- Nghiên cứu tổng quan bằng phương pháp thu thập thông tin từ mạng Internet, đọc và sưu tập các tài liệu, tạp chí chuyên ngành, các đề tài luận văn tốt nghiệp cao học của khoá trước, các đề tài luận án tiến sỹ,…đặc biệt là kết quả của đề tài nhánh cấp nhà nước KC - 07 – 26 - 05
- Sử dụng các lệnh trong môi trường Part của phần mềm Solidworks để xây dựng mô hình 3D của tay thuỷ lực.
- Sử dụng các lệnh trong môi trường Assembly của phần mềm Solidworks để lắp ráp và mô phỏng tháo, lắp các chi tiết, các cụm chi tiết của TTL.
- Ứng dụng Cosmos Motion để mô phỏng hoạt động khi làm việc của tay bốc thuỷ lực bốc dỡ gỗ lắp trên máy kéo Shibaura SD 2843.
- Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn với Cosmos Analysis Wizard trong Solidworks để khảo sát ứng suất, biến dạng.
- So sánh các kết quả ở các biểu đồ vừa khảo sát với các kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã có ở đồ thị.
Chương 3
XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3D CỦA TAY THUỶ LỰC BỐC DỠ GỖ 3.1. Xây dựng mô hình 3D của tay thuỷ lực lắp trên máy kéo Shibaura SD 2843.
Để xây dựng mô hình 3D các chi tiết của tay thuỷ lực tôi sử dụng phần mềm Solidworks 2007. Trước hết cần thiết lập môi trường vẽ phác với trình tự các bước như sau:
Khởi động phần mềm Solidworks. Khi giao diện màn hình của
Solidworks xuất hiện, nhắp chọn New trên thanh công cụ (hoặc chọn file > New), khi hộp thoại New Solidworks Document xuất hiện với ba biểu tương là Part, Assembly, và Drawing. Để vẽ phác ta chọn biểu tượng bản vẽ Part, sau
đó nhắp Ok thì màn hình quan sát bản vẽ xuất hiện. Ta tiến hành chọn mặt
phẳng để vẽ bằng cách nhấp Sketch trên thanh công cụ Sketch hoặc chọn Insert > Sketch. Môi trường vẽ phác xuất hiện ba mặt phẳng là Pront Plane, Top Plane, Right Plane, ta có thể chọn một trong ba mặt phẳng để vẽ phác bằng cách nhắp chuột vào mặt phẳng đó. Nhưng trước khi vẽ ta phải tạo lưới và chọn đơn vị đo cho bản vẽ. Để làm việc này ta nhấp Grid trên thanh công cụ
Sketch (hoặc chọn Tools > Options). Hộp thoại Options xuất hiện, chọn Tab Document sau đó chọn Grid/Snap để tạo lưới và khả năng bắt điểm cho bản
vẽ, chọn Units để xác định đơn vị đo cho bản vẽ.
Sau khi thiết lập môi trường vẽ phác xong ta có thể tiến hành vẽ phác các biên dạng với các lệnh trên thanh công cụ như: line, Circle, Rectangle, Centerpoint Arc, Tangent Arc, 3 point Arc, Center line, Spline,… sau đó dùng
các lệnh Extrude, Cut, chamfer, Fillet, ….để tạo ra các mô hình 3D của từng chi tiết của TTL.
3.1.1. Xây dựng mô hình 3D các chi tiết của tay bốc thuỷ lực.
Tấm đỡ và bệ đỡ của Tay thuỷ lực cùng với khung chữ A của tời được lắp với thân cầu sau máy kéo Shibaura bằng 8 bu lông. Tấm đỡ ngoài việc dùng để lắp tời kéo gỗ, khi lắp TTL nó còn dùng để lắp đế của bơm thuỷ lực. Khung chữ A ngoài nhiệm vụ để lắp các ròng rọc dẫn hướng cho tời cáp còn là giá để lắp đế trụ quay của TTL. Đế này được lắp vào khung bằng 6 bu lông. Đế đỡ trụ quay có kết cấu hàn gồm tấm dưới có 6 lỗ để lắp với khung, phần lắp ổ đỡ dưới và ổ đỡ trên, 4 gân chịu lực. Trụ quay của TTL là một trục bậc quay trong các ổ đỡ dưới và ổ đỡ trên. Đầu dưới của trụ quay xuyên qua tấm đỡ được lắp với đĩa xích bị động của cơ cấu quay. Đầu trên trụ quay hàn cứng với đĩa. Đĩa này truyền áp lực thẳng đứng lên mặt trên của đế đỡ trụ. Mặt trên của đĩa hàn cứng hai tấm đứng 9. Phần dưới của hai tấm đứng có lỗ và được lắp với chốt xuyên ngang, hai đầu của chốt này lắp với đầu dưới của hai xilanh thuỷ lực 8 nâng hạ cánh tay 7. Đầu trên của của hai tấm đứng 9 có lỗ xuyên ngang để lắp chốt nối khớp với cánh tay 7 và khung của ghế ngôi. Trên cánh tay 7 có hai chốt lắp với đầu hai cần pitông của hai xilanh 8 nâng hạ cánh tay. Đầu của cánh tay 7 có lỗ xuyên ngang để lắp chốt nối khớp với cẳng tay 5. Cẳng tay này co, duỗi được là nhờ xilanh thuỷ lực 6, xilanh này vừa nối khớp với cánh tay 7, vừa nối khớp với một đầu cẳng tay 5. Đầu kia của cẳng tay 5 nối khớp với ngoạm qua khâu nối có khớp cầu 4. Nhờ vậy ở các chế độ vươn khác nhau của TTL ngoạm luôn ở thế thẳng đứng. Ngoạm gỗ còn hai bộ càng ngoạm kép 1 nối khớp với thân. Càng ngoạm đóng mở được là nhờ xilanh tuỷ lực 2. TTL được trang bị cơ cấu quay để nó có thể quay sang hai phía một góc 60 độ kể từ mặt phẳng đối xứng dọc khi bốc dỡ gỗ và có thể quay 180 độ về phía trước máy kéo khi ở thế vận chuyển. Cơ cấu quay gồm động cơ thuỷ lực, các bộ truyền xích và hộp giảm tốc trục vít- bánh vít. Trụ quay của TTL quay được nhờ dẫn động từ động cơ thuỷ lực, qua bộ truyền xích đơn, qua hộp giảm tốc trục vít bánh vít, qua bộ truyền xích đôi. Để giảm tải trọng ngang lên các ổ đỡ dưới và ổ đỡ trên của trụ quay, ghế ngồi của người điều khiển 10 và đối trọng 11 được lắp về phía đối diện với TTL. Để
tăng khả năng chống lật tay thuỷ lực có thêm hai bộ chân chống đông cơ, hai bộ chân chống này nối khớp với khung máy.
3.1.1.1. Xây dựng mô hình hình học cẳng tay của TTL
Cẳng tay thuỷ lực có cấu tạo gồm các tấm kim loại được cắt và hàn lại với nhau. Trên cơ sở tham khảo tài liệu thiết kế của đề tài KC-07-26, bằng phần mềm Solidworks tôi xây dựng cấu trúc phân mảnh của cẳng TTL như hình 3.2:
Tấm dưới cẳng tay Tấm trên cẳng tay
Tấm bên cẳng tay Tấm bắt cánh tay và cẳng tay
Để xây dựng cấu trúc phân mảnh của cẳng TTL như trên trước hết ta khởi động chương trình Solidworks. Từ menu File chọn New để tạo bản vẽ
mới, khi đó hộp thoại New Solidworks xuất hiện. Ta vào môi trường vẽ phác (Part), sau đó vẽ phác các biên dạng theo kích thước của bản thiết kế 2D. Để vẽ các tấm kim loại đơn lẻ của cẳng TTL như trên tôi dùng các lệnh trên thanh công cụ như: line, Fillet, Extrude, Cirde, Cut – Extrude. Các chi tiết tạo ra được ghi thành một file có phần mở rộng là “*.Sldprt”. Sau đó tôi tiến hành lắp ráp các chi tiết cẳng TTL, các bước lắp ráp được tiến hành như sau:
Khởi động chương trình Solidworks. Từ menu File chọn New để tạo
bản vẽ mới, khi đó hộp thoại New Solidworks xuất hiện. Ta chọn Asembly và nhấn Ok. Ta nhấp chọn Browse trong hộp thoại Insert Compoment sẽ xuất
hiện thư mục chứa các chi tiết của cẳng TTL trước đó. Chọn chi tiết và nhấn Open khi đó chi tiết sẽ xuất hiện và ta tiến hành chọn một điểm để đặt các chi tiết đó, tiến hành chọn lần lượt với các chi tiết còn lại. Sau khi đã lấy hết các chi tiết của cẳng tay ra ta chọn Insert>Mate để lắp ráp chúng, kết quả ta có cẳng tay thuỷ lực như hình 3.3:
Hình 3.3. Cẳng tay của tay thuỷ lực
3.1.1.2. Xây dựng mô hình hình học cánh tay của TTL
Tương tự như cẳng tay thuỷ lực, cánh tay thuỷ lực cũng có cấu tạo gồm các tấm kim loại được cắt và hàn lại với nhau. Bằng phần mềm Solidworkd và
thực hiện các bước tương tự như đã làm với cẳng tay thuỷ lực tôi đã xây dựng được cấu trúc phân mảnh và cả cánh tay thuỷ lực như hình 3.4.
Tấm dưới cánh tay
Tấm trên cánh tay Tấm bên cánh tay
Hình 3.4. Cấu trúc phân mảnh của cánh tay thuỷ lực
Để xây dựng cấu trúc phân mảnh của cánh TTL như trên trước hết ta khởi động chương trình Solidworks. Từ menu File chọn New để tạo bản vẽ
mới, khi đó hộp thoại New Solidworks xuất hiện. Ta vào môi trường vẽ phác (Part), sau đó vẽ phác các biên dạng theo kích thước của bản thiết kế 2D. Để vẽ các tấm kim loại đơn lẻ của cánh TTL như trên tôi dùng các lệnh trên thanh công cụ như: line, Fillet, Extrude, Circle, Cut – Extrude. Các chi tiết
tạo ra được ghi thành một file có phần mở rộng là “*.Sldprt”. Sau đó tôi tiến hành lắp ráp các chi tiết cẳng TTL, các bước lắp ráp được tiến hành như sau:
Khởi động chương trình Solidworks. Từ menu File chọn New để tạo
bản vẽ mới, khi đó hộp thoại New Solidworks xuất hiện. Ta chọn Asembly và nhấn Ok. Ta nhấp chọn Browse trong hộp thoại Insert Compoment sẽ xuất
hiện thư mục chứa các chi tiết của cánh TTL trước đó. Chọn chi tiết và nhấn Open khi đó chi tiết sẽ xuất hiện và ta tiến hành chọn một điểm để đặt các chi tiết đó, tiến hành chọn lần lượt với các chi tiết còn lại. Sau khi đã lấy hết các chi tiết của cánh tay ra ta chọn Insert>Mate để lắp ráp, kết quả ta có cánh tay như hình 3.5.
Hình 3.5. Cánh tay của tay thuỷ lực
3.1.1.3. Xây dựng mô hình hình học trụ quay của TTL
Trụ quay của TTL là một trục bậc quay trong các ổ đỡ dưới và ổ đỡ trên. Đầu dưới của trụ quay xuyên qua tấm đỡ được lắp với đĩa xích bị động của cơ cấu quay. Đầu trên trụ quay hàn cứng với đĩa. Đĩa này truyền áp lực thẳng đứng lên mặt trên của đế đỡ trụ. Mặt trên của đĩa hàn cứng hai tấm đứng 9. Phần dưới của hai tấm đứng có lỗ và được lắp với chốt xuyên ngang, hai đầu của chốt này lắp với đầu dưới của hai xilanh thuỷ lực nâng hạ cánh tay. Đầu trên của của hai tấm đứng có lỗ xuyên ngang để lắp chốt nối khớp
với cánh tay và khung của ghế ngôi. Đế đỡ trụ quay có kết cấu hàn gồm tấm dưới có 6 lỗ để lắp với khung, phần lắp ổ đỡ dưới và ổ đỡ trên. Để đảm bảo độ cứng vững trong quá trình làm việc, phần cố định của trụ được tăng cường cứng bởi 4 gân trụ.
Bằng phần mềm Solidworkd với các lệnh trên thanh công cụ tôi đã xây dựng mô hình 3D của các bộ phận của trụ quay như hình 3.6.
Hình 3.6. Cấu trúc phân mảnh của trụ quay
Để xây dựng cấu trúc phân mảnh của trụ quay TTL như trên trước hết ta khởi động chương trình Solidworks. Từ menu File chọn New để tạo bản vẽ
mới, khi đó hộp thoại New Solidworks xuất hiện. Ta vào môi trường vẽ phác (Part), sau đó vẽ phác các biên dạng theo kích thước của bản thiết kế 2D. Để vẽ các tấm kim loại đơn lẻ của trụ quay TTL như trên tôi dùng các lệnh trên thanh công cụ như: line, Fillet, Extrude, Circle, Cut – Extrude. Các chi tiết tạo ra
được ghi thành một file có phần mở rộng là “*.Sldprt”. Sau đó tôi tiến hành lắp ráp các chi tiết trụ quay TTL, các bước lắp ráp được tiến hành như sau:
Khởi động chương trình Solidworks. Từ menu File chọn New để tạo bản vẽ mới, khi đó hộp thoại New Solidworks xuất hiện. Ta chọn Asembly và nhấn
Ok. Ta nhấp chọn Browse trong hộp thoại Insert Compoment sẽ xuất hiện thư
mục chứa các chi tiết của trụ quay TTL trước đó. Chọn chi tiết và nhấn Open khi đó chi tiết sẽ xuất hiện và ta tiến hành chọn một điểm để đặt các chi tiết đó, tiến hành chọn lần lượt với các chi tiết còn lại. Sau khi đã lấy hết các chi tiết của trụ quay ra ta chọn Insert>Mate để lắp ráp chúng, ta có trụ quay tay thuỷ lực như hình 3.7.
Hình 3.7. Trụ quay
3.1.1.4. Xây dựng mô hình hình học cụm ngoạm của TTL
Tương tự như các bộ phận khác của tay thuỷ lực, cụm ngoạm của tay thuỷ lực cũng có cấu tạo gồm các chi tiết là các tấm kim loại được cắt và hàn lại với nhau. Bằng phần mềm Solidworkd và thực hiện các bước tương tự như đã làm với các chi tiết khác ở trên tôi đã xây dựng được cấu trúc phân mảnh các chi tiết của cụm ngoạm tay thuỷ lực như sau:
Để xây dựng cấu trúc phân mảnh của cụm ngoạm TTL như trên trước hết ta khởi động chương trình Solidworks. Từ menu File chọn New để tạo bản vẽ mới, khi đó hộp thoại New Solidworks xuất hiện. Ta vào môi trường vẽ phác (Part), sau đó vẽ phác các biên dạng theo kích thước của bản thiết kế
2D. Để vẽ các tấm kim loại đơn lẻ của cụm ngoạm TTL như trên tôi dùng các lệnh trên thanh công cụ như: line, Fillet, Extrude, Circle, Cut – Extrude.
Các chi tiết tạo ra được ghi thành một file có phần mở rộng là “*.Sldprt” như hình 3.8.
Càng ngoạm Tấm lắp càng ngoạm Tấm lắp xilanh ngoạm
Càng chữ U Ống nối Xilanh càng ngoạm
Hình 3.8. Cấu trúc phân mảnh của cụm ngoạm
Sau khi đã xây dựng xong mô hình 3D của các tấm kim loại đơn lẻ của cụm ngoạm TTL tôi tiến hành lắp ráp các chi tiết cụm ngoạm TTL, các bước lắp ráp được tiến hành như sau:
Khởi động chương trình Solidworks. Từ menu File chọn New để tạo bản vẽ mới, khi đó hộp thoại New Solidworks xuất hiện. Ta chọn
Asembly và nhấn Ok. Ta nhấp chọn Browse trong hộp thoại Insert Compoment sẽ xuất hiện thư mục chứa các chi tiết của cụm ngoạm TTL
trước đó. Chọn chi tiết và nhấn Open khi đó chi tiết sẽ xuất hiện và ta tiến hành chọn một điểm để đặt các chi tiết đó, tiến hành chọn lần lượt với các chi tiết còn lại. Sau khi đã lấy hết các chi tiết của cụm ngoạm ra ta chọn
Insert>Mate để lắp ráp chúng, kết quả ta có cụm ngoạm tay thuỷ lực như
hình 3.9.
Hình 3.9. Cụm ngoạm
3.1.1.5. Xây dựng mô hình hình học ghế ngồi của TTL
Tương tự như các bộ phận khác của tay thuỷ lực, ghế ngồi lắp trên tay thuỷ lực cũng có cấu tạo gồm các chi tiết là các tấm kim loại được cắt và hàn lại với nhau. Bằng phần mềm Solidworkd và thực hiện các bước tương tự như đã làm với các chi tiết khác ở trên tôi đã xây dựng được cấu truc phân mảnh các chi tiết của ghế ngồi như sau:
động chương trình Solidworks. Từ menu File chọn New để tạo bản vẽ mới, khi đó hộp thoại New Solidworks xuất hiện. Ta vào môi trường vẽ phác (Part), sau đó vẽ phác các biên dạng theo kích thước của bản thiết kế 2D. Để vẽ các tấm kim loại đơn lẻ của ghế ngồi như trên tôi dùng các lệnh trên thanh công cụ như:
line, Fillet, Extrude, Circle, Cut – Extrude. Các chi tiết tạo ra được ghi thành
một file có phần mở rộng là “*.Sldprt”. Sau đó tôi tiến hành lắp ráp các chi tiết ghế ngồi, các bước lắp ráp được tiến hành như sau:
Khởi động chương trình Solidworks. Từ menu File chọn New để tạo
bản vẽ mới, khi đó hộp thoại New Solidworks xuất hiện. Ta chọn Asembly và nhấn Ok. Ta nhấp chọn Browse trong hộp thoại Insert Compoment sẽ xuất
hiện thư mục chứa các chi tiết của ghế ngồi trước đó. Chọn chi tiết và nhấn Open khi đó chi tiết sẽ xuất hiện và ta tiến hành chọn một điểm để đặt các chi tiết đó, tiến hành chọn lần lượt với các chi tiết còn lại. Sau khi đã lấy hết các chi tiết của ghế ngồi ra ta chọn Insert>Mate để lắp ráp chúng, kết quả ta có ghế ngồi lắp trên tay thuỷ lực như hình 3.10.
3.1.1.6. Xây dựng mô hình hình học các loại xi lanh của TTL