Chuyển vị và ứng suất tương đương của trụ quay của tay thuỷ lực được tính tốn bằng phương pháp PTHH và phần mềm ANSYS, kết quả tính tốn được mơ tả như sau: Trụ quay bị biến dạng nhiều ở hai tấm kim loại đứng; Ứng suất tương đương lớn ở phần tiếp giáp giữa tấm kim loại đứng và đĩa trên của trụ quay.
* Ứng suất và biến dạng của trụ quay cho trường hợp tải trọng tĩnh:
Bằng phần mềm ANSYS tơi đã tính tốn được ứng suất và biến dạng của trụ quay cho trường hợp tải trọng tĩnh với kết quả như sau (hình 4.17 và hình 4.18):
Hình4.17. Chuyển vị của trụ quay tay thuỷ lực dạng đồ hoạ trong trường hợp tải trọng tĩnh
Hình4.18. Ứng suất tương đương dạng đồ hoạ của trụ quay của tay thuỷ lực trong trường hợp tải trọng tĩnh
Kết quả tính tốn cho thấy:
Chuyển vị lớn nhất (DMX): 0,393.10-3 m.
Vị trí có ứng suất lớn nhất có giá trị δe= 0,269. 109 N/m2. Tuy nhiên, đây là giá trị ứng suất cục bộ. Ứng suất tương đương lớn nhất cần quan tâm của trụ quay có giá trị bằng δe= 0.120. 109 (N/m2)
Đối với vật liệu thép thì giới hạn về ứng suất được xem là an toàn nếu: δe ≤ δy
δy- Ứng suất giới hạn bền của vật liệu.
Ứng suất giới hạn bền của vật liệu dùng chế tạo trụ quay là δy=320.106(N/m2).
Như vậy, trong trường hợp tải trọng tĩnh trụ quay đủ bền với hệ số an toàn n = 320.106/0,120. 109 = 2,67.
* Ứng suất và biến dạng của trụ quay ở giai đoạn bắt đầu nâng tải:
Bằng phần mềm ANSYS tơi đã tính tốn được ứng suất và biến dạng của trụ quay ở giai đoạn TTL bắt đầu nâng tải với kết quả như sau:
Hình4.19. Chuyển vị của trụ quay dạng đồ hoạ
Hình4.20. Ứng suất tương đương dạng đồ hoạ của trụ quay
Chuyển vị lớn nhất (DMX): 0,655.10-3 m. Kết quả chuyển vị dạng số liệu liệt kê theo node của trụ quay khi TTL bắt đầu hạ tải xem trong phụ lục 4.
Vị trí có ứng suất lớn nhất tại node 1682 có giá trị δe= 0,448. 109 N/m2. Tuy nhiên, đây là giá trị ứng suất cục bộ. Ứng suất tương đương lớn nhất cần quan tâm của trụ quay có giá trị bằng δe= 0.249. 109. Ứng suất dạng số liệu liệt kê theo node của trụ quay thể hiện trong phụ lục 4.
Như vậy, trong trường hợp TTL bắt đầu hạ tải trụ quay đủ bền với hệ số an toàn n= 320.106/0,249. 109 = 1,28.
* Ứng suất và biến dạng của trụ quay ở giai đoạn hạ tải và phanh:
Bằng phần mềm ANSYS tơi đã tính tốn được ứng suất và biến dạng của trụ quay ở giai đoạn TTL hạ tải và phanh với kết quả như sau (hình 4.21 và hình 4.22):
Hình4.21. Chuyển vị của trụ quay dạng đồ hoạ ở giai đoạn hạ tải và phanh
Hình4.22. Ứng suất tương đương dạng đồ hoạ của trụ quay ở giai đoạn hạ tải và phanh
Kết quả tính tốn cho thấy:
Chuyển vị lớn nhất (DMX): 0,744.10-3 m. Kết quả chuyển vị dạng số liệu liệt kê theo node của trụ quay ở giai đoạn TTL hạ tải và phanh xem trong phụ lục 4.
Vị trí có ứng suất lớn nhất có giá trị δe= 0,510. 109 N/m2. Tuy nhiên, đây là giá trị ứng suất cục bộ. Ứng suất tương đương lớn nhất cần quan tâm của trụ quay có giá trị bằng δe= 0.283. 109 Ứng suất dạng số liệu liệt kê theo node của trụ quay ở giai đoạn TTL hạ tải và phanh dạng số liệu liệt kê theo node của trụ quay ở giai đoạn TTL hạ tải và phanh của trụ quay thể hiện trong phụ lục 4.
Như vậy, trong trường hợp TTL hạ tải và phanh trụ quay đủ bền với hệ số an toàn n=320.106/0,283. 109 = 1,13.
Bằng phần mềm ANSYS tơi đã tính tốn được ứng suất và biến dạng của trụ quay ở giai đoạn TTL bắt đầu xoay với kết quả như sau (hình 4.23 và hình 4.24):
Hình4.23. Chuyển vị của trụ quay dạng đồ hoạ
Kết quả tính tốn cho thấy:
Chuyển vị lớn nhất (DMX): 0,651.10-3 m. Kết quả chuyển vị dạng số liệu liệt kê theo node của trụ quay ở giai đoạn TTL bắt đầu xoay xem trong phụ lục 4. Vị trí có ứng suất lớn nhất có giá trị δe= 0,446. 109 N/m2. Tuy nhiên, đây là giá trị ứng suất cục bộ. Ứng suất tương đương lớn nhất cần quan tâm của trụ quay có giá trị bằng δe= 0.248. 109. Ứng suất của trụ quay dạng số liệu liệt kê theo node của trụ quay ở giai đoạn TTL bắt đầu xoay thể hiện trong phụ lục 4.
Như vậy trong trường hợp TTL bắt đầu xoay trụ quay bền với hệ số an toàn n=320.106 /0,248. 109 = 1,29.
Kết luận chương 4:
1. Khi TTL làm việc trong giai đoạn quá độ, các chi tiết cấu thành nên TTL (cẳng tay của TTL, cánh tay của TTL, trụ quay của TTL) có chuyển vị (bị biến dạng) và ứng suất lớn nhất ở giai đoạn TTL hạ tải và phanh.
2. Kết quả tính tốn ứng suất và biến dạng của cẳng tay thuỷ lực cho thấy: Chuyển vị tăng dần từ phía đầu cần liên kết với cánh tay của TTL tới đầu cần liên kết với ngoạm. Ứng suất lớn nhất nằm ở vùng giữa của cẳng tay thuỷ lực, cận khớp trụ nối với cánh tay thuỷ lực.
3. Kết quả tính tốn ứng suất và biến dạng của cánh tay thuỷ lực cho thấy: Chuyển vị tăng dần từ phía đầu cần liên kết với trụ quay tới đầu cần liên kết với cẳng tay. Khu vực chịu ứng suất tương đương (Von Mises Stress) lớn nằm ở vùng giữa của cánh tay thuỷ lực.
- Kết quả tính tốn ứng suất và biến dạng của trụ quay cho thấy: Trụ quay bị biến dạng nhiều ở hai tấm kim loại đứng. Ứng suất tương đương lớn ở phần tiếp giáp giữa tấm kim loại đứng và đĩa trên của trụ quay.
4. Trong quá trình TTL làm việc ở giai đoạn quá độ, trụ quay của TTL là bộ phận bị biến dạng (chuyển vị) và có ứng suất lớn hơn so với cẳng tay và cánh tay của TTL. Theo điều kiện bền ta thấy, các chi tiết chính của TTL đã được khảo sát đều đủ bền. Tuy nhiên hệ số an tồn của chúng khơng cao.
Từ kết quả trên cho thấy, trong các giai đoạn quá độ (bắt đầu nâng tải, hạ tải và phanh, bắt đầu xoay) thì trường hợp TTL làm việc ở giai đoạn hạ tải và phanh sẽ bị biến dạng và có ứng suất lớn nhất. Điều đó chứng tỏ giai đoạn hạ tải và phanh là giai đoạn TTL làm việc nguy hiểm nhất. Vậy nên, khi vận hành, điều khiển TTL làm việc nên tránh trường hợp phanh đột ngột. Đó cũng là một yếu tố làm cơ sở cho việc lựa chọn chế độ làm việc hợp lý của TTL. Khi TTL làm việc nên cố gắng đạt được tải trọng tối đa theo thiết kế, vận tốc nâng và hạ cần không quá lớn để tránh tải trọng động lực học quá lớn. Khi TTL làm việc ở giai đoạn xoay, nên quay cần một cách từ từ, tránh gia tốc quá lớn.
Chương 5: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 5.1.Mục đích thực nghiệm:
Xác định lực tác dụng lên đầu cần của TTL, biến dạng của cẳng tay thuỷ lực và của trụ quay khi TTL làm việc ở giai đoạn quá độ. Để chứng minh cho kết quả nghiên cứu lý thuyết tính tốn ứng st và biến dạng của tay thuỷ lực bằng phương pháp PTHH với phần mềm ANSYS.