Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các thông số kỹ thuật hợp lý của máy đóng cọc hộ lan đường ô tô do việt nam chế tạo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -** NGUYỄN ANH NGỌC NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ KỸ THUẬT HỢP LÝ CỦA MÁY ĐĨNG CỌC HỘ LAN ĐƯỜNG Ô TÔ DO VIỆT NAM CHẾ TẠO LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -** NGUYỄN ANH NGỌC NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT HỢP LÝ CỦA MÁY ĐÓNG CỌC HỘ LAN ĐƯỜNG Ô TÔ DO VIỆT NAM CHẾ TẠO Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ XÂY DỰNG NÂNG CHUYỂN Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 9520116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2021 i LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin bày tỏ kính trọng lịng biết ơn sâu sắc tới PGS TS NGƯT Nguyễn Văn Vịnh PGS TS NGƯT Nguyễn Bính, người Thầy ln định hướng, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho tơi q trình nghiên cứu hồn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy giáo, Cô giáo Bộ môn Máy xây dựng Xếp dỡ, nhà khoa học Trường Đại học Giao thông Vận tải, Viện Cơ điện nông nghiệp Công nghệ sau thu hoạch, Học viện Kỹ thuật quân sự, Trường Đại học Xây dựng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Trường Đại học Công nghệ Giao thông, Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải… giúp đỡ góp ý cho tơi q trình nghiên cứu viết luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Giao thông Vận tải, phịng Đào tạo Sau đại học, Khoa Cơ khí, Phịng Khoa học cơng nghệ, Trung tâm Khoa học Cơng nghệ Giao thông Vận tải, Trung tâm đào tạo thực hành chuyển giao công nghệ Giao thông Vận tải phòng ban chức Nhà trường tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu để đạt kết mong muốn Xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Công ty TNHH Thương mại Xây dựng Linh Hà Công ty Cổ phần Xây dựng quản lý bảo trì đường Sơng Hồng tạo điều kiện thuận lợi giúp thực đo đạc thực nghiệm thiết bị trường để hồn thành luận án Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp ln động viên, hỗ trợ nhiều mặt thời gian, ủng hộ vật chất lẫn tinh thần để giúp tơi hồn thành luận án Tác giả luận án Nguyễn Anh Ngọc ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án tiến sĩ “Nghiên cứu sở khoa học xác định thông số kỹ thuật hợp lý máy đóng cọc hộ lan đường ô tô Việt Nam chế tạo” công trình nghiên cứu riêng Các số liệu tài liệu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu Tất nội dung tham khảo kế thừa trích dẫn tham chiếu đầy đủ Tác giả luận án Nguyễn Anh Ngọc iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN ix DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ẢNH xii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu luận án Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Điểm luận án Bố cục nội dung nghiên cứu luận án CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan hệ thống hộ lan đường ô tô 1.1.1 Vai trò hệ thống hộ lan 1.1.2 Tổng quan cấu tạo hệ thống hộ lan 1.1.3 Nhu cầu hệ thống hộ lan đường ô tô Việt Nam 1.2 Tổng quan đặc điểm địa chất thông số địa kỹ thuật thuộc vùng đồng Bắc Bộ 1.2.1 Đặc điểm địa chất thuộc vùng đồng Bắc Bộ 1.2.2 Các thông số kỹ thuật đất 1.3 Tổng quan công tác giới hóa thi cơng cọc hộ lan 11 1.4 Tổng quan máy đóng cọc hộ lan MHP-01 chế tạo Việt Nam 14 1.4.1 Sơ đồ cấu tạo tổng thể máy 14 1.4.2 Đặc tính kỹ thuật máy 15 1.4.3 Nguyên lý làm việc máy MHP-01 15 1.5 Tổng quan công trình nghiên cứu ngồi nước liên quan đến luận án 19 1.5.1 Tổng quan cơng trình nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực 19 1.5.2 Tổng quan cơng trình nghiên cứu động lực học máy 25 1.5.3 Tổng quan cơng trình nghiên cứu máy đóng cọc hộ lan 33 iv 1.5.4 Phân tích nhận xét cơng trình nghiên cứu cơng bố liên quan đến luận án 37 KẾT LUẬN CHƯƠNG 39 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MÁY ĐĨNG CỌC HỘ LAN ĐƯỜNG Ơ TÔ DO VIỆT NAM CHẾ TẠO 40 2.1 Nghiên cứu động lực học hệ khung sàn máy trình làm việc 40 2.1.1 Nghiên cứu động lực học hệ khung sàn máy đóng cọc 40 2.1.2 Nghiên cứu động lực học hệ khung sàn máy nhổ cọc 54 2.2 Nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực máy đóng cọc hộ lan trình làm việc 62 2.2.1 Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực máy MHP-01 62 2.2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống truyền động thủy lực máy MHP-01 63 2.2.3 Nghiên cứu động lực học xi lanh thủy lực nâng hạ cần treo búa trình làm việc 64 KẾT LUẬN CHƯƠNG 80 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MÁY ĐĨNG CỌC HỘ LAN ĐƯỜNG Ơ TƠ DO VIỆT NAM CHẾ TẠO 82 3.1 Mục đích thực nghiệm 82 3.2 Các thông số thực nghiệm 82 3.3 Địa điểm tiến hành thực nghiệm 82 3.4 Đối tượng thực nghiệm thiết bị đo 82 3.4.1 Đối tượng thực nghiệm 82 3.4.2 Lựa chọn đầu đo thiết bị đo 83 3.5 Sơ đồ khối tiến hành thực nghiệm 85 3.6 Bố trí đầu đo thiết bị đo 85 3.7 Kết thực nghiệm xử lý số liệu 88 3.7.1 Xử lý kết đo thực nghiệm 88 3.7.2 Kết thực nghiệm 88 3.8 Phân tích so sánh kết thực nghiệm với kết lý thuyết 93 3.8.1 Áp suất dầu xi lanh thủy lực nâng hạ cần treo búa 94 3.8.2 Chuyển vị chuyển vị góc khung sàn máy 96 3.8.3 Lực tác dụng lên hai bánh xe 99 KẾT LUẬN CHƯƠNG 103 v CHƯƠNG 4: KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ HỢP LÝ CỦA MÁY ĐĨNG CỌC HỘ LAN ĐƯỜNG Ô TÔ DO VIỆT NAM CHẾ TẠO 104 4.1 Khảo sát ảnh hưởng thông số làm việc máy đến thông số động lực học xi lanh thủy lực nâng hạ cần treo búa đóng cọc .104 4.1.1 Ảnh hưởng đường kính xi lanh đến thơng số động lực học xi lanh thủy lực nâng hạ cần treo búa đóng cọc .104 4.1.2 Ảnh hưởng mô đun đàn hồi dầu thủy lực đến thông số động lực học xi lanh thủy lực nâng hạ cần treo búa đóng cọc 106 4.2 Khảo sát ảnh hưởng thông số làm việc máy thông số đất đến thông số động lực học hệ khung sàn máy đóng cọc 108 4.2.1 Ảnh hưởng độ cứng lốp bánh xe đến thông số động lực học hệ khung sàn máy đóng cọc 108 4.2.2 Ảnh hưởng yếu tố địa chất, móng đến thơng số động lực học hệ khung sàn máy đóng cọc .110 4.3 Xác định số thông số hợp lý máy đóng cọc hộ lan đường tơ theo quan điểm ĐLH .113 4.3.1 Xác định thông số hợp lý đường kính xi lanh thủy lực nâng hạ cần treo búa .115 4.3.2 Xác định thông số hợp lý mô đun đàn hồi dầu thủy lực 116 4.3.3 Xác định thông số hợp lý lưu lượng riêng bơm thủy lực .117 4.3.4 Xác định thông số hợp lý tốc độ quay bơm thủy lực 119 4.3.5 Xác định thông số hợp lý độ cứng lốp bánh xe 120 4.3.6 Xác định thông số hợp lý tần số đập búa thủy lực .121 4.3.7 Xác định thông số hợp lý khối lượng khung sàn máy 122 4.3.8 Đề xuất thông số hợp lý máy đóng cọc hộ lan đường tơ theo quan điểm động lực học 123 KẾT LUẬN CHƯƠNG 125 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .127 I Kết luận 127 II Kiến nghị .128 III Hướng nghiên cứu 128 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO 130 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Diễn giải Qb Lưu lượng bơm thủy lực Vb Lưu lượng riêng bơm thủy lực n b   Pb  Tốc độ quay danh nghĩa bơm thủy lực m3 / s m3 / vòng vòng / s Áp suất danh nghĩa bơm thủy lực b Hiệu suất thể tích bơm thủy lực Q rb Lưu lượng rò rỉ bơm thủy lực rb Đơn vị Hệ số tổn thất lưu lượng bơm thủy lực Pa - m3 / s ( m / s ) / Pa Q xl Lưu lượng dầu cấp cho XLTL m3 / s D d Đường kính XLTL m Đường kính cán pít tơng XLTL m P1 Áp suất dầu khoang bụng XLTL Pa P2 Áp suất dầu khoang cán XLTL Pa A1 Diện tích tiết diện khoang bụng XLTL m2 A2 Diện tích tiết diện khoang cán XLTL m2 c Hiệu suất truyền động khí XLTL Q at Lưu lượng qua van an toàn tổng Pat Áp suất van an toàn tổng k at Hệ số lưu lượng qua van an toàn tổng ( m / s ) / Pa QE Lưu lượng dầu làm biến dạng hệ thống m3 / s Vc Thể tích dầu đường ống cao su m3 Vk Thể tích dầu đường ống kim loại m3 lc Chiều dài đường ống cao su m lk Chiều dài đường ống kim loại m dc Đường kính đường ống cao su m dk Đường kính đường ống kim loại m Ec Mô đun biến dạng đàn hồi đường ống cao su Pa Ek Mô đun biến dạng đàn hồi đường ống kim loại Pa c Chiều dày đường ống cao su m - m3 / s Pa vii Ký hiệu Diễn giải k Chiều dày đường ống kim loại Ed Mô đun đàn hồi dầu thủy lực Fqt Lực quán tính XLTL m m* mc Khối lượng quy dẫn đầu cán pít tơng XLTL đóng cọc Khối lượng quy dẫn đầu cán pít tơng XLTL nhổ cọc Khối lượng quy dẫn cần treo búa đỉnh cán pít tơng XLTL Đơn vị m MPa N kg kg kg mb Khối lượng quy dẫn BTL đỉnh cán pít tơng XLTL kg mp Khối lượng pít tơng cán pít tơng kg m coc Khối lượng cọc kg m*coc Khối lượng cọc có đất bên kg P(t) Lực xung kích BTL tác dụng vào cọc N Pc (t) Lực tác dụng cần lên đỉnh XLTL N Rc Lực cản đất vào đầu cọc N Fms Lực ma sát lên thành cọc N Fmsb Lực ma sát búa với cột dẫn hướng N Fxl Lực tác dụng XLTL N Lưu lượng dầu cấp cho BTL m3 / s Z Chuyển vị XLTL Z Vận tốc XLTL m m/s Z kd Gia tốc XLTL m / s2 Hệ số động lực - k dPa Hệ số áp suất động - k dFxl Hệ số lực động XLTL - m1 Khối lượng quy dẫn sàn máy cụm chi tiết khác lắp sàn máy (trừ cần búa) trọng tâm sàn máy kg m2 Khối lượng cần treo búa búa quy dẫn trọng tâm cần kg Q bua K1 , K Hệ số giảm chấn cụm bánh xe bên trái bên phải Ns / m S1 ,S2 Độ cứng cụm bánh xe bên trái bên phải N/m Độ cứng quy dẫn XLTL nâng hạ cần treo búa N/m S3 viii Ký hiệu Diễn giải Đơn vị S4 Độ cứng quy dẫn buồng ắc quy thủy lực R Khoảng cách từ chốt liên kết cần treo búa với xi lanh nâng hạ cần đến điểm E m R2 Khoảng cách từ trọng tâm sàn máy đến điểm E m l Khoảng cách từ trọng tâm khối lượng m2 đến điểm E m b Khoảng cách từ hình chiếu trọng tâm khung sàn máy đến hai điểm tiếp xúc bánh xe bên trái bên phải xuống m q 30 Góc nghiêng ban đầu cần treo búa so với phương ngang rad  2 Độ lún tĩnh khung sàn máy trọng lượng thân máy m Góc nghiêng R2 so với mặt sàn máy rad  Góc nghiêng máy đứng so với phương ngang rad y1 Mơ men qn tính quy dẫn sàn máy chi tiết khác 2E Mô men quán tính quy dẫn cần treo búa cần quay G cb Trọng lượng cần treo búa búa quy dẫn trọng tâm cần N Chiều dài tay biên động diezel m lb r dc sàn máy quay quanh trục O1Y1 quanh khớp E Bán kính trục khuỷu động diezel Tốc độ quay động diezel N/m kg.m2 kg.m2 m vòng / phút e Khoảng cách từ khối tâm khung sàn máy đến tâm cổ trục động theo phương song song với khung sàn máy m h Khoảng cách từ khối tâm khung sàn máy đến tâm cổ trục động theo phương vng góc với khung sàn máy m Pkt Lực khí thể tác dụng lên đỉnh piston động diezel N RA Lực tác dụng lên bánh xe A (phía gần cọc) N RB Lực tác dụng lên bánh xe B (phía xa cọc) N k dR A Hệ số lực động R A k dR B Hệ số lực động R B 120 trị nhỏ nhất, k dPa = 1,177 k dFxl = 1,151 Các giá trị hệ số động thỏa mãn điều kiện k d   k d  = 1, , luận án chọn n b = 28 vịng / s thơng số hợp lý tốc độ quay bơm thủy lực 4.3.5 Xác định thông số hợp lý độ cứng lốp bánh xe Khi thay đổi giá trị độ cứng lốp bánh xe theo quy luật xác định, tiến hành tăng giảm độ cứng theo bước nhỏ trích xuất kết số giá trị điển hình, thu giá trị hệ số lực động bánh xe A, B k dR A k dR B Các giá trị thể bảng 4.5 đồ thị hình 4.18 Bảng 4.5 Hệ số lực động bánh xe A, B S1 , S thay đổi TT Thông số S1 , S , N / m k dR A k dRB 0,91.106 1,151 1,284 0,9102.106 1,156 1,287 0,9104.106 1,162 1,290 0,9106.106 1,168 1,293 1,174 1,295 … 0,9108.106 … … … 96 0,9292.106 1,242 1,232 97 0,9294.106 1,241 1,227 98 0,9296.106 1,241 1,221 99 0,9298.106 1,240 1,215 1,239 1,208 100 0,93.10 Hình 4.18 Quan hệ hệ số lực động bánh xe A, B S1 , S thay đổi 121 Nhận xét: Từ bảng 4.5 đồ thị hình 4.18 ta thấy, với giá trị độ cứng lốp bánh xe 0,923.106 N / m hệ số lực động bánh xe A, B k dR A k dR B có giá trị nhỏ nhất, k dR A = k dR B = 1, 255 Các giá trị hệ số động thỏa mãn điều kiện k d   k d  = 1, , luận án chọn S1 = S2 = S = 0,92.106 N / m thông số hợp lý độ cứng lốp bánh xe 4.3.6 Xác định thông số hợp lý tần số đập búa thủy lực Khi thay đổi tần số đập BTL theo quy luật xác định, tiến hành tăng giảm tần số theo bước nhỏ trích xuất kết số giá trị điển hình, thu giá trị hệ số lực động bánh xe A, B k dR A k dR B Các giá trị thể bảng 4.6 đồ thị hình 4.19 Bảng 4.6 Hệ số lực động bánh xe A, B f búa thay đổi TT Thông số fbúa , lần/phút k dR A k dRB … 96 97 98 99 100 130 130,404 130,808 131,212 131,616 … 168,383 168,787 169,191 169,595 170 1,290 1,289 1,289 1,288 1,287 … 1,244 1,259 1,275 1,292 1,309 1,271 1,254 1,238 1,223 1,209 … 1,266 1,270 1,275 1,279 1,284 Hình 4.19 Quan hệ hệ số lực động bánh xe A, B f búa thay đổi 122 Nhận xét: Từ bảng 4.6 đồ thị hình 4.19 ta thấy, với giá trị tần số đập búa 143,8 lần/phút hệ số lực động bánh xe A, B có giá trị nhỏ k dR A = k dR B = 1,158 Các giá trị hệ số động thỏa mãn điều kiện k d   k d  = 1, , luận án chọn f búa = 144 lần/phút thông số hợp lý tần số đập búa 4.3.7 Xác định thông số hợp lý khối lượng khung sàn máy Khi thay đổi khối lượng khung sàn máy theo quy luật xác định, tiến hành tăng giảm giá trị theo bước nhỏ trích xuất kết số giá trị điển hình, thu giá trị hệ số lực động bánh xe A, B k dR A k dR B Các giá trị thể bảng 4.7 đồ thị hình 4.20 Bảng 4.7 Hệ số lực động bánh xe A, B m1 thay đổi TT Thông số m1 , kg k dR A k dRB … 96 97 98 99 100 1640 1640,404 1640,808 1641,212 1641,616 … 1678,383 1678,787 1679,191 1679,595 1680 1,343 1,326 1,311 1,297 1,284 … 1,235 1,242 1,250 1,258 1,266 1,249 1,264 1,278 1,291 1,303 … 1,510 1,579 1,650 1,724 1,799 Hình 4.20 Quan hệ hệ số lực động bánh xe A, B m1 thay đổi 123 Nhận xét: Từ bảng 4.7 đồ thị hình 4.20 ta thấy, với giá trị khối lượng khung sàn máy m1 = 1662, 23 kg hệ số lực động bánh xe A, B có giá trị nhỏ k dR A = k dR B = 1,176 Các giá trị hệ số động thỏa mãn điều kiện k d   k d  = 1, , luận án chọn m1 = 1663 kg thông số hợp lý khối lượng khung sàn máy 4.3.8 Đề xuất thông số hợp lý máy đóng cọc hộ lan đường tơ theo quan điểm động lực học Từ kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng thông số kết cấu máy thông số làm việc máy, luận án đề xuất thông số hợp lý để nâng cao hiệu làm việc máy ĐCHL đường ô tô sau: Bảng 4.8 Giá trị số thông số hợp lý máy đóng cọc hộ lan đường tơ Giá trị Giá trị Ký hiệu Đơn vị Miền giá trị thông số khảo sát D xl mm 90  105 97,5 96 Ed MPa 1500  1700 1600 - Lưu lượng riêng bơm thủy lực Qb cm3 / vòng 30  50 38 50 Tốc độ quay bơm thủy lực nb vòng / s 25  40 28 40 Độ cứng lốp bánh xe S1 , S2 N/m 0,91.106  0,93.106 0,92.106 - Tần số đập BTL f búa lần/phút 130  170 144 170 Khối lượng khung sàn máy m1 kg 1640  1680 1663 1660 TT Tên thông số Đường kính XLTL nâng hạ cần treo búa thông số thông số hợp lý Mô đun đàn hồi dầu thủy lực 124 Những giá trị thông số hợp lý luận án đề xuất sử dụng để tính tốn lực động hệ số động phát sinh trình làm việc; từ áp dụng để tính tốn, thiết kế tối ưu kết cấu thép máy ĐCHL, tính mỏi, tính tuổi thọ máy phần tử thủy lực theo quan điểm ĐLH Việc xác định thông số tần số đập búa giúp cho việc tăng suất vận hành máy Dựa chương trình mơ phỏng, khảo sát quy trình xác định thơng số hợp lý mà luận án nêu trên, hồn tồn ứng dụng để xác định thông số hợp lý cho máy ĐCHL kiểu khác trình thiết kế, chế tạo máy, trình khai thác sử dụng chúng 125 KẾT LUẬN CHƯƠNG Luận án sử dụng kết chương trình mơ chương để tiến hành khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến thông số ĐLH hệ thống TĐTL thông số ĐLH hệ khung sàn máy Cụ thể khảo sát ảnh hưởng yếu tố thuộc thông số làm việc máy đường kính XLTL nâng hạ cần treo búa D xl , mô đun đàn hồi dầu thủy lực E d , độ cứng lốp bánh xe S1 , S2 thông số thuộc địa chất, móng cường độ sức kháng đất mũi cọc rdv Từ kết khảo sát rút số kết luận sau đây: - Khi tăng đường kính XLTL nâng hạ cần với giá trị D xl = 90 mm ; D xl = 96 mm ; D xl = 105 mm biên độ dao động áp suất dầu xi lanh giảm biên độ dao động lực ép xi lanh lại tăng lên Tuy nhiên, tăng đường kính xi lanh lên kết cấu máy cồng kềnh tốn chi phí chế tạo, nên chọn xi lanh có đường kính thích hợp đảm bảo lực ép tốc độ ép cọc - Khi tăng mô đun đàn hồi dầu thủy lực với giá trị E d = 1500 MPa , E d = 1600 MPa , E d = 1700 MPa biên độ dao động áp suất dầu xi lanh biên độ dao động lực ép xi lanh tăng theo Do đó, phải lựa chọn loại dầu có mơ đun đàn hồi thích hợp để giảm áp suất động hệ thống, nhiên phải đảm bảo lực ép XLTL để đạt hiệu suất đóng cọc - Khi tăng độ cứng lốp bánh xe với giá trị S1 = S2 = 0,915.106 N / m ; S1 = S2 = 0,92.106 N / m ; S1 = S2 = 0,925.106 N / m biên độ dao động chuyển vị khung sàn máy giảm đi, biên độ dao động chuyển vị góc tăng lên Đồng thời, tăng độ cứng lốp biên độ dao động lực tác dụng lên bánh xe giảm Như vậy, nhìn chung tăng độ cứng lốp bánh xe máy làm việc ổn định hơn, nhiên phải chọn giá trị độ cứng thích hợp để hạn chế dao động chuyển vị góc khung sàn máy - Khi thay đổi tính chất cấp phối từ hạt nhỏ đến hạt vừa hạt to cường độ sức kháng đất mũi cọc rdv giảm đi, dẫn tới biên độ dao động chuyển vị chuyển vị góc khung sàn máy giảm đi, đồng thời biên độ dao động lực tác dụng lên bánh xe giảm theo Điều có nghĩa q trình đóng cọc, máy làm việc ổn định Luận án xây dựng quy trình sở khoa học để xác định thông số hợp lý máy ĐCHL theo quan điểm ĐLH Trên sở phân tích kết khảo sát, luận án đề xuất thông số kỹ thuật hợp lý máy ĐCHL đường ô tô (bảng 4.8) Cụ thể, thông số hợp lý đề xuất là: 126 - Đường kính XLTL nâng hạ cần treo búa: d xl = 97,5 mm ; - Độ cứng lốp bánh xe: S1 = S2 = 0,92.106 N / m ; - Khối lượng khung sàn máy: m1 = 1663 kg ; - Mô đun đàn hồi dầu thủy lực: E d = 1600 MPa ; - Lưu lượng riêng bơm thủy lực: Vb = 38 cm3 / vịng - Tần số đóng cọc búa thủy lực: f = 144 lần/phút; - Tốc độ quay bơm thủy lực: n b = 28 vòng / s Quy trình áp dụng cho loại máy ĐCHL kiểu khác trình thiết kế, chế tạo máy, trình khai thác sử dụng chúng 127 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Luận án hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu mục tiêu đề Các kết thu có ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn với đóng góp cụ thể sau: Luận án nghiên cứu sở khoa học để tính tốn, thiết kế hệ thống TĐTL máy ĐCHL đường ô tô theo quan điểm ĐLH, với nội dung: Xây dựng mơ hình ĐLH hệ thống TĐTL xi lanh nâng hạ cần treo búa đóng cọc nhổ cọc, từ thiết lập hệ phương trình vi phân mơ q trình làm việc XLTL Xây dựng chương trình mơ phần mềm Matlab Simulink để xác định giá trị áp suất làm việc, vận tốc, gia tốc chuyển vị XLTL Luận án xây dựng mơ hình ĐLH hệ khung sàn máy ĐCHL đường ô tô q trình đóng cọc (mơ hình phẳng, bậc tự do, khối lượng) trình nhổ cọc (mơ hình phẳng, bậc tự do, khối lượng) Từ đó, thiết lập hệ phương trình vi phân chuyển động cách sử dụng phương trình Lagrange loại II, có xét đến độ cứng bánh xe, độ cứng XLTL nâng hạ cần treo búa, độ cứng ắc quy thủy lực BTL dao động động diezel gây làm việc Sử dụng phương pháp Runge - Kutta lập trình phần mềm Matlab để giải hệ phương trình vi phân chuyển động xác định quy luật thay đổi thông số ĐLH (chuyển vị thẳng, chuyển vị góc, vận tốc, vận tốc góc, gia tốc, gia tốc góc khung sàn máy lực động tác dụng lên bánh xe) trình đóng cọc nhổ cọc Luận án tiến hành đo đạc thực nghiệm máy trường xác định thông số ĐLH máy chuyển vị thẳng, chuyển vị góc lực động tác dụng lên bánh xe trường hợp làm việc khác đóng cọc nhổ cọc Xác định sai số tương đối kết lý thuyết thực nghiệm ứng với trường hợp làm việc máy sai số có giá trị từ 1, 4%  12,8% giá trị chấp nhận Điều cho thấy mơ hình lý thuyết có độ tin cậy với độ xác tương đối cao Đồng thời, xác định hệ số lực động lý thuyết thực nghiệm trường hợp làm việc máy thấy hệ số lực động đóng cọc lớn nhổ cọc, tác động xung lực búa thay đổi theo thời gian, gây tải trọng động lớn cụm máy kết cấu thép hệ thống truyền động thủy lực máy Điều cần quan tâm mức tính tốn, thiết kế, chế tạo vận hành sử dụng máy đóng cọc Luận án xây dựng gói chương trình mơ trường hợp làm việc để phục vụ cho việc khảo sát ảnh hưởng thông số kỹ thuật (thông số kết cấu máy, yếu tố địa chất, móng…) đến thơng số ĐLH máy Thơng qua việc khảo sát, luận án thu quy luật thay đổi thông số ĐLH này, từ 128 giúp NCS xây dựng quy trình sở khoa học để xác định thông số hợp lý máy ĐCHL Trên sở phân tích kết khảo sát, luận án đề xuất thông số kỹ thuật hợp lý máy ĐCHL đường ô tô theo quan điểm ĐLH thể bảng 4.8 Các kết nghiên cứu luận án dùng để tham khảo cho việc tính tốn, thiết kế, chế tạo sử dụng máy ĐCHL; đồng thời dùng làm tài liệu tham khảo hữu ích cho việc giảng dạy nghiên cứu khoa học Các kết hồn tồn áp dụng phát triển cho máy đóng cọc hộ lan kiểu khác sử dụng Việt Nam II Kiến nghị Từ kết nghiên cứu thu được, NCS có kiến nghị sau: Lực tác dụng XLTL thay đổi theo thay đổi tải tác dụng lên cọc theo dạng xung búa đóng cọc, đồng thời lực xi lanh lực động tác động lên cần treo búa khung sàn máy, để giảm lực động lớn thời gian tác dụng nó, cần phải: + Lựa chọn XLTL phù hợp với điều kiện làm việc máy Đảm bảo suốt trình làm việc, tổn hao dầu thấp + Khi vận hành máy cần tránh việc chạy theo suất mà cho máy làm việc trạng thái ổn định gây lực cản lớn lên cọc lực tác dụng lớn lên kết cấu thép máy di chuyển bánh lốp + Cần cải tiến mạch thủy lực máy theo hướng đại, dùng phần tử thủy lực điều khiển tự động, van Servo, dùng bơm điều chỉnh được, linh hoạt theo tải… Có thể dùng van tiết lưu làm nhiệm vụ giảm chấn hai đường dầu đường dầu mạch thủy lực để giảm lực BTL gây ra, ảnh hưởng đến thiết bị thủy lực máy III Hướng nghiên cứu Trên sở kết nghiên cứu luận án, tiếp tục phát triển mơ hình ĐLH có kể đến ảnh hưởng van phân phối, lực cản nội ma sát bên XLTL ảnh hưởng đến hệ thống TĐTL, xét đến biến dạng kết cấu thép khác cột dẫn hướng, giá đỡ…và xét đến ổn định động máy làm việc Ứng dụng thêm phần mềm khác để mô hoạt động khảo sát thông số hệ thống TĐTL máy nhằm đề xuất thêm giải pháp hợp lý tính toán, thiết kế máy Cần tiến hành nghiên cứu bổ sung hồn thiện phần tính tốn thiết kế kết cấu thép máy đóng cọc hộ lan có kể đến ảnh hưởng tải trọng động Nghiên cứu cải tiến thông số kỹ thuật máy cho phù hợp với địa hình điều kiện thi cơng, ví dụ máy làm việc địa hình dốc hiểm trở xét đến yếu tố nhiệt đới hóa thiết bị… 129 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ PGS TS Nguyễn Văn Vịnh, ThS Nguyễn Anh Ngọc (2019), Nghiên cứu động lực học xi lanh thủy lực nâng hạ cần treo búa ép cọc hộ lan đường tơ, Tạp chí Cơ khí Việt Nam (ISSN 0866 - 7056), tr 112-120 PGS TS Nguyễn Bính, ThS Nguyễn Anh Ngọc (2019), Đánh giá chất lượng khai thác máy đóng cọc hộ lan đường ô tô Việt Nam số vấn đề cần nghiên cứu bổ sung thiết kế máy, Tạp chí Giao thơng Vận tải (ISSN 2354-0818), tr 87-91 ThS Nguyễn Anh Ngọc, PGS TS Nguyễn Văn Vịnh, PGS TS Nguyễn Bính (2019), Nghiên cứu động lực học xi lanh thủy lực nâng hạ cần treo búa đóng nhổ cọc hộ lan đường tơ, Tạp chí Cơ khí Việt Nam (ISSN 0866 - 7056), tr 70-78 ThS Nguyễn Anh Ngọc, PGS TS Nguyễn Văn Vịnh, PGS TS Nguyễn Bính (2019), Nghiên cứu động lực học động thủy lực dẫn động cấu di chuyển máy đóng cọc hộ lan đường tơ, Tạp chí Cơ khí Việt Nam (ISSN 0866 - 7056), tr 39-47 ThS Nguyễn Anh Ngọc, PGS TS Nguyễn Văn Vịnh (2021), Nghiên cứu động lực học kết cấu khung sàn máy đóng cọc hộ lan đường tơ, Tạp chí Cơ khí Việt Nam (ISSN 0866 - 7056), tr 101-112 ThS Nguyễn Anh Ngọc, PGS TS Nguyễn Văn Vịnh, PGS TS Nguyễn Bính (2021), Nghiên cứu thực nghiệm xác định thông số động lực học máy đóng cọc hộ lan đường tơ, Tạp chí Giao thơng Vận tải (ISSN 2354-0818), tr 126-131 ThS Nguyễn Anh Ngọc (2019), Đề tài NCKH cấp trường ĐH Giao thông Vận tải, mã số T2018-CK-005, Nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực máy đóng cọc hộ lan đường tơ Việt Nam chế tạo 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO A- Các tài liệu tiếng Việt [1]- Nguyễn Thúc An (2003), Lý thuyết dao động, NXB Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội [2]- Vũ Thanh Bình, Nguyễn Đăng Điệm (1999), Truyền động máy xây dựng xếp dỡ, NXB Giao thơng Vận tải, Hà Nội [3]- Nguyễn Bính (1994), Nghiên cứu khai thác hợp lý đội máy thi công đường ô tô Việt Nam, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, trường Đại học Giao thông Vận tải, Hà Nội [4]- Nguyễn Bính ( 2004), Kinh tế máy xây dựng xếp dỡ, NXB Xây dựng, Hà Nội [5]- Nguyễn Bính (2005), Máy thi cơng chun dùng, NXB Giao thơng Vận tải, Hà Nội [6]- Nguyễn Bính (2015), Đề tài NCKH cấp Bộ GTVT “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy búa thủy lực MHP-01 đóng cọc hộ lan đường ôtô”, mã số DTDN LHCMC01, Hà Nội [7]- Vũ Liêm Chính, Phạm Quang Dũng, Trương Quốc Thành (2002), Cơ sở thiết kế máy xây dựng, NXB Xây dựng, Hà Nội [8]- Nguyễn Văn Chọn (1998), Kinh tế đầu tư, trang bị sử dụng máy xây dựng NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [9]- Đỗ Bá Chương (1998), Thiết kế đường ô tô, tập 1, NXB Giáo dục, Hà Nội [10]- Bùi Thanh Danh (2017), Nghiên cứu sở khoa học cho tính tốn kết cấu thép cổng trục chuyên dùng Việt Nam chế tạo phục vụ lao lắp dầm bê tông xà mũ trụ cầu, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Giao thông vận tải [11]- Chu Văn Đạt cộng (2013), Nghiên cứu ảnh hưởng áp suất lưu lượng dầu tới vận tốc tần số đập búa đập thủy lực, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 9-2013, tr 76-81 [12]- Nguyễn Đăng Điệm, Nguyễn Anh Ngọc (2012), Các tiêu kinh tế kỹ thuật khai thác máy xây dựng, Tạp chí Khoa học Giao thông Vận tải, Số 3-2012, tr.10-14 [13]- Nguyễn Đăng Điệm, Nguyễn Văn Vịnh (2014), Truyền động máy xây dựng NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội [14]- Nguyễn Đăng Điệm (chủ biên) tác giả khác ( 2015), Máy xây dựng, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội [15]- Bùi Anh Định, Nguyễn Sỹ Ngọc (2003), Nền móng cơng trình cầu đường, NXB Giao thơng Vận tải, Hà Nội [16]- Vũ Đình Hiền (2011), Sửa chữa đường ô tô, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội [17]- Võ Văn Hường cộng (2014), Động lực học ô tô, NXB Giáo dục, Hà Nội 131 [18]- Nguyễn Văn Hợp, Phạm Thị Nghĩa (1996), Kết cấu thép máy xây dựng, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội [19]- Nguyễn Mạnh Hùng, Phạm Hoàng Minh (2016), Nghiên cứu dao động xe sở lắp pháo phịng khơng bắn hành tiến, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 52016, tr 195-199 [20]- Trần Quang Hùng, Phạm Duy Hải (2009), Động lực học mô van SERVO điều khiển bơm thủy lực linh hoạt theo tải, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 5-2009, tr 20-22 [21]- Trần Quang Hùng, Phạm Duy Hải, Lưu Minh Hùng (2015), Động lực học bơm linh hoạt theo tải sử dụng hệ thống thủy lực, Tạp chí Cơ khí Việt nam, Số 5-2015, tr 80-84 [22]- Lê Hồng Pương, Lê Anh Sơn (2014), Động lực học thiết bị cơng tác máy xúc thủy lực tích hợp đĩa cắt bê tơng cốt thép, Tạp chí Cơ khí Việt nam, Số 9-2014 [23]- Trần Quang Hùng, Lê Anh Sơn (2014), Xác định chuyển động khâu dẫn định trước quỹ đạo chuyển động đĩa cắt tổ hợp máy xúc thủy lực - thiết bị cắt bê tơng cốt thép, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 11-2014 [24]- Nguyễn Văn Khang (2007), Động lực học hệ nhiều vật, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [25]- Vũ Đức Lập cộng (2013), Lựa chọn phương án bố trí chung pháo phịng khơng lên xe bánh lốp có xét tới ảnh hưởng dao động thân xe, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 1-2013, tr 105-108 [26]- Nguyễn Thành Long tác giả khác (1998), Nền đường đắp đất yếu điều kiện Việt nam, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội [27]- Vũ Thế Lộc, Nguyễn Đăng Điệm tác giả khác (2007), Sổ tay máy xây dựng, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội [28]- Vũ Thế Lộc, Vũ Thanh Bình (1997), Máy làm đất, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội [29]- Nguyễn Thành Lương (2007), Nguyên lý động đốt trong, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [30]- Nguyễn Sỹ Ngọc, Trần Văn Dương (2006), Địa chất cơng trình, NXB Giao thơng vận tải, Hà Nội [31]- Phạm Văn Nghệ, Đỗ Đức Phúc (2003), Máy búa máy ép thủy lực, NXB Giáo dục, Hà Nội [32]- Đinh Văn Phong (2010), Mô số điều khiển hệ học, NXB Giáo dục, Hà Nội [33]- Nguyễn Phùng Quang (2005), Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 132 [34]- Đỗ Sanh (2008), Ổn định hệ động lực áp dụng kỹ thuật, NXB Bách khoa, Hà Nội [35]- Đinh Gia Tường (1995), Động lực học máy, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [36]- Nguyễn Ngọc Trung (2018), Nghiên cứu động lực học máy ép cọc thủy lực di chuyển bước thi công cơng trình xây dựng Việt Nam, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Giao thông vận tải [37]- Nguyễn Văn Vịnh (2004), Động lực học máy xây dựng xếp dỡ, Tài liệu giảng dạy Cao học chuyên ngành Máy xây dựng xếp dỡ, trường Đại học GTVT, Hà Nội [38]- Nguyễn Văn Vịnh, Nguyễn Thị Hiếu Thảo, Nguyễn Văn Thuyên (2015), Nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực dẫn động công tác máy khoan đá kiểu tuần hồn ngược, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 5-2015 [39]- Nguyễn Văn Vịnh, Nguyễn Thị Hiếu Thảo (2015), Nghiên cứu động lực học hệ xi lanh thủy lực điều khiển cần khoan máy khoan đá kiểu tuần hồn ngược, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 9-2015 [40]- Nguyễn Văn Vịnh cộng (2014-2015), Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy khoan đá gầu xoay đường kính lớn phục vụ công tác thi công cọc khoan nhồi Đề tài NCKH cấp Bộ [41]- Nguyễn Thiệu Xuân (2014), Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm máy xây dựng, NXB Xây dựng, Hà Nội [42]- Nguyễn Doãn Ý (2009), Xử lý số liệu thực nghiệm kỹ thuật, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [43]- Bộ Giao thông Vận tải (2002), Quy hoạch phát triển giao thông vận tải đường Việt Nam đến năm 2025, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội [44]- Cục Địa chất khoáng sản Việt Nam (2000), Vỏ phong hóa trầm tích địa tứ Việt Nam, Cục Địa chất, Hà Nội [45]- TCVN 4244:2005 (2005), Thiết bị nâng- Thiết kế, chế tạo kiểm tra kỹ thuật [46]- TCVN 10304:2014 (2014), Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế [47]- TCVN 12681:2019 (2019), Trang thiết bị an tồn giao thơng đường - Dải phân cách lan can phịng hộ - Kích thước hình dạng B- Các tài liệu tiếng nước 1- Tiếng Anh [48]- Kuang Hao (2001), Dynamics performance numerical simulation of hydraulic pile driver and electro - hydraulic control system design, Master thesis, Xi’an Construction technology University, China 133 [49]- Song Yonggang (2004), Research on electro – hydraulic system of hydraulic drop type piling machine, Master thesis, Chang’an University, Xi’an, China [50]- Song Yonggang, Huang Shanjing (2006), Efficiency study for hydraulic system of drop hammer type pile driver, Construction Machinery - Hydrostatics and Hydrodynamics, No37, 55-60 [51]- Shi Jijiang (2009), The electro – hydraulic design of hydraulichammer for highway guardrail, A dissertation submitted for the Degree of Master, Chang’an University, Xi’an, China [52]- Yao Qingchang, Meng Fanrong, Wang Jinxing, Gao Fei (2014), Model ZGY60 crawler type hydraulic pile driver, Products and Structures Vol.45, No5, 18-21 [53]- Hassan Mohammed Yousif, Kothapalli Ganesh (2012), Interval Type-2 fuzzy position control of electro-hydraulic actuated, International Journal of Science and Technology, No22-2012 [54]- Stefan Chwastek (2016), Montion stabiliti modal shaping for wheeled unsprung construction mashinery, Journal Automation in Construction, No71-2016 [55]- P Casoli, A Gambarotta, N Pompini, L Ricco (2016), Hybridization methodology based on DP algorithm for hydraulic mobile machinery – Application to a middle size excavator, Journal Automation in Construction, No61-2016 [56]- Gang Wang, Yuwan Cen (2011), Simulation on the Regulating Characteristics of the Pulse Modulation Hydraulic hammer, Avanced Materials Research Vol 422 (2012), pp 176 – 183 [57]- Zishan Xu, Guoping Yang (2016), Modeling and simulation of hydraulic hammer for sleeve valve [58]- Zishan Xu, Guoping Yang, Hanghang Wei, Shutao Ni (2015), Dynamic performance analysis of gas-liquyd united hydraulic hammer [59]- Hongjun Liu, Shuya Zhi (2013), The application research of the hydraulic breaking hammer [60]- Huang Lei, Yuan Genfu, Chen Xuehui (2012), Simulation analysis of certain hydraulic lifting appliance under different working condition 2- Tiếng Hungary [61]- Furesz Ferenc, Latranyi Jeno, Zalka Andras (1987), Hidraulikus rendszerek felepitese II, Budapesti muszaki egyetem mernoki tovabbkepzo intezet, Budapest 3- Tiếng Nga [62]- И.П Бородачев (1975), Справочник конструктора дорожных машин, Издательство Машностроение, Москва [63]- С.К Полянский (1995), Техническая эксплуатация машин в строительстве, Издательство Будивельник, Киев 134 [64]- Ю.П Майоров и другие (2005), Определение показательлей процеса изменения гидравлического привода с регулированием скорости обьемным способом, Издатель-ство МИМИТ, Москва [65]- Л.А Фейгин (2001), Эксплуатация строительных машин и оборудования, Издательство Строительство, Москва [66]- РД22-313-89 (1991), Методическое указание по определению экономической эффективности мелиоративной техники, Москва новой строительной, дорожной и [67]- И.Я Хархута (1990), Дорожные машины, Издательство Машиностроение, Ленинград PHỤ LỤC Các tài liệu kèm theo luận án đóng thành 02 tập: Danh mục cơng trình công bố liên quan đến luận án Phụ lục luận án, gồm phần: - Phụ lục 1: Nghiên cứu tổng quan hệ thống hộ lan máy ĐCHL đường ô tô - Phụ lục 2: Thông số kỹ thuật máy ĐCHL MHP-01 dùng để tính toán ĐLH - Phụ lục 3: Nghiên cứu ĐLH máy ĐCHL đường ô tô Việt Nam chế tạo - Phụ lục 4: Nghiên cứu thực nghiệm máy ĐCHL đường ô tô Việt Nam chế tạo ... ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -** NGUYỄN ANH NGỌC NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ KỸ THUẬT HỢP LÝ CỦA MÁY ĐĨNG CỌC HỘ LAN ĐƯỜNG Ô TÔ DO VIỆT NAM. .. dụng máy Đối tượng phạm vi nghiên cứu a Đối tượng nghiên cứu Máy ĐCHL đường ô tô Việt Nam chế tạo, cọc hộ lan, đất để thi công cọc hộ lan 2 b Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu ĐLH máy ĐCHL đường ô. .. để xác định đặc trưng dao động hệ khung sàn máy Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm xác định thông số động lực học máy đóng cọc hộ lan đường ô tô Việt Nam chế tạo Nghiên cứu thực nghiệm máy ĐCHL chế