Nghiên cứu động lực học của đường cáp vận chuyển trái thanh long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - NGUYỄN VĂN THỊNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐƯỜNG CÁP VẬN CHUYỂN TRÁI THANH LONG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đồng Nai, 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - NGUYỄN VĂN THỊNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐƯỜNG CÁP VẬN CHUYỂN TRÁI THANH LONG Ngành kỹ thuật khí Mã số: 8520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THỊ QUỲNH CHI Đồng Nai, 2018 i LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành luận văn cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn khoa học PGS TS Dương Văn Tài TS Đặng Văn Thanh dành nhiều thời gian bảo tận tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Trân trọng cảm ơn lãnh đạo nhà trường, phòng sau Đại học, khoa Cơ điện Cơng trình trường Đại học Lâm nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành nhiệm vụ học tập nghiên cứu Trân trọng cảm ơn Nhà khoa học, bạn đồng nghiệp đóng góp nhiều ý kiến q báu suốt q trình làm hồn chỉnh luận văn Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu, kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Đồng Nai, ngày 14 tháng năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Thịnh ii MỤC LỤC Trang TRANG PHỤ BÌA LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH VẼ vii MỞ ĐẦU .1 Đặt vấn đề .1 Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu 3.1 Nội dung nghiên cứu lý thuyết .2 3.2 Nội dung nghiên cứu thực nghiệm .3 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tởng quan tình hình trồng thu hoạch long ở Việt Nam 1.1.1 Tổng quan tình hình trồng long ở Việt Nam 1.1.2 Tởng quan tình hình tiêu thụ long 1.2 Tổng quan thiết bị thu hoạch long ở Việt Nam 1.2.1 Công nghệ thu hoạch long ở Việt Nam 1.2.2 Thực trạng thiết bị thu hoạch long ở Việt Nam 1.2.3 Những tồn thu hoạch vận chuyển trái long 12 1.3 Về tình hình nghiên cứu thiết bị thu hoạch long giới ở Việt Nam 13 1.3.1 Tình hình nghiên cứu thiết bị thu hoạch long giới 13 1.3.2 Tình hình nghiên cứu thiết bị thu hái long ở Việt Nam 14 1.5 Tổng quan đường cáp vận chuyển .14 1.5.1 Cấu tạo chung đường dây cáp ba dây vận chuyền tuần hoàn liên tục .14 iii Chương 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 18 2.2 Nội dung nghiên cứu 18 2.2.1 Nội dung nghiên cứu lý thuyết 18 2.2.2 Nội dung nghiên cứu thực nghiệm 18 2.3 Đối tượng nghiên cứu .18 2.3.1 Đối tượng trình vận chuyển .18 2.3.2 Thiết bị nghiên cứu 19 2.4 Phương pháp nghiên cứu 21 2.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 21 2.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 22 Chương 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐƯỜNG CÁP VẬN CHUYỂN TRÁI THANH LONG .23 3.1 Xây dựng mơ hình tính tốn đường dây cáp 23 3.1.1 Hiệu số lực kéo hai trụ đỡ .23 3.1.2 Độ võng đường dây cáp 25 3.2 Xác định độ võng đường dây cáp 27 3.2.1 Xác định độ võng dây cáp trọng lượng thân dây cáp 27 3.2.2 Xác định độ võng dây cáp có tác dụng tải tập trung trọng lượng thân dây cáp .30 3.3 Tính toán chiều dài nhịp đường cáp 34 3.3.1 Tính chiều dài dây treo có tác dụng trọng lượng thân 35 3.3.2 Chiều dài dây treo có tải tập trung 36 3.4 Tính lực căng dây cáp 38 3.5 Tính lực kéo để di chuyển trái long 40 3.6 Động lực học đường cáp vận chuyển long 44 3.6.1 Xây dựng mơ hình động lực học đường cáp vận chuyển trái long.44 3.6.2 Phương trình vi phân chuyển động tương đối xe treo nhịp .45 iv 3.6.3 Chuyển dộng xe treo ròng rọc (puly) chuyển hướng 46 3.7 Khảo sát số thông số ảnh hưởng đến độ võng đường dây cáp .47 3.7.1 Khảo sát ảnh hưởng chiều dài nhịp đến độ võng lớn đường cáp không tải 47 3.7.2 Khảo sát ảnh hưởng lực căng đến độ võng lớn đường cáp không tải 48 3.7.3 Khảo sát ảnh hưởng chiều dài nhịp đến độ võng lớn đường cáp có tải đường cáp 49 3.7.3 Khảo sát ảnh hưởng lực căng đến độ võng lớn đường cáp không tải 50 Chương 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐƯỜNG CÁP VẬN CHUYỂN TRÁI THANH LONG 52 4.1 Mục tiêu, nội dung cứu thực nghiệm 52 4.1.1 Mục tiêu 52 4.1.2 Nội dung nghiên cứu thực nhiệm 52 4.2 Chọn Phương pháp nghiên cứu 52 4.2.1 Chọn phương pháp thực nghiệm .52 4.2.2 Chọn hàm mục tiêu nghiên cứu 52 4.2.3 Chọn tham số ảnh hưởng đến hàm mục tiêu 53 4.2.4 Phương pháp xác định đại lượng nghiên cứu 53 4.2.5 Thiết bị thí nghiệm 54 4.2.6 Phương pháp xử lý kết thí nghiệm 55 4.3 Tổ chức tiến hành thí nghiệm 58 4.4 Kết thí nghiệm đơn yếu tố 59 4.4.1 Ảnh hưởng lực căng dây cáp đến độ võng đường cáp .59 4.4.2 Ảnh hưởng chiều dài nhịp đến độ võng đường dây cáp 61 4.5 Kết thực nghiệm đa yếu tố 63 4.5.1 Chọn vùng nghiên cứu giá trị biến thiên thông số đầu vào 63 4.5.2 Xây dựng ma trận thực nghiệm .64 v 4.5.3 Kết thí nghiệm đa yếu tố 65 4.6 Xác định giá trị tối ưu tham số ảnh hưởng 66 4.6.1 Lựa chọn phương pháp giải toán tối ưu 66 4.6.2 Xác định giá trị thông số hợp lý hệ thống đường cáp 67 4.7 So sánh kết tính toán lý thuyết với kết thực nghiệm 67 4.7.1 So sánh ảnh hưởng chiều dài nhịp đến độ võng đường cáp trường hợp không tải .67 4.7.2 So sánh ảnh hưởng lực căng dây cáp đến độ võng đường cáp 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 Kết luận 70 Kiến nghị .70 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC vi DANH MỤC BẢNG Bảng 4.1 Ảnh hưởng lực căng đường cáp đến độ võng 60 Bảng 4.2 Ảnh hưởng chiều dài nhịp đến độ võng .62 Bảng 4.3 Mức thí nghiệm thông số đầu vào 64 Bảng 4.4 Bảng ma trận thí nghiệm trung tâm trực giao 64 Bảng 4.5 Kết so sánh ảnh hưởng chiều dài nhịp đến độ võng lớn đường cáp 68 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Diện tích sản lượng long ở Việt Nam Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ thu hoạch long .7 Hình 1.3 Cắt trái long kéo .9 Hình 1.4 Di chuyển trái long mang vác thủ cơng Hình 1.5 Di chuyển trái long xe đẩy .10 Hình 1.6 Di chuyển trái long máy kéo 10 Hình 1.7 Bốc xếp trái long vận chuyển đến nơi tiêu thụ 11 Hình 1.8 Trái long đổ thành đống hoặc xếp thùng nhựa .11 Hình 2.1 Vườn trồng long đối tượng đề tài .19 Hình 2.2 Mơ hình đường cáp vận chuyển trái long 20 Hình 3.1 Mơ hình đường cáp vận chuyển trái long .23 Hình 3.2 Sơ đồ đường cong dây treo 24 Hình 3.3 Sơ đồ lực tác dụng dây treo 26 Hình 3.4 Đường võng dây treo trọng lượng thân gây nên .28 Hình 3.5 Phân lực kéo ngang dây treo .30 Hình 3.6 Độ võng dây treo có tải tập trung tác dụng 31 Hình 3.7 Đường ảnh hưởng độ võng hệ thống tải tập trung gây 32 Hình 3.8 Đường cong hệ thống tải chuyển động nhịp .34 Hình 3.9 Sơ đồ tính chiều dài dây cáp không tải .35 Hình 3.10 Sơ đồ chiều dài dây treo có tải tập trung tác dụng 37 Hình 3.11 Lực tác dụng bánh xe hoặc lăn đỡ cáp kéo .42 Hình 3.13 Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên giỏ đựng trái long .45 Hình 3.14 Sơ đồ chuyển động xe trở trái long qua pu ly .47 Hình 3.15 Đồ thị quan hệ chiều dài nhịp độ võng lớn dây cáp 48 Hình 3.16 Đồ thị quan hệ lực căng độ võng lớn dây cáp .49 Hình 3.17 Đồ thị quan hệ chiều dài nhịp độ võng lớn dây cáp 52 Hình 3.18 Đồ thị quan hệ lực căng độ võng lớn dây cáp có tải viii .51 Hình 4.1 Mơ hình thí nghiệm xác định độ võng đường cáp 54 Hình 4.2 Lực kế để đo lực căng dây cáp 54 Hình 4.3 Thí nghiệm đo lực căng dây cáp độ võng đường cáp 59 Hình 4.4 Đồ thị tương quan lực căng với độ võng dây cáp .61 Hình 4.5 Đồ thị tương quan chiều dài nhịp với độ võng dây cáp .63 66 - Kiểm tra khả làm việc mơ hình: hệ số đơn định (R2) xác định theo cơng thức (3.6), sau tính tốn R2 = 0,82, mơ hình coi hữu ích sử dụng 4.5.3.2 Chuyển phương trình hồi qui dạng thực Mơ hình (4.10) phương trình hồi qui dạng mã, để chuyển phương trình dạng thực thay giá trị X1; X2; ; biến P, L theo công thức sau: Xi  ở đây: xi  xio xi (4 12) X1 - Giá trị thực biến Xi Xio - Giá trị thực biến Xi ở mức “ ”  xi - số gia biến Xi Từ (4.12) ta có: X1  P  1600 L  60 ; X2  ; 200 10 Thay giá trị X1; X2; vào (4.10) sau tính toán phương hồi qui dạng thực: f = 1294.852-1.414P+ 0.0004P2 -1.69875L+ 0.001PL+ 0.022L2 (4.13) 4.6 Xác định giá trị tối ưu của tham số ảnh hưởng 4.6.1 Lựa chọn phương pháp giải toán tối ưu Việc xác định giá luwacj căng dây cáp P, chiều dài nhịp L để hàm mục tiêu (4.13) đạt cực tiểu, sử dụng phương pháp lập giải toán tối ưu hàm nhiều biến Phương pháp giải tốn tối ưu hàm nhiều biến trình bầy tài liệu toán học [11], thực sau: + Lấy đạo hàm riêng theo biến P L ta có ( f f ; ) p L + Cho đạo hàm riêng khơng f 0 p (4.14) f 0 L (4.15) 67 + Giải phương trình (4.14); (4.14) tìm P; L + Tìm hệ số A, B, C sau: 2 f A 2 p f f  B p L 2 f C 2L + Lập bảng so sánh để xác định điểm cực trị hàm số - Nếu B2- AC