Nghiên cứu ứng dụng phần mềm AMESIM mô phỏng và nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào một gầu

Thông tin chung - Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm AMESIM mô phỏng và nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào một gầu. - Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Mạnh Lê Đức Hùng Đinh Mạnh Tùng - Lớp: Cơ khí Giao thông công chính Khóa: 56 Khoa: Cơ khí - Năm thứ: 4 Số năm đào tạo: 4 năm - Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Vịnh 2. Mục tiêu đề tài Các kết quả nghiên cứu thu được phục vụ học tập và các môn học có liên quan và nghiên cứu khoa học. 3. Tính mới và sáng tạo LMS AMESIM cho phép mô phỏng trước, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. Giải pháp này cũng giải quyết nhiều thách thức của kỹ thuật thông minh. Kết hợp tốt các mô phỏng hệ thống cơ điện tử và ứng dụng chuyên dụng, mô phỏng này giúp người dung đưa ra những lựa chọn đúng đắn trong quá trình thiết kế và mang lại kết quả chất lượng cao hơn trong một thời gian ngắn hơn

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung - Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm AMESIM mô nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực máy đào gầu - Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Mạnh Lê Đức Hùng Đinh Mạnh Tùng - Lớp: Cơ khí Giao thơng cơng - Năm thứ: Khóa: 56 Khoa: Cơ khí Số năm đào tạo: năm - Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Vịnh Mục tiêu đề tài Các kết nghiên cứu thu phục vụ học tập môn học có liên quan nghiên cứu khoa học Tính sáng tạo LMS AMESIM cho phép mô trước, giúp tiết kiệm thời gian chi phí Giải pháp giải nhiều thách thức kỹ thuật thông minh Kết hợp tốt mô hệ thống điện tử ứng dụng chuyên dụng, mô giúp người dung đưa lựa chọn đắn trình thiết kế mang lại kết chất lượng cao thời gian ngắn Kết nghiên cứu - Các kết mô - Các kết nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực thiết bị Khoa Cơ khí Bộ mơn MXD - XD Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 - Các giải pháp giảm thiểu lực động hệ thống truyền động thủy lực Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài Mô hệ thống truyền động thủy lực mạch kín, mạch hở tiêu biểu máy xây dựng nước giới Các công bố khoa học sinh viên từ kết nghiên cứu đề tài - Ghi rõ họ tên tác giả, nhan đề yếu tố xuất (nếu có) nhận xét, đáng giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có) Hà Nội, ngày 09 tháng 04 năm 2019 Sinh viên chịu trách nhiệm (ký, ghi rõ họ tên) Khoa Cơ khí Bộ mơn MXD - XD Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 - Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài (do người hướng dẫn ghi) Hà Nội, ngày 09 tháng 04 năm 2019 Người hướng dẫn (ký, ghi rõ họ tên) Khoa Cơ khí Bộ mơn MXD - XD Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Sơ lược sinh viên Họ tên: Vũ Văn Mạnh Ngày sinh: 23/08/1997 Q qn: Thái Bình Lớp: Cơ khí Giao thơng cơng Khoa: Cơ khí Khóa: 56 Trường: Đại học giao thông vận tải Số điện thoại: 0378156594 Email: vuvanmanh1305@gmail.com Q trình học tập Sơ lược thành tích học tập Năm Nghành học Khoa Trường Năm Cơ khí GTCC Cơ khí ĐH GTVT Trung bình Năm Cơ khí GTCC Cơ khí ĐH GTVT Khá Năm Cơ khí GTCC Cơ khí ĐH GTVT Khá Năm Cơ khí GTCC Cơ khí ĐH GTVT Khá ( Xếp loại ) LỜI NÓI ĐẦU Ngày này với sự phát triển của khoa học công nghê ̣ viê ̣c tính toán các kết cấu trở nên đơn giản với sự hỗ trợ của các phần mềm Sự bùng nổ của ngành cơng nghê ̣ Khoa Cơ khí Bộ mơn MXD - XD Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 phần mềm đã dấn tới sự đời của rất nhiều các phần mềm mọi lĩnh vực nhằm hỗ trợ người giảm bớt thời gian, nâng cao đô ̣ chính xác, tính thẩm mỹ, … và mục tiêu chính là hiê ̣u quả kinh tế cao Do vâ ̣y viê ̣c áp dụng các thành tựu khoa học công nghê ̣ này vào từng lĩnh vực cụ thể là điều rất quan trọng Trong ngành Máy xây dựng – Xếp dỡ hiê ̣n này viê ̣c sử dụng các ̣ thống truyền truyền đô ̣ng ngày càng được cải tiến và nâng cao đề cho máy có thể làm viê ̣c được an toàn, êm dịu, gọn nhẹ mà hiê ̣n sự dụng ̣ thống truyền đô ̣ng thuỷ lực là chiếm đa số Để có được ̣ thống truyền đô ̣ng thế thì người không ngừng nghiên cứu để đưa những ứng dụng mới, với mạch phức tạp thì viê ̣c sử dụng công cụ đơn giản để mô phỏng mô hình truyền đô ̣ng là rất khó khắn kết quả, thông số đầu cũng không xác định được chính xác Để có mô ̣t kết quả nhanh, chính xác, mô hình mạch truyền đô ̣ng gần đúng với mạch thực tế nhất, phần mềm đáp ứng được các tiêu chí chỉ có phần mềm AMESIM mới đáp ứng được Với kho thư viê ̣n chứa các mô hình mô phỏng phong phú hầu hết các lĩnh vực khoa học - kỹ thuâ ̣t cho phép người dùng thao tác rất nhanh để tạo thành mạch điều khiển, trùn ̣ng Chính nhóm nghiên cứu chúng em mạnh dạn tìm hiểu chức cách thức sử dụng phần mềm AMESIM để phục vụ học tập bước ứng dụng vào thực tiễn sản xuất Trong q trình nghiên cứu thực đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót hạn chế Em mong nhận đựơc đóng góp ý kiến Thầy, Cô bạn sinh viên để đề tài hoàn thiện Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn PGS - TS Nguyễn Văn Vịnh toàn thể thầy, cô giáo trông môn Máy Xây Dựng – Xếp dỡ tận tình giúp đỡ em hồn thành đề tài nghiên cứu khoa học Khoa Cơ khí Bộ mơn MXD - XD Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Hiê ̣n viê ̣c sử dụng, ứng dụng phần mềm AMESIM vào giải quyết các bài toán khoa học – kỹ thuâ ̣t được sử dụng rô ̣ng rãi thế giới đă ̣c biê ̣t là các nước phát triển vì cho phép người dùng sử dụng mô ̣t các linh hoạt, tiê ̣n dụng và thiết lâ ̣p, tính toán mô ̣t bài toán mô ̣t cách nhanh chóng, cho kết quả nhanh và chính xác Nhưng ở nước ta viê ̣c ứng dụng phần mềm này vào các bài toán còn hạn chế hoă ̣c ứng dụng chỉ đơn thuẩn sử dụng để giải quyết các bài toán đơn giản và thiết lâ ̣p các mạch đơn giản mà chưa khai thác hết được các tính mà phần mềm này mang lại Viê ̣c sử dụng phần mềm AMESIM vào mô phỏng các bài toán truyền đô ̣ng các máy nói chung và máy xây dựng nói riêng cho phép chúng ta cái nhìn tổng quan chính xác về sơ đồ truyền đô ̣ng của máy và bô ̣ phâ ̣n máy, không đơn thuần chỉ để giải quyết mô ̣t bài toán đô ̣ng học, đô ̣ng lực học bằng các mạch điều khiền thuần khí, điê ̣n, thuỷ lực,… mà chúng ta có thể kết hợp sử dụng các mô hình khí, điê ̣n, thuỷ lực… Để tạo nên mô ̣t ̣ thống điều khiển phức tạp và hiê ̣u quả LMS AMESIM cho phép mô trước, giúp tiết kiệm thời gian chi phí Giải pháp giải nhiều thách thức kỹ thuật thông minh Kết hợp tốt mô hệ thống điện tử ứng dụng chuyên dụng, mô giúp người dung đưa lựa chọn đắn trình thiết kế mang lại kết chất lượng cao thời gian ngắn Khoa Cơ khí Bộ môn MXD - XD Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 CHƯƠNG GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SIEMENS LMS AMESIM 1.1 Giới thiệu phần mềm Siemens LMS Amesim LMS Imagine.Lab Amesim cung cấp cho kỹ sư tảng mơ tích hợp để dự đốn xác hiệu đa ngành hệ thống thơng minh. LMS Amesim cho phép bạn mơ hình hố, mơ phân tích hệ thống điều khiển đa miền cung cấp khả mơ hình hoá nhà máy để kết nối với thiết kế điều khiển giúp bạn đánh giá xác nhận chiến lược kiểm sốt LMS Amesim cho phép mơ trước, giúp tiết kiệm thời gian chi phí. Giải pháp giải nhiều thách thức kỹ thuật thông minh. Kết hợp tốt mô hệ thống điện tử ứng dụng chuyên dụng, mô giúp công ty đưa lựa chọn đắn trình thiết kế mang lại kết chất lượng cao thời gian ngắn LMS Amesim Platform là mô ̣t nền tảng mở, mạnh mẽ và thân thiê ̣n với người dùng cho viê ̣c mô hình và phân tích ̣ thống đa miền Nó cho phép bạn đánh giá hiê ̣u suất chức của các ̣ thống điê ̣n tử thông minh, bắt đầu từ giai đoạn phát triển ban đầu LMS Amesim Libraties cung cấp thư viê ̣n vâ ̣t lý cho chất lỏng, nhiê ̣t đô ̣ng lực học, điê ̣n tử, điê ̣n, khí và xử lý tín hiê ̣u cũng các thư viê ̣n ứng dụng cho ̣ thống làm mát, điều hoà không khí, đô ̣ng đốt trong, không gian vũ trụ và các ̣ thống khác Biểu tượng phần mềm: Khoa Cơ khí Bộ mơn MXD - XD Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 Một số vùng làm việc bản: - Khu vực phác thảo: Dùng để mô tả, thể phần tử mạch thủy lực - Vùng thư viện: Nơi chứa phần tử Khoa Cơ khí Bộ môn MXD - XD Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 - Thanh công cụ: Dùng để thực lệnh cần thiết - Thanh tiêu đề: Nơi hiển thị tên thư mục Khoa Cơ khí Bộ mơn MXD - XD Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 - Thanh truy cập nhanh: Thực nhanh thao tác 10 Khoa Cơ khí XD Bộ mơn MXD - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 Hình 3-20 Xy lanh điều khiển gầu Hình 3-21 Xy lanh nâng hạ cần - Đồ thị áp suất cổng xy lanh: 50 Khoa Cơ khí XD Bộ môn MXD - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 Hình 3-22 Áp suất cổng xy lanh tay cần Hình 3-23 Áp suất cổng xy lanh điều khiển gầu 51 Khoa Cơ khí XD Bộ mơn MXD - Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải NCKH sinh viên 2019 Hình 3-24 Áp suất cổng xy lanh nâng hạ cần - Đồ thị gia tốc vận tốc cần xy lanh Hình 3-25 Đồ thị gia tốc Hình 3-26 Đồ thị vận tốc 52 Khoa Cơ khí XD Bộ môn MXD - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 Nhận xét: Trong khoảng thời gian từ 0s đến 3s đầu ta thấy vận tốc gia tốc biến động liên tục xung quanh giá trị khác nhau, kể từ giây thứ trở giá trị ổn định quanh mức 0, đồ thị trở thành đường thẳng - Đồ thị lưu lượng cổng xy lanh: Hình 3-27 Lưu lượng cổng xy lanh tay cần 53 Khoa Cơ khí XD Bộ mơn MXD - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 Hình 3-28 Lưu lượng cổng xy lanh điều khiển gầu Hình 3-29 Lưu lượng cổng xy lanh nâng hạ cần b Biểu diễn đồ thị hệ tọa độ XY Ngoài cách thức biểu diễn giá trị thông số phần tử đồ thị với tọa độ đơn vị thơng số đó, ta cịn biểu diễn đồ thị hệ trục tọa độ XY mà ta quan sát so sánh lúc biến đổi giá trị hai hay nhiều thông số Cách thức thực sau: Ví dụ: Biểu diễn hai giá trị vận tốc gia tốc đồ thị với hệ trục tọa độ XY 54 Khoa Cơ khí XD Bộ môn MXD - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 - Bước 1: Xuất đồ thị biểu diễn biến đổi vận tốc gia tốc đồ thị cách click chuột kéo thả thông số vào bên khu vực biểu diễn - Bước 2: Sau hai thông số vận tốc gia tốc biểu diễn đồ thị, ta click chọn lệnh Tools > chọn mục XY cuver > sau nhấp chuột vào đồ thi vừa vẽ: 55 Khoa Cơ khí XD Bộ môn MXD - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 56 Khoa Cơ khí XD Bộ môn MXD - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 Hình 3-30 Đồ thị biểu diễn vận tốc gia tốc hệ trục tọa độ XY c Khảo sát ảnh hưởng hệ thống thay đổi thơng số Ví dụ: Cho giá trị áp suất cổng bơm thay đổi với bước thay đổi 20 bar chu kì từ xuất đồ thị biến đổi vận tốc xy lanh tay gầu chu kỳ thay đổi Bước 1: Sau xây dựng mô mạch thành công ta chọn lệnh Setting > Batch parameters để nhập thông số cần thay đổi Bước 2: Sau cửa sổ Batch parameters ta kéo chọn thông số Pressure at start of stage (áp suất cổng số 1) bơm vào, sau tiến hành nhập số liệu cần thay đổi hình đây: 57 Khoa Cơ khí XD Bộ môn MXD - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 Bước 3: Chạy chương trình với lệnh Start a simulation với tổng thời gian chạy 25s bước chạy 0.1s chế độ Batch (lựa chọn chế độ lệnh Run Parameter) Ta đồ thị vận tốc xy lanh tay gầu: 58 Khoa Cơ khí XD Bộ mơn MXD - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 - Trên cửa sổ hiển thị đồ thị vận tốc ta chọn lệnh Tools > chọn Result sets: 59 Khoa Cơ khí XD Bộ mơn MXD - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 - Trong cửa sổ Result Set Selection tích chọn Show all existing results sets sau nhấn “OK” để xuất đồ thị: - Kết quả: Ta đồ thị biến đổi vận tốc cần xy lanh tay gầu thay đổi giá trị áp suất phần tử bơm theo chu kỳ với bước thay đổi 20 bar: 60 Khoa Cơ khí XD Bộ môn MXD - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 Hình 3-31 Đồ thị biến đổi vận tốc cần xy lanh tay gầu thay đổi giá trị áp suất bơm Nhận xét: 61 Khoa Cơ khí XD Bộ mơn MXD - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 KẾT LUẬN Sau thời gian triển khai nghiên cứu đề tài, sở hướng dẫn giúp đỡ tận tình từ PGS.TS Nguyễn Văn Vịnh Thầy, Cô giáo môn Máy Xây Dựng – Xếp Dỡ trường Đại học Giao Thông Vận Tải tài liệu kỹ thuật hướng dẫn sử dụng phần mềm LMS AMESIM nhóm tác giả bước đầu giới thiệu cách sử dụng ứng dụng liên quan phần mềm LMS AMESIM Từ ứng dụng phần mềm việc mơ nghiên cứu đặc tính mạch thủy lực công tác máy đào thủy lực thực tế LMS AMESIM cho phép mô trước, giúp tiết kiệm thời gian chi phí Giải pháp giải nhiều thách thức kỹ thuật thông minh Kết hợp tốt mô hệ thống điện tử thủy lực ứng dụng chuyên dụng, mô giúp người dung đưa lựa chọn đắn trình thiết kế mang lại kết chất lượng cao thời gian ngắn Vì thời gian có hạn nên đề tài cịn nhiều thiếu sót chưa liên hệ đưa vào hệ thống khác máy đào cấu di chuyển, động cơ,… chưa khai thác hết khả phần mềm LMS AMESIM việc mô cấu 3D thiết bị ngồi thực tế Nhóm tác giả mong nhận đóng góp q báu Thầy, Cơ, bạn bè toàn thể bạn sinh viên khác để đề tài phát triển rộng đem lại kết tốt từ ứng dụng thực tiễn học tập sản xuất 62 Khoa Cơ khí XD Bộ mơn MXD - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 KIẾN NGHỊ Từ kết đạt nhóm tác giả kiến nghị nên có đề tài khác liên quan để tiếp tục ứng dụng khai thác tính phần mềm LMS AMESIM q trình học tập công việc sau trường Ứng dụng phần mềm vô rộng triển khai phần mềm LMS AMESIM q trình mơ tính tốn thiết bị nhiều lĩnh vực khác nói chung thiết bị liên quan đến nghành khí động học nói riêng máy cơng trình, tơ,hàng khơng, tàu điện,…giúp tiết kiệm thời gian chi phí sức lực cho thử nghiệm thực tế Phổ biến rộng rãi ứng dụng phần mềm học tập giảng dạy để bạn sinh viên khác tìm hiểu tiếp cận kiến thức ứng dụng phục vụ cơng việc học tập tốt 63 Khoa Cơ khí XD Bộ mơn MXD - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 2019 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm LMS AMESIM: Hydaulic Library Rev 13 User guide LMS Asiemens Busiess November 2013 [2] Báo cáo tổng kết: Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên “ Ứng dụng phần mềm MATLAB – SIMULINK để giải toán động lực học hệ thống truyền động thủy lực máy đào Thực hiện: Lê Minh Tuyền & Đào Văn Kiệt, GVHD: TS Nguyễn Đình Tứ Năm 2015 [3] Kobelco Serviceman Handbook: Hydraulic Excavator Printed in Japan 10/1990 64 Khoa Cơ khí XD Bộ mơn MXD - ... 20 19 3 .2 Mô hệ thống truyền lực máy đào gầu phần mềm LMS AMESIM Các hệ thống máy đào thủy lực: - Hệ thống di chuyển - Hệ thống quay toa - Hệ thống động cơ, bơm thủy lực - Hệ thống thủy lực điều... PHẦN MỀM LMS AMESIM TRONG MÔ PHỎNG VÀ NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC HÊ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ĐÀO MỘT GẦU 3.1 Giới thiệu máy đào gầu  Giới thiệu chung máy đào gầu Trong năm gần đây, máy đào gầu. .. Hệ thống truyền động thủy lực máy đào gầu 35 Khoa Cơ khí XD Bộ mơn MXD - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải NCKH sinh viên 20 19 So với hệ thống truyền động khác hệ thống truyền động thủy lực máy