do khác là b i vì c u trúc đ n gi n và chi phí th p M t

xi lanh th y l c c b n bao g m v xi lanh, píttông và các mi ng ph t làm kín đ c

đ t ph n ti p xúc c a píttông và xi lanh

L c trong xi lanh đ c t o ra do s nén ép ch t l ng trong không gian kín

gi a xi lanh và píttông L c này ph thu c vào áp su t d u bên trong c a m i ng n

và di n tích khu v c áp l c tác đ ng lên Do đó, l u l ng đ c cung c p và di n tích m t c t ngang c a khoang làm vi c s xác đ nh t c đ chuy n c a píttông và xi

l nh Xi lanh đ c s d ng trong mô hình là lo i xi lanh tác đ ng kép [7, 19]

1.3.3.2 Kh i van

Hình 1.12 Kh i van v i các đ ng vào đ ng ra đ c l p

Kh i van đ c s d ng trong mô hình ki m soát dòng th y l c b ng thanh

tr t riêng bi t cho m i c ng M i thanh tr t đ c ho t đ ng b ng đi n v i m t

ng tr t và m t b đi u riêng ây là lo i kh i van bao g m kh n ng đ ki m soát chính xác và linh ho t h n nhi u c a máy th c [7, 20]

1.3.3.3 Tr m ngu n th y l c

M t tr m ngu n th y l c bao g m m t máy b m, b ch a, b l c và van an toàn Có nhi u lo i máy b m khác nhau tùy thu c vào các gi i pháp k thu t đ c

s d ng đ t o ra các dòng ch y d u Các lo i máy b m thông th ng là b m bánh

r ng, b m píttông h ng tâm và b m píttông h ng tr c i v i các ng d ng

th y l c đòi h i đi u ch nh linh ho t v l u l ng áp su t, b m píttông h ng tr c

đ c s d ng trong h u h t các tr ng h p vì l ng d u v n chuy n qua b m trên

m t vòng quay có th d dàng đi u ch nh đ c nh đi u ch nh đ a nghiêng Các l i

th chính c a b m píttông là có th đ c đi u ch nh l u l ng liên t c t không t i

l u l ng t i đa Vì v y, lo i máy b m píttông h ng tr c là r t ti t ki m n ng

l ng và phù h p v i các ng d ng mà dòng ch y thay đ i nhi u

Vi c l p ráp c a m t tr m ngu n th y l c và hi u qu ho t đ ng đ c bi t c a máy b m ph thu c vào l u l ng và áp su t đ c yêu c u i v i các phòng thí nghi m thông th ng c n công su t

kho ng 40 lít/phút 200 bar v i m t công

Tr m ngu n

th y

l c

K t lu n ch ng 1

Qua phân tích các môn h c, mô hình cho th y, m t h th ng nâng th y l c

r t đa d ng và có nh ng đ c đi m khác nhau tùy theo m c đích s d ng Tuy nhiên chúng đ u có đi m chung Các s đ trên đ u là các s đ th y l c đi u khi n c p

xi lanh, v c b n đ u bao g m các tr ng thái nâng, h , gi và các yêu c u v v n

t c, áp su t c ng nh kh n ng đ ng t c c a hai xi lanh

L a ch n mô hình nâng ca bin làm mô hình tính toán nh m d t n d ng các trang thi t b s n có, m t khác chuy n đ ng nâng do c p xi lanh nâng b chí ch ch hình ch v là chuy n đ ng t ng đ i t ng quát (xi lanh thay đ i 2 ph ng góc trong quá trình chuy n đ ng)

nâng cao hi u qu c a h th ng có th ph c v th c hành thí nghi m các môn khác, có th s d ng các thi t b c a h th ng nâng ca-bin l p sang các mô hình khác đ ph c v các bài thí nghi m c a môn h c t ng ng

NGHIÊN C U XÂY D NG MÔ HÌNH

2.1 Thi t k m ch th y l c

2.1.1 Yêu c u thi t k

Tính toán thi t k m ch th y l c nâng h ca-bin đ m b o các ch đ ho t

đ ng c a ca-bin, l a ch n các ph n t c a h th ng

Phân tích m ch, xác đ nh t n th t áp su t c a h th ng, tính toán ra các thông

s c n thi t c a m ch làm c s đ i chi u v i k t qu khi mô ph ng b ng ph n

m m ho c s li u đo th c t

2.1.2 Xác đ nh l c tính toán

2.1.2.1 S đ tính toán

Trong quá trình nâng ca-bin, qu đ o chuy n đ ng c a các đi m thu c ca-bin

là đ ng tròn có tâm n m trên tr c đi qua hai b n l Xi lanh nâng không n m trong

m t ph ng qu đ o chuy n đ ng, do đó khi nâng h ca-bin xi lanh s đ ng th i quay quanh hai tr c song song v i OX, OY (xi lanh có kh p c u 2 đ u)

Ph ng c a l c nâng luôn luôn thay đ i trong qua trình nâng ca-bin ( ng v i

m i góc nâng c a ca-bin l c nâng s có ph ng chi u nh t đ nh) Do đó mô men

do xi lanh gây lên luôn luôn thay đ i trong quá trình nâng

Tr ng tâm c a ca-bin luôn thay đ i trong quá trình nâng d n đ n mô men do trong tâm c ng luôn thay đ i ph c thu c và góc nâng

Hình 2.1 Ca-bin xe t i

Hình 2.2 S đ tính toán h th ng nâng ca-bin

M(F Z ) = F Z b 1 cos

Ta xác đ nh đ c M(FY) + M(FZ)

M(F Z ) + M(F Y ) = F Y h 2 + F Z b 1 cos (2.8)

MOX = 2.F.cos sin b1.sin + 2.F.cos cos b1.cos –

Áp d ng ca-bin có thông s sau:

=

+

(1 )( + )

B ng 2.2 Bi n thiên các thông s ca-bin theo góc nâng