Giải pháp truyền động cho hệ thống cáp kéo thuyền trong khu du lịch sinh thái nước nổi

Dựa trên yêu cầu chế tạo một hệ thống cáp kéo thuyền trong khu du lịch sinh thái nước nổi, bài vie6t1 sẽ trình bày một số giải pháp cũng như những cơ sở lý thuyết và thực nghiệm cho các hệ thống truyền động cáp kéo có chu tuyến cáp lớn (đến hàng km), từ cơ sở đó sẽ xây dựng một phương án cho hệ thống cáp kéo để ứng dụng cho khu du lịch sinh thái nước nổi.

TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ GIAO THƠNG VẬN TẢI, SỐ 29-08/2018 25 GIẢI PHÁP TRUYỀN ĐỘNG CHO HỆ THỐNG CÁP KÉO THUYỀN TRONG KHU DU LỊCH SINH THÁI NƯỚC NỔI DRIVE UNIT SOLUTION FOR TOWN BOAT RIDE SYSTEM IN THE ECOLOGICAL TOURISM Nguyễn Hồng Ngân1, Lương Văn Tới2, Nguyễn Thanh Hải3 1,2 Trường Đại học Bách khoa TP HCM Công ty Cổ phần tư vấn Kiến trúc, Kết cấu CT- XD Sao Việt ngan.ng.h @ gmail.com, 2luongtoitt@yahoo.com, 3haithanhck19@gmail.com Tóm tắt: Dựa yêu cầu chế tạo hệ thống cáp kéo thuyền khu du lịch sinh thái nước nổi, báo trình bày số giải pháp sở lý thuyết thực nghiệm cho hệ thống truyền động cáp kéo có chu tuyến cáp lớn (đến hàng km), từ sở xây dựng phương án cho hệ thống cáp kéo để ứng dụng cho khu du lịch sinh thái nước Phương án dùng dẫn động cân với truyền vi sai cho phép cân moment hai bánh dẫn động giảm khả cáp bị trượt mịn phận cơng tác làm việc với lực kéo lớn trình bày báo Từ khóa: Hệ thống cáp kéo thuyền, đường cáp kéo, truyền động cáp kéo thuyền, cáp treo Chỉ số phân loại: 2.1 Abstract: Based on the requirement for the fabrication of a town cable boat system in ecotourism, the paper presents a number of solutions as well as theoretical and empirical bases for towed cable traction systems which has a long cable way (up to kilometers) From that bases, an option for cable systems that be used for floating water ecotourism has developed A balanced drive with differential transmission helps the torque to balance on two wheels This will reduces slip and wear on the working parts when they work with large traction Keywords: канатные дороги, town boat ride, cableway, ropeway, planing craft Classification number: 2.1 Giới thiệu Vận chuyển du khách khu du lich sông nước thân thiện với môi trường vấn đề cấp thiết Có nhiều phương án thực nhiên phương án lựa chọn cần đáp ứng u cầu khơng gây nhiễm khơng khí, tiếng ồn hoạt động loài sinh vật rừng, đảm bảo an toàn đạt hiệu kinh tế Hệ thống tuyến cáp kéo thuyền sông theo mực nước dùng động điện lựa chọn Một cụm phận quan trọng hệ thống phận động lực Bài báo nghiên cứu giải pháp truyền động phù hợp cho tuyến cáp kéo thuyền có chu tuyến dài vài km Các loại dẫn động cáp kéo 2.1 Các phương án bố trí puly truyền động cáp kéo Theo tài liệu [5], loại cáp kéo cáp treo, phận truyền động thường có loại: 1) Dẫn động thơng thường có puly vài puly dẫn động có rãnh với cáp truyền động uốn liên tục qua puly; 2) Dẫn động cân gồm puly lòng máng đơn kết nối với qua truyền động cân bằng, cho phép puly xoay với vận tốc góc khác nhau, cần thiết Các dẫn động bố trí theo chiều ngang (dẫn động ngang) theo chiều dọc (dẫn động dọc) Tại trạm nằm thấp, dẫn động ngang hợp lý (hình 1) với xếp puly dẫn động cao độ vào cáp kéo, giúp giảm thiểu số lượng điểm đổi hướng sau 26 Journal of Transportation Science and Technology, Vol 29, Aug 2018 Giá trị hệ số ma sát qui dẫn μ phụ thuộc nhiều vào loại vật liệu vành (vành kim loại, lớp lót) vào hình dạng rãnh, lực ma sát F = µ.∑p tỉ lệ thuận với tổng ∑p áp suất p theo chu vi vành Nếu thể lực ma sát thơng qua áp 2.t lực hướng kính q = , tổng hình học D p áp suất bình thường, F0 = µ q Như Hình Dẫn động ngang với phận kéo căng A – Puly dẫn động; B, C – Puly đổi hướng tự do; D – Puly kéo căng; a - Khoảng rộng đường cáp kéo ∑ p µ ξ = µ µ= 0 q Trong đó: μ : Hệ số ma sát sợi cáp với vành puly Đối với trạm cao, sử dụng dẫn động đặt đứng (hình 2) lắp đặt cuối trạm Hình Các sơ đồ dẫn động lòng máng (a, b) hai lòng máng (c, d) Hình Dẫn động dọc có phận kéo căng (d) khơng có phận kéo căng (c) Sơ đồ (hình 3) dẫn động lịng máng kép Hình Biểu đồ áp lực lịng máng dạng: Bán nguyệt (a, b); hình nêm (c); xẻ rãnh (d) Hệ số hình dạng ξ = Hình Dẫn động nhiều puly lịng máng đặt nằm theo phương đứng (e) loại lòng máng kép (f) 2.2 Cơ sở lý thuyết thực nghiệm loại dẫn động cáp kéo thông thường Các loại dẫn động thơng thường gồm có puly dẫn động, puly đổi hướng, hộp giảm tốc thiết bị phanh lắp đặt khung kim loại ∑p phụ thuộc q vào hình dạng rãnh, xác định phân bố áp suất pháp tuyến p dọc theo chu vi Với vành phẳng khơng có rãnh ξ = μ= μ Nếu, theo hình 5a, điểm cáp dời vị trí mịn xác định góc φ, giả định rằng: p p = = const b a cos ϕ (1) TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 29-08/2018 Và vậy, áp lực pháp tuyến hai điểm p p tuân theo định luật: p1 p2 (2) = = const cos ϕ1 cos ϕ Để tăng độ bám cáp sử dụng lịng máng hình bán nguyệt có rãnh cắt (hình 5a) Tổng áp lực lòng máng: ϕ0 d (3) = p ∑ ∫γ p dϕ Từ (2) với p = p max φ = φ ta nhận được: cos ϕ (4) p = pmax γ cos Ta có: ϕ0 d = p p cos ϕ dϕ ∑ max γ ∫γ cos 2 (5) γ sin ϕ0 − sin = pmax d γ cos Để tính P max , ta sử dụng điều kiện cân bằng: ϕ0 d d ϕ0 = q 2= ∫γ p cos ϕ dϕ pmax γ γ∫ cos ϕ dϕ (6) cos 2 Thay giá trị: ϕ0 ϕ cos d ϕ ϕ = (1 + cos 2ϕ )dϕ ∫γ ∫γ 2 ϕ 1 1 γ sin 2ϕ0 γ  = | ϕ + sin 2ϕ = −  |  ϕ0 − + 2 2 2 2 γ 27 Với lòng máng puly có rãnh cắt ϕ0 = π : γ − sin p ∑ (10) ξ = = q (π − γ − sin γ ) Và hệ số phân bố áp suất không đều: γ cos pmax (11) d τ = = sin γ ) q π γ − − ( Đối với rãnh hình bán nguyệt mà khơng cắt γ= cho φ =π/2 ta nhận ξ = τ = π/4 Trong trường hợp rãnh hình nêm (hình 5c), cáp chạm vào hai điểm và đó, ∑ p = P thay giá trị P từ đa giác lực: p 2P 1 (12) ξ ∑= = = = sin δ cos ε q q Khi rãnh mòn, vành lõm hình thành, cáp bị hạ xuống (hình 5c) lực ma sát giảm góc ε giảm Đường rãnh hình nêm hợp lý rãnh bán nguyệt, làm tăng ứng suất tiếp xúc góc ε=γ lực bám bất lợi, thấy từ biểu đồ (hình 6) Độ bám tăng lịng puly có rãnh cắt gia tăng áp suất pháp tuyến, hệ số khơng đồng tăng nhanh lực ma sát, góc cắt lớn (γ > 1150), cáp kẹt Vì vậy, cần hạn chế góc cắt đến γ = 800÷ 1100 (7) γ cos q pmax = d ( 2ϕ0 − γ ) + ( sin 2ϕ0 − sin γ ) Thay p max vào biểu thức (5) được: γ   sin ϕ0 − sin  2  q = ∑=p p= max ( 2ϕ0 − γ ) + ( sin 2ϕ0 − sin γ ) q τ (8) d ta nhận ξq (9) Hình Sơ đồ hệ số ξ τ cho rãnh có hình dạng khác 28 Journal of Transportation Science and Technology, Vol 29, Aug 2018 Để đảm bảo giá trị tính tốn có hệ số ξ đảm bảo độ bám tốt, cần để cho cáp nằm áp sát rãnh Do đó, bán kính cong r rãnh puly dẫn động với vành kim loại nên nằm khoảng hẹp r = (0,52 + + 0,53) d Ta khảo sát tượng vật lý xảy trình hoạt động puly dẫn động Lực căng dây qua puly dẫn động (hình 7a) bị thay đổi theo lực lực vòng U = t max -t , từ tương ứng với thay đổi tương đối chiều dài dây U (13) ∆l = EK F Trong đó: - E k : Mô đun đàn hồi cáp; - F: Mặt cắt ngang cáp Hình Sơ đồ lực căng cáp puly dẫn động làm việc (a) phanh (b) Kết là, có phần cáp trượt đàn hồi khơng nhìn thấy vịng qua vành puly, lực căng cáp bắt đầu xuất thay đổi từ góc φ xác định theo điều t kiện max = e µϕ Như trượt đàn hồi bắt tmin đầu từ góc φ; phần cịn lại góc ơm, lực căng giữ ngun giá trị t max Với việc sử dụng hoàn toàn độ bám φ= α tmax µϕ e , sau cáp khơng dịch chuyển tmin đàn hồi, mà cịn trượt dọc theo bề mặt puly Thí nghiệm cho thấy vùng không ổn định xuất điểm giao cung nghỉ, cung trượt góc nghỉ β