Đối với các phương pháp truyền thống, việc xác định toạ độ trọng tâm (TĐTT) và mô-men quán tính (MMQT) thường sử dụng các phương pháp
trong cơ học hoặc thực nghiệm. Các phương pháp nêu trên sẽ vấp phải rất
nhiều khó khăn khi gặp các chi tiết có cấu tạo, hình dáng phức tạp hoặc khối
lượng lớn. Ngày nay, với sự trợ giúp của máy tính, ta có thể giải quyết vấn đề
trên một cách dễ dàng thông qua các phần mềm ứng dụng. Dưới đây đề tài trình bày phương pháp sử dụng phần mền SolidWorks để xác định TĐTT và MMQT của các khối lượng tham gia chuyển động quay.
Trước tiên, ta xây dựng mơ hình 3D của các khối lượng trong
SolidWorks. Qua tìm hiểu cấu tạo của TTL theo [5], sử dụng các lệnh vẽ của SolidWorks tôi dựng được mơ hình 3D các khối lượng của TTL như sau:
Ghế ngồi và đối trọng Các xi - lanh nâng hạ cánh tay
Xi - lanh co duỗi cẳng tay
Cụm ngoạm và gỗ Các chốt
Hình 3-1: Mơ hình 3D các khối lượng tham gia chuyển động khi xoay cần
Vật liệu chế tạo các chi tiết của TTL là thép CT5. Để gán vật liệu cho các chi tiết, trong SolidWorks ta thực hiện các thao tác sau:
- Bằng lệnh Tools/COSMOSXpress, máy sẽ hiện lên hộp thoại COSMOSXpress.
- Thoát khỏi hộp thoại COSMOSXpress bằng lệnh Close, lựa chọn “yes” khi máy hỏi có ghi lại sự gán vật liệu cho chi tiết không.
Để gán vật liệu cho khúc gỗ ta thực hiện các thao tác tương tự nhưng
chọn vật liệu là Woods/Beech (gỗ/sồi). [8]
Sau khi dựng được mơ hình 3D và gán vật liệu cho các khối lượng ta tiến hành lắp ghép chúng lại với nhau theo đúng thiết kế. Trong SolidWorks, việc lắp ghép các chi tiết được thực hiện một cách dễ dàng nhờ lệnh Mate với đầy đủ các ràng buộc song song (Parallel), vng góc (Perpendicular), tiếp xúc (Tangent), đồng tâm (Concentric), khoảng cách (Distance), góc (Angle), trùng hợp (Coincident). Kết quả lắp nghép TTL
được thể hiện trên hình 3-2.
Hình 3-2: Mơ hình lắp nghép TTL trong SolidWorks
Với mơ hình đã dựng được, SolidWorks sẽ tự động tính tốn MMQT, TĐTT và khối lượng của từng chi tiết, một cụm chi tiết hoặc của cả mơ hình
SolidWorks tính theo hệ trục toạ độ mặc định (Default). Thông thường hệ trục toạ độ Default không trùng với mong muốn của người sử dụng. Để giải quyết mâu thuẫn này, SolidWorks cho phép người sử dụng lậpcác hệ toạ độ tại những vị trí bất kỳ theo ý muốn. Trong đề tài, cần xác định MMQT và TĐTT của các khối lượng đối với trục xoay của cần. Vì vậy, tơi lập hệ trục toạ độ vng góc 0xyz với: 0 là điểm thấp nhất trên đường tâm củatrục xoay, trục x nằm trên mặt phẳng dọc trục máy kéo và song song với mặt đất, trục y trùng với đường tâm của trục xoay, trục z vng góc với mặt phẳng dọc trục máy kéo(hệ Coordinate System1 trong hình hình 3-2).
Với hệ trục toạ độ đã chọn như trên và ở vị trí TTL có tầm vươn tối đa ta sẽ nhận được kết quả tính tốn MMQT và TĐTT của các khối lượng từ SolidWorks bằng lệnh Tools/Mass Properties. Bảng 3-1 liệt kê các thông số cần thiết cho tính tốn của đề tài, kết quả chi tiết được thể hiện trong phụ lục 02.
Bảng 3-1: MMQT và TĐTT của các khối lượng ở tầm vương tối đa
TT Chi tiết/ Cụm chi tiết
MMQT
(đối với trục 0y,
kg.m2)
TĐTT
(m)
1
Cụm khối lượng 1, gồm: ghế ngồi, đối trọng và người điều khiển (I1) 58.039 X = -0.508 Y = 1.163 Z = 0 2 Cụm khối lượng 2, gồm: cánh
tay, cẳng tay và các xi lanh (I2) 888.579
X = 1.378Y = 2.014 Y = 2.014 Z = 0.001
3 Cụm khối lượng 3, gồm: ngoạm
và gỗ (I3) 4216.998 X = 4.074 Y = 0.797 Z = 0.005 4 Toàn bộ TTL và gỗ (I) 5130.783 X = 1.832 Y = 1.396 Z = 0.002