Bài viết ứng dụng phần mềm phân tích động học và động lực học hệ nhiều vật ADAMS để tính toán và khảo sát ảnh hưởng của các điểm đặt các khớp đến động học và động lực học cơ cấu nâng hạ thùng tự đổ. Kết quả của bài báo là tiền đề quan trọng để thiết kế tối ưu hệ thống nâng hạ thùng ô tô tự đổ.
LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU NÂNG HẠ THÙNG Ô TÔ TỰ ĐỔ RESEARCH KINETICS AND DYNAMICS OF DUMP TRUCK HOIST Nguyễn Hồng Quân1, Nguyễn Thành Công1, Nguyễn Lương Căn2 Email: nquan368@gmail.com Trường Đại học Giao thông Vận tải Trường Đại học Sao Đỏ Ngày nhận bài: 01/3/2018 Ngày nhận sửa sau phản biện: 21/6/2018 Ngày chấp nhận đăng: 28/6/2018 Tóm tắt Việc tính tốn khảo sát ảnh hưởng điểm đặt khớp đến động học động lực học cấu nâng thùng phức tạp giải phương pháp đồ họa giải tích thơng thường Bài báo ứng dụng phần mềm phân tích động học động lực học hệ nhiều vật ADAMS để tính tốn khảo sát ảnh hưởng điểm đặt khớp đến động học động lực học cấu nâng hạ thùng tự đổ Kết báo tiền đề quan trọng để thiết kế tối ưu hệ thống nâng hạ thùng ô tô tự đổ Từ khóa: Ơ tơ tự đổ; cấu nâng hạ; động học động lực học; ADAMS Abstract The calculation and investigation of the joint points affect to the kinetics and dynamics of the dump truck hoist is very complex if solved by the conventional graphical or analytical methods The paper describes the application of the dynamic analysis software and the multiple-dynamics systems ADAMS to calculate and examine the effect of joint points to the kinematics and dynamics of the dump truck hoist The paper’s result is an important premise for the optimal design of the dump truck hoist Keywords: Dump truck; dump truck hoist; kinetics and dynamics; ADAMS ĐẶT VẤN ĐỀ 2.1.1 Xây dựng mơ hình mơ cấu nâng hạ ADAMS Cơ cấu nâng hạ phận quan trọng ô tô tự đổ Việc tính tốn khảo sát ảnh hưởng điểm đặt khớp đến động học động lực học cấu phức tạp dùng phương pháp đồ họa giải tích thơng thường Bài báo ứng dụng phần mềm phân tích động học động lực học hệ nhiều vật ADAMS để xây dựng mô hình mơ có tham số hóa điểm đặt khớp cấu nâng, từ tính tốn khảo sát ảnh hưởng điểm đặt khớp đến động học động lực học cấu nâng hạ thùng tự đổ Kết báo dùng để thiết kế tối ưu hệ thống nâng hạ thùng ô tô tự đổ Lựa chọn đối tượng nghiên cứu ô tô tự đổ Hyundai HD370, với khối lượng hàng hóa nâng 23000 kg, khối lượng thùng hàng 4000 kg, yêu cầu góc nâng thùng tối thiểu đạt 52o Sơ đồ cấu nâng hạ thùng hình Chọn hệ tọa độ OXYZ có gốc tọa độ trùng với tâm chốt quay thùng O, phương chiều trục hình Lựa chọn sơ tọa độ ban đầu điểm bảng GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 Phân tích động học động lực học cấu nâng hạ ADAMS Người phản biện: GS.TS Trần Văn Địch TS Nguyễn Đình Cương Hình Sơ đồ cấu nâng hạ thùng tơ tự đổ Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(61).2018 23 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Bảng Lựa chọn sơ tọa độ ban đầu điểm cấu nâng hạ TT Tên điểm Tọa độ (mm) X Y Ghi Z AL -2775,0 147 235,0 AL điểm liên kết bên trái giàn nâng chữ A với thùng AR -2775,0 147 -235,0 AR điểm liên kết bên phải giàn nâng chữ A với thùng BT -3720,0 47,0 0,0 BL -3720,0 47,0 235,0 BL điểm liên kết chốt xylanh với bên trái giàn chữ A BR -3720,0 47,0 -235,0 BR điểm liên kết chốt xylanh với bên phải giàn chữ A CL -3937,0 -260,0 235,0 CL điểm liên kết tay nâng trái với giàn chữ A CR -3937,0 -260,0 -235,0 CR điểm liên kết tay nâng phải với giàn chữ A O1 -2236,0 -212,0 0,0 O2L 1967,0 138,0 235,0 O2L điểm liên kết tay nâng trái với khung xe 10 O2R 1967,0 138,0 -235,0 O2R điểm liên kết tay nâng phải với khung xe 11 O 0,0 0,0 0,0 BT điểm liên kết chốt xylanh với xylanh O1 điểm đặt chốt quay xylanh với khung xe O điểm đặt chốt quay thùng xe Trên sở trên, xây dựng mơ hình mơ ADAMS hình Hình Mơ hình mô cấu nâng hạ ADAMS 2.1.2 Phân tích động học động lực học cấu nâng hạ Lựa chọn thời gian nâng thùng 25 s, kết tính tốn động học hình c Hành trình nâng thùng theo thời gian a Góc nâng thùng theo thời gian d Hành trình nâng thùng theo góc nâng Hình Kết tính tốn động học cấu nâng Nhận xét: Kết cho thấy hành trình xylanh b Góc quay xylanh theo góc nâng thùng 24 983,15 mm, góc nâng thùng đạt giá trị 52o Tại vị Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(61).2018 LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC trí hành trình lớn 1245,5 mm, góc nâng Kết tính động lực học thể thùng lớn 72,3o, góc quay xylanh 92,8o hình Từ đồ thị ta thấy, lực nâng lớn 469430 N góc nâng thùng 6,6o, lực nâng thùng nhỏ Fmin= 2011 N góc nâng thùng 70o, lực nâng thùng ban đầu 419330 N 2.2 Khảo sát ảnh hưởng đặt khớp đến động học động lực học cấu nâng thùng 2.2.1 Tham số hóa mơ hình mơ Để tiến hành khảo sát ảnh hưởng vị trí điểm đặt ta cần th am số hóa điểm đặt khớp cấu nâng ADAMS Tham số hóa tọa độ khớp A, B, C, O1, O2 cấu nâng, Hình Lực nâng theo thời gian theo từ vị trí ban đầu điểm ta dịch chuyển khớp theo phương OX OY bảng góc quay thùng Bảng Bảng tham số hóa tọa độ khớp ADAMS STT Tên điểm Tọa độ ban đầu (mm) Tọa độ sau tham số (mm) X Y Z X Y Z AL -2775,0 147 235,0 -2775,0+A_X 147+A_Y 235,0 AR -2775,0 147 -235,0 -2775,0+A_X 147+A_Y -235,0 BT -3720,0 47,0 0,0 -3720,0+B_X 47,0+B_Y 0,0 BL -3720,0 47,0 235,0 -3720,0+B_X 47,0+B_Y 235,0 BR -3720,0 47,0 -235,0 -3720,0+B_X 47,0+B_Y -235,0 CL -3937,0 -260,0 235,0 -3937,0+C_X -260,0+C_Y 235,0 CR -3937,0 -260,0 -235,0 -3937,0+C_X -260,0+C_Y -235,0 O1 -2236,0 -212,0 -2236,0+O1_X -212,0+O1_Y O2L 1967,0 138,0 235,0 1967,0+O2_X 138,0+O2_Y 235,0 10 O2R 1967,0 138,0 -235,0 1967,0+O2_X 138,0+O2_Y -235,0 Điều kiện ràng buộc: Dựa vào kết cấu thực tế ô tô HD370 lựa chọn khoảng thay đổi điểm bảng 3, ví dụ điểm A dịch chuyển quanh vị trí ban đầu hình biểu thị Bảng Giới hạn dịch chuyển điểm TT Tên biến Dải thay đổi A_X -40≤ A_X ≤40 A_Y -40≤ A_Y ≤40 B_X -40≤ B_X ≤40 Hình Điểm A dịch chuyển quanh vị trí ban đầu 2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng điểm đặt B_Y -40≤ B_Y ≤40 C_X -35≤ C_X ≤35 C_Y -40≤ C_Y ≤40 O1_X -40≤ O1_X ≤40 O1_Y -40≤ O1_Y ≤40 2.2.2.1 Ảnh hưởng điểm A O2_X -40≤ O2_X ≤40 10 O2_Y -40≤ O2_Y ≤40 Kết tính tốn lực nâng lớn lực nâng trung bình thay đổi vị trí điểm A hình khớp đến động học động lực học cấu nâng thùng Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(61).2018 25 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC a) Sự thay đổi lực nâng lớn Nhận xét: Khi thay đổi vị trí điểm B, giá trị lực nâng lớn tăng vị trí 1, 2, 3, 6, 7, 8, 11, 12, 16, 17, 21, 22 giảm vị trí 4, 5, 9, 10, 14, 15, 18, 19, 20, 23, 24, 25 Lực nâng lớn đạt lớn vị trí (491190 N) đạt nhỏ vị trí 25 (449900 N) Lực nâng trung bình tăng vị trí 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12 ,16 giảm vị trí 10, 14, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 Lực nâng trung bình đạt lớn vị trí (356690 N) đạt nhỏ vị trí 25 (347440 N) 2.2.2.3 Ảnh hưởng điểm C Kết khảo sát hình b) Sự thay đổi lực nâng trung bình Hình Kết khảo sát thay đổi điểm A Nhận xét: Khi thay đổi vị trí điểm A giá trị lực nâng lớn tăng vị trí 1, 6, 7, 11, 12, 16, 17, 18, 21, 22, 23, 24 giảm vị trí 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 14, 15, 19, 20, 25 Lực nâng lớn đạt lớn vị trí 21 (481230 N) đạt nhỏ vị trí 10 (463360 N) Lực nâng trung bình tăng vị trí 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 14, 15, 19, 20, 25 giảm vị trí 1, 6, 7, 11, 12, 16, 17, 18, 21, 22, 23, 24 Lực nâng trung bình đạt lớn vị trí (342390 N) đạt nhỏ vị trí 21 (339690 N) 2.2.2.2 Ảnh hưởng điểm B Kết khảo sát hình a) Sự thay đổi lực nâng lớn b) Sự thay đổi lực nâng trung bình Hình Kết khảo sát thay đổi điểm B 26 a) Sự thay đổi lực nâng lớn b) Sự thay đổi lực nâng trung bình Hình Kết khảo sát thay đổi điểm C Nhận xét: Khi thay đổi vị trí điểm C, lực nâng lớn tăng vị trí 3, 4, 5, 8, 9, 10, 14, 15, 19, 20, 24, 25 giảm vị trí 1, 2, 6, 7, 11, 12, 16, 17, 18, 21, 22, 23 Lực nâng lớn đạt lớn vị trí (488260 N) đạt nhỏ vị trí 21 (452250 N) Lực nâng trung bình tăng vị trí 5, 9,10, 14, 15, 18,19, 20, 22, 23, 24, 25 giảm vị trí 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 11, 12, 16, 17, 21 Lực nâng trung bình đạt lớn vị trí 25 (358590 N) đạt nhỏ vị trí (351010 N) 2.2.2.4 Ảnh hưởng điểm O1 Kết khảo sát hình Nhận xét: Khi thay đổi vị trí điểm O1 lực nâng lớn tăng vị trí 5, 9, 10, 14, 15, 18, 19, 20, 22, 23, 24, 25 giảm vị trí 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 11, 12, 16, 17, 21 Lực nâng lớn đạt lớn vị trí 25 (501570 N) nhỏ vị trí (441950 N) Lực nâng trung bình tăng vị trí 5, 9, 10, 14, 15, 18, 19, 20, 23, 24, 25 giảm vị trí 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 11,12 ,16, 17, 21, Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(61).2018 LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 22 Lực nâng trung bình đạt lớn vị trí 25 (345480 N) nhỏ vị trí (335440 N) a) Sự thay đổi lực nâng lớn Nhận xét: Khi thay đổi vị trí điểm O2, lực nâng lớn tăng vị trí 1, 2, 3, 6, 7, 8, 11, 12, 16, 17, 21, 22 giảm vị trí 4, 5, 9, 10, 14, 15, 18, 19, 20, 23, 24, 25 Lực nâng lớn đạt lớn vị trí (490710 N) đạt nhỏ vị trí 25 (453320 N) Lực nâng trung bình tăng vị trí 1, 2, 6, 7, 8, 11, 12, 16, 17, 21, 22 giảm vị trí 3, 4, 5, 9, 10, 14, 15, 18, 19, 20, 23, 24, 25 Lực nâng trung bình đạt lớn vị trí 21 (345230 N) đạt nhỏ vị trí 25 (336330 N) KẾT LUẬN Xây dựng mơ hình mơ để phân tích động học, động lực học cấu nâng hạ Mơ hình tham số hóa có khả đánh giá ảnh hưởng vị trí khớp đến động học động lực học cấu nâng hạ có khả thay đổi thơng số để tính tốn thiết kế nhiều loại cấu nâng hạ tương tự b) Sự thay đổi lực nâng trung bình Hình Kết khảo sát thay đổi điểm O1 2.2.2.5 Ảnh hưởng điểm O2 Kết khảo sát hình 10 Ứng dụng mơ hình tính tốn động học động lực học cho xe Hyundai HD370 để khảo sát ảnh hưởng vị trí khớp đến lực nâng xylanh Kết cho thấy thay đổi vị trí điểm đặt khớp ảnh hưởng lớn đến lực nâng xylanh, cần xác định tổ hợp vị trí điểm đặt tối ưu để giảm lực nâng trung bình lực nâng lớn xylanh Kết nghiên cứu thể báo dùng để thiết kế tối ưu cấu nâng hạ ô tô tự đổ TÀI LIỆU THAM KHẢO a) Sự thay đổi lực nâng lớn [1] ADAMS Full Simulation Guide (2005) [2] Advanced ADAMS/View Training Guide [3] Chu Tạo Đoan (2001) Cơ học lý thuyết - Tập I, Tập II Trường Đại học Giao thông Vận tải, Hà Nội [4] Nguyễn Văn Khang (2007) Động lực học hệ nhiều vật thể Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật b) Sự thay đổi lực nâng trung bình Hình 10 Kết khảo sát thay đổi điểm O2 [5] Nguyễn Văn Bang, Nguyễn Thành Cơng (2008) Tính tốn cấu nâng hạ thùng ô tô tự đổ phương pháp giải tích Tạp chí Khoa học Giao thơng Vận tải, số 24, 2008 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(61).2018 27 ... thấy, lực nâng lớn 469430 N góc nâng thùng 6,6o, lực nâng thùng nhỏ Fmin= 2011 N góc nâng thùng 70o, lực nâng thùng ban đầu 419330 N 2.2 Khảo sát ảnh hưởng đặt khớp đến động học động lực học cấu nâng. .. hình mơ cấu nâng hạ ADAMS 2.1.2 Phân tích động học động lực học cấu nâng hạ Lựa chọn thời gian nâng thùng 25 s, kết tính tốn động học hình c Hành trình nâng thùng theo thời gian a Góc nâng thùng. .. trí khớp đến động học động lực học cấu nâng hạ có khả thay đổi thơng số để tính toán thiết kế nhiều loại cấu nâng hạ tương tự b) Sự thay đổi lực nâng trung bình Hình Kết khảo sát thay đổi điểm O1