Mms- mô men ma sát;
Mlt- mô men ma sát phát sinh do sự lệch của tải.
Sơ đồ tính tốn ĐLH cần phải thoả mãn hai yêu cầu cơ bản: phải có đơn
vị đo rõ ràng và không quá phức tạp để giảm khó khăn cho việc giải bài tốn
ĐLH [18]. Vì vậy, khi giải quyết bài toán ĐLH, sau khi xây dựng sơ đồ tổng
quát ta cần lược bỏ một số yếu tố có ảnh hưởng khơng đáng kể đến những biến
đổi ĐLH của cơ hệ để nhận được sơ đồ tính tốn đơn giản hơn nhưng vẫn phản ánh xác thực cao các tính chất vật lý cơ bản của hệ thực.
3.3.2. Xây dựng mơ hình tính tốn động lực học của tay thuỷ lực khi khởiđộng xoay cần động xoay cần
a. Một số giả thiết
Căn cứ vào yêu cầu đối với một sơ đồ tính tốn ĐLH và phạm vi
1. Khi thực hiện việc bốc dỡ gỗ, LHM được đặt trên bãi đất bằng phẳng (có độ dốc bằng 0);
2. Các lực phát sinh trong quá trình xoay cần đều nằm trong phương song song với mặt đất nên độ cứng của lốp máy kéo không ảnh hưởng nhiều
đến những biến đổi ĐLH. Vì vậy, trong sơ đồ tính tốn sẽ coi lốp của máy
kéo là vật cứng tuyệt đối.
3. Khi xoay cần, dưới tác dụng của trọng lượng bản thân của các khối
lượng và lực ly tâm, nảy sinh các dịch chuyển theo phương đứng và phương
của lực ly tâm. Các dịch chuyển đó làm cho quỹ đạo chuyển động của các khối lượng khơng phải là các đường trịn có tâm nằm trên trục quay của TTL. Tuy nhiên, các dịch chuyển nêu trên rất nhỏ vì:
Thứ nhất, vận tốc xoay cần của TTL nhỏ (1,05 rad/s [5]) nên lực ly tâm phát sinh do xoay cần là rất nhỏ, dẫn đến các dịch chuyển theo phương của lực này cũng rất nhỏ.
Thứ hai, khi làm việc LHM được đặt trên bãiđất bằng phẳng và kết cấu máy được trang bị hệ thống chân chống nên có kết cấu cứng vững. Vì thế, các
dịch chuyển theo phương thẳng đứng rất nhỏ.
Với các lý do trên, đề tài giả thiết rằng: các khối lượng khảo sát chuyển
động với qũy đạo là các đường trịn có tâm nằm trên đường tâm của trục TTL.
4. Khi xoay cần, dưới tác dụng của trọng lượng bản thân và tải, TTL bị biến dạng do uốn theo phương đứng. Vấn đề này đã có tác giả nghiên cứu nên
đề tài không đề cập đến.
5. Nếu thực hiện khởi động xoay và nâng TTL đồng thời với nhau thì khoảng cách từ toạ độ trọng tâm của các khối lượng chuyển động đến đường tâm của trụ xoay có sự thay đổi. Tuy nhiên, sự thay đổi đó là khơng đáng kể
Do đó, để khơng làm phức tạp bài tốn, trong tính tốn giả thiết quá
trình khởi động xoay và nâng TTL được tiến hành độc lập với nhau. Tức là, tất cả các xi-lanh thuỷ lực được giữ ở những vị trí cố định nên trong tính tốn có thể coi chúng là các chi tiết cứng.
6. Trước khi khởi động xoay cần, gỗ đã được giữ cố định với ngoạm
nên ta coi gỗ và ngoạm là một khối lượng được treo tại đầu cẳng tay. Khi xoay cần, dưới tác dụng của lực quán tính làm ngoạm và tải bị lệch đi một góc so với mặt phẳng thẳng đứng qua đường tâm của TTL. Hiện tượng ngoạm và tải bị lệch làm nảy sinh một mơ-men có tác dụng cản trở chuyển động xoay. Tuy nhiên, khoảng cách từ trọng tâm của ngoạm và tải đến đầu cẳng tay nhỏ và vận tóc xoay cần cũng nhỏ nên góc lệch nêu trên khơng đáng kể. Vì vậy, trong tính tốn khơng kể đến mơ men phát sinh do sự lệch của ngoạm và tải.
7. Các phần tử dẫn động thuỷ lực tham gia chuyển động có khối lượng nhỏ hơn rất nhiều so với khối lượng của TTL nên được bỏ qua trong q trình tính tốn.
8. Khi xoay cần với tốc độ nhỏ và TTL có diện tích chắn gió nhỏ nên có thể bỏ qua lực cản của khơng khí và giả thiết khơng có gió - áp lực của gió (khơng khí) theo mọi phương đều bằng không.
b. Kiểm tra khả năng ổn định ngang của đầu máy khi xoay cần
Trong quá trình xoay cần, lực quán tính do chuyển động của TTL có thể là nguyên nhân gây lên dao động ngang của đầu máy làm ảnh hưởng đến
những biến đổi ĐLH của TTL. Để khẳng định hay phủ định điều này, chúng ta cần kiểm tra khả năng ổn định ngang của đầu máy.
TTL có hai chế độ khởi động xoay cần là có tải và không tải. Dễ dàng nhận thấy rằng mô-men quán tính của TTL ở chế độ có tải lớn hơn ở chế độ
khơng tải. Vì thế, khả năng ổn định ngang ở chế độ có tải kém hơn ở chế độ khơng tải. Dưới đây ta kiểm tra tính ổn định ngang của đầu máy ở chế độ khởi
động xoay cần có tải.
Trong q trình làm việc, TTL thường khởi động xoay cần (có tải) tại vị trí lệch so với mặt phẳng thẳng đứng qua trục dọc máy kéo một góc γ = 300. Tại vị trí đó, nếu đầu máy có dao động ngang thì nó sẽ dao động quanh một chân chống (điểm O trên hình 3-2). Sơ đồ kiểm tra ổn định ngang của đầu
máy như sau:
Hình 3-7: Sơ đồ kiểm tra khả năng ổn định ngang của đầu máy
* Tính mơ men gây nên dịch chuyển ngang của đầu máy khi xoay cần:
Tác nhân gây nên dịch chuyển ngang của đầu máy là mô-men của lực qn tính của TTL (Mqt):
Mqt= l3.Fqt, Nm (3-18)
Trong đó:
l3 - khoảng cách từ chân chống đến trọng tâm của tồn bộ TTL cùng tải, m;
Fqt- lực qn tính của tồn bộ TTL cùng tải, N. Ta có: lT l S l3 Fqt F1 F2 F4 F3 l4 l5 l6 l7 O γ l2 l1 l8 F6 lc
với:a - gia tốc dài của trọng tâm toàn bộ TTL cùng tải, m/s2.
m1- khối lượng toàn bộ TTL cùng tải,m1= 720kg.
ε- gia tốcgóc của TTL khi xoay cần, rad/s. và: l3= l2–l1
với:l2- khoảng cách từ tâm trụ đến trong tâm toàn bộ TTL cùng tải, m;
l1- khoảng cách từ tâm trụ đến chân chống, m. Suy ra:
Mqt= m1.(l2-l1)3.ε2, Nm (3-20)
Tại vị trí TTL đạt tầm vươn tối đa, bảng 3-1 đã xácđịnh được toạ độ trọng
tâm của toàn bộ TTL cùng tải theo phương x (của Coordinate System1) là
1,832m, đó chính là l2. Theo [5] ta có: l1= 1,2m và ε= 1,175rad/s. Thay vào (3-20) ta có:
Mqt= 258 Nm.
* Tính mơ-men giữ:
Tác nhân giữ khơng cho đầu máy dao động là mô-men của lực ma sát giữa các lốp xe với đất (Mgiu), từ hình 3-7 ta có:
2 2 2 2 5 6 1 5 6 2 2 2 2 2 4 7 3 4 7 4 6 2 . . . 2 . . giu T S c M l l l F l l F l l F l l l F l F (3-21) Trong đó:
F1, F2, F3, F4- lực ma sát giữa các lốp của máy kéo với đất, N;
lS- chiều dài bán trục sau, lS= 0,513m;
l4, l5, l6, l7,lc - như hình 3-2, theo [5]: l4 = 1,4m; l5= 2,8m; l6 = 0,3m; l7= 0,287m; lc=1.2m. Ta có: F1= fb.N1, N (3-22) F2= fb.N2, N (3-23) F3= fb.N3, N (3-24) F4= fb.N4, N (3-25) F5= f’.N5, N (3-26) Trong đó:
f - hệ số bám của lốp xe, theo [3], với đất: fb = 0,2 ÷ 0,4, trong đề tài
lấyfb= 0,2;
f’- hệ số ma sát giữa thép và đất, f’= 0,7;
N1, N2, N3, N4- áp lực của LHM tác dụng lên đất tại các lốp,N.
Thay (3-22), (3-23), (3-24), (3-25) và (3-26) vào (3-21), ta có: 2 2 2 2 5 6 1 5 6 2 2 2 2 2 4 7 3 4 7 4 6 2 . . . 2 . . . . giu T S c M l l l N l l N l l N l l l N f f l N (3-27)
Tiến hành xây dựng mơ hình LHM trong SolidWorks rồi nhập vào Adams. Sử dụng chức năng mô phỏng tĩnh học (Static) của Adams, ta dễ dàng
xác định được N1, N2, N3, N4 và N6 (Phụ lục 04). Thay N1, N2, N3 N4 và N6
vào (3-27) ta có:
Mgiu = 9972.2 N
Kết quả cho thấy: Mgiu > Mqt. Tức là, khi khởi động xoay cần, đầu
máy khơng bị dao động ngang. Vì vậy, ta có thể coi TTL được đặt lên một
c. Mơ hình tính tốnđộng lực họcthu gọn
Căn cứ vào sơ đồ tính tốn tổng qt, các giả thiết và kết quả của bài
toán ổn định ngang của đầu máy, đề tài xây dựng sơ đồ tính tốn ĐLH thu
gọn của TTL khi khởi động xoay cần như hình 3-8:
Trong sơ đồ:
I1- MMQT của trụ xoay;
I2 - MMQT của TTL (gồm cánh tay, cẳng tay và các xi-lanh);
I3- MMQT của cụm ngoạm và gỗ;
c12-độ cứng qui đổi của trụ xoay;
c23-độ cứng qui đổi của TTL;
Mkd- mô men kích động xoay cần;
Mms - mơ men của lực ma sát;
φ1,φ2,φ3- các toạ độ suy rộng của hệ. Hình 3-8: Sơ đồ tính tốn ĐLH