Để có cơ sở khảo sát các đặc trưng ĐLH của máy san trong quá trình làm việc, tác giả chỉ nghiên cứu phương pháp cắt và tích đất với chiều dày phoi cắt ổn định. Phương pháp này phù hợp với điều kiện thi công thực tế của máy san DZ-122. Kết quả tính tốn ứng với vận tốc di chuyển trung bình q1= 0,8 m/s trong lần san tương ứng với chiều sâu cắt trung bình h1 = 0,1m cho ở dạng số và đồ thị dưới đây.
3.3.1. Đồ thị chuyển vị, vận tốc, gia tốc của trọng tâm máy san 3.3.1.1. Đồ thị chuyển vị
Hình 3.13. Đồ thị q1 (m)
- Phân tích kết quả: Nhìn vào đồ thị ta thấy chuyển vị của máy sẽ tăng dần theo vận tốc di chuyển và thời gian di chuyển. Nếu vận tốc di chuyển càng lớn, thời
gian di chuyển càng dài thì chuyển vị của máy càng tăng lên. 3.3.1.2. Đồ thị vận tốc
Hình 3.14. Đồ thị q1
(m/s)
- Phân tích kết quả: Nhìn vào đồ thị ta thấy vận tốc di chuyển của máy thay đổi theo thời gian. Nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như mấp mô tự nhiên của mặt đường đất, chiều sâu cắt đất, góc cắt….Tốc độ di chuyển của máy tăng hay giảm
3.3.1.3. Đồ thị gia tốc
Hình 3.15. Đồ thị q (m/s1 2 )
- Phân tích kết quả: Nhìn vào đồ thị ta thấy gia tốc của máy phụ thuộc vào vận tốc và thời gian di chuyển.
3.3.2. Đồ thị chuyển vị, vận tốc, gia tốc của cơ cấu lưỡi san
(ứng với q1= 1.0 m/s; h1 = 0,1m) 3.3.2.1. Đồ thị chuyển vị.
Hình 3.16. Đồ thị q6
- Phân tích kết quả: Nhìn vào đồ thị ta thấy chuyển vị của lưỡi san thay đổi theo thời gian. Nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như mấp mô tự nhiên của mặt
đường đất, chiều sâu cắt đất, góc cắt…. Chuyển vị của lưỡi san tăng hay giảm phụ thuộc vào các giá trị lực cản tại một thời điểm nhất định nào đó.
3.3.2.2. Đồ thị vận tốc
Hình 3.17. Đồ thị q6 (m/s)
- Phân tích kết quả: Nhìn vào đồ thị ta thấy vận tốc của lưỡi san thay đổi theo thời gian. Nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như mấp mô tự nhiên của bề mặt đường đất, chiều sâu cắt đất, góc cắt…. Vận tốc của lưỡi san tăng hay giảm phụ thuộc vào các giá trị lực cản tại một thời điểm nhất định nào đó.
- Phân tích kết quả: Nhìn vào đồ thị ta thấy gia tốc của lưỡi san phụ thuộc vào vận tốc và thời gian di chuyển.
3.4. Kết quả tính tốn, khảo sát xác định bộ thơng số làm việc hợp lý.
Để tìm ra được bộ thông số làm việc hợp lý của máy san trong quá trình làm việc, nhằm nâng cao độ phẳng của bề mặt nền đường đất sau quá trình san gạt. Ta phải đi khảo sát các bộ thông số làm việc thực tế của máy từ đó xác định được chuyển vị của lưỡi san trong q trình làm việc (chính là độ phẳng của bề mặt nền đường đất) và đi so sánh các chuyển vị đó để tìm ra được bộ thơng số làm việc hợp lý nhất.
3.4.1. Phương pháp và sơ đồ thuật toán khảo sát xác định bộ thông số làm việc hợp lý.
Mục đích của quá trình khảo sát là tìm ra bộ thơng số làm việc hợp lý nhất, để sau quá trình san ta thu được bề mặt nền đường đất đạt độ phẳng tốt nhất theo yêu cầu và số lần san để đạt độ phẳng đó là ít nhất. Bởi số lần san càng tăng thì chi phí nhiên liệu, chi phí nhân cơng, tiến độ, thời gian thi cơng, hao mịn máy móc,…, sẽ tăng lên, từ đó dẫn tới giảm năng suất và hiệu quả kinh tế của công việc.
Độ phẳng của bề mặt nền đường đất trong quá trình san chịu ảnh hưởng của rất nhiều thơng số. Nhưng có 5 thơng số có ảnh hưởng lớn nhất đó là: Mấp mô tự nhiên của bề mặt nền đường đất, tốc độ cắt v, chiều sâu cắt h, góc tạo bởi lưỡi san và trục dọc của máy φ và số lần san n. Sau đây ta sẽ đi khảo sát đồng thời các thơng số đó để tìm ra được bộ thơng số hợp lý nhất. Cụ thể các giá trị khảo sát như sau:
Theo kết quả có được từ thực nghiệm thì các giá trị sau nên khảo sát trong khoảng:
- Tốc độ cắt v = 0.6; 0.7; 0.8; 0.9; 1 m/s.
- Mấp mô tự nhiên của bề mặt nền đường đất: Xác định từ thực nghiệm. - Góc tạo bởi lưỡi san và trục dọc của máy φ = 450 ÷ 850. Theo tài liệu [52].
- Số lần san n: Ta tiến hành dừng san, để xác định số lần san khi: Đồng thời thỏa mãn 02 điều kiện sau:
+ Khi chênh lệch giá trị chuyển vị của lưỡi san ở lượt san sau so với lượt san trước đó (chính là lượng đất bị cắt): %∆q < 5% thì dừng san.
+ Cao độ đạt được sau lượt san có độ chênh không quá 0.005 m so với D0. - Cao độ định mức theo thiết kế ban đầu của tuyến đường: D0 = + 10 cm. Phương pháp khảo sát như sau: Kết hợp giữa thực tế thi cơng ngồi hiện trường và phương pháp khảo sát lý thuyết.
Thực tế thi cơng ngồi hiện trường thì ta đã được cho trước cao độ định mức theo thiết kế ban đầu của tuyến đường là D0. Vì vậy cao độ đạt được sau khi kết thúc các lượt san cũng phải tiệm cận giá trị D0; thực tế điều kiện làm việc của máy san là khi lượng đất bị cắt, bóc ở lượt san sau so với lượt san trước là rất nhỏ (hoặc khơng cắt, bóc được nữa) thì ta tiến hành dừng san. Bởi nếu tiếp tục san thì q trình làm việc sẽ khơng hiệu quả và máy chạy gần như không tải.
Phương pháp khảo sát lý thuyết là ta sử dụng sơ đồ thuật tốn như hình 3.19 để khảo sát đồng thời các giá trị v, h, φ, n và mấp mô tự nhiên của bề mặt nền đường đất. Ta đưa ra trước cao độ định mức của nền đường cần san so với cốt chuẩn trong thiết kế tuyến đường là: D0 = +10 cm. Ở lượt san đầu tiên, do bề mặt nền đất có dạng mấp mơ tự nhiên (được xác định từ thực nghiệm) nên ta chọn chiều sâu cắt ở lượt san 1 bằng 10 cm. Do tiêu trí cần đạt được của máy san là độ phẳng nên chiều sâu cắt ở lượt san tiếp theo bằng giá trị qmax ở lượt san trước đó trừ đi giá trị cao độ định mức mà ta đang chọn, như vậy chiều sâu cắt ở các lượt san tiếp theo sẽ là: hi = qi-1 max – D0. Tiến hành tương tự ở các lượt san tiếp theo. Ta dừng san khi tỷ lệ % đất bị cắt (chuyển vị của lưỡi san) ở lượt san sau so với lượt san trước đó nhỏ hơn 5% và cao độ đạt được sau lượt san có độ chênh khơng q 0.005 m so với D0. Nếu chưa thỏa mãn cả hai điều kiện trên thì ta tiếp tục cho san lượt tiếp theo cho tới khi đạt cả hai điều kiện trên thì dừng san.
Hình 3.19. Sơ đồ thuật tốn khảo sát xác định bộ thông số làm việc hợp lý.
KHỐI ĐẦU VÀO
Mấp mơ tại lượt k-1 FK, Fcản Tính chất cơ lý của đất Thông số kết cấu Lần san k=1 Khối tích phân 1 Khối tích phân 2 k k-1 %Δq = q -q 5% tb k -3 q - Do 5.10 m Dừng k=k+1 Khối vận tốc ban đầu 0 i q Khối chuyển vị ban đầu qi0 1, 2,...., 6 i q 1, 2,....,6 i q Sai Đúng Khối hệ PTVT
3.4. 2. Một số kết quả khảo sát điển hình.
Theo mục 3.4.1 ta có các giá trị khảo sát cụ thể như sau: Bảng 3.2. Các giá trị khảo sát
Vi Giá trị (m/s)
φj
Góc tạo bởi lưỡi san và trục dọc máy (độ) hk Chiều sâu cắt (cm) V1 0.6 φj = 450 ÷ 850 hk = qk-1max – D0 V2 0.7 V3 0.8 V4 0.9 V5 1.0
Hình thức khảo sát như sau: Ta có 05 giá trị vận tốc trung bình từ v1 ÷ v5 tương ứng bằng các giá trị là 0.6; 0.7; 0.8; 0.9; 1.0 m/s; các giá trị của φj chạy từ 450 ÷ 850
, bước khảo sát của ta là cứ một độ một. Như vậy ta có 41 giá trị của φj. Ta đặt các giá trị của φj như sau:
φ1 = 450; φ2 = 460; φ3 = 470; φ4 = 480; φ5 = 490; φ6 = 500 ………………………………………………………… ………………………………………………………… φ36 = 800; φ37 = 810; φ38 = 820; φ39 = 830; φ40 = 840; φ41 = 850
Sau đây ta sẽ đi khảo sát lần lượt các cặp giá trị vi ; φj với i = 1 ÷ 5; j = 1 ÷ 41, để tìm ra bộ thơng số làm việc hợp lý nhất. Sau khi tính tốn ta có 205 trường hợp (kết quả các trường hợp điển hình được thể hiện trong Phụ lục). Trong thuyết minh tác giả xin trình bày 7 trường hợp điển hình mà có số lượt san là 03 như sau:
3.4.2.1. Bộ thông số: v2, φ36, hi ta có kết quả như sau:
Lượt san 1: v2 = 0.7 m/s; φ36 = 800; h1 = 10 cm;
Sau lượt san 1 ta nhận được 500 giá trị chuyển vị của lưỡi san q tương ứng trong thời gian 10 giây. Căn cứ vào bảng 500 giá trị chuyển vị đó ta thấy giá trị chuyển vị trung bình q1tb = 11.8 cm và giá trị chuyển vị lớn nhất q1max = 13.5 cm. Như vậy để đạt được độ phẳng theo cao độ định mức thiết kế trước bằng +10 cm thì chiều sâu cắt ở lượt san thứ 2 phải bằng: q1max – 10 = 13.5 – 10 = 3.5 cm.
Như vậy ở lượt san 2: v2 = 0.7 m/s; φ36 = 800; h2 = 3.5 cm;
Sau lượt san 2 ta cũng nhận được 500 giá trị chuyển vị của lưỡi san q tương ứng trong thời gian 10 giây. Căn cứ vào bảng 500 giá trị chuyển vị đó ta thấy giá trị chuyển vị trung bình q2tb = 11.2 cm và giá trị chuyển vị lớn nhất q1max = 12.5 cm. Như vậy để đạt được độ phẳng theo cao độ định mức cho trước bằng +10 cm thì chiều sâu cắt ở lượt san thứ 2 phải bằng: q1max – 10 = 12.5 – 10 = 2.5 cm.
Như vậy ở lượt san 3: v2 = 0.7 m/s; φ36 = 800; h3 = 2.5 cm.
Sau lượt san 3 ta nhận được 500 giá trị chuyển vị của lưỡi san q tương ứng trong thời gian 10 giây. Căn cứ vào 500 giá trị chuyển vị đó ta thấy giá trị chuyển vị trung bình q3tb = 10.2 cm và giá trị chuyển vị lớn nhất q3max = 11 cm.
Như vậy ở lượt san 4: v2 = 0.7 m/s; φ36 = 800; h4 = 1 cm.
Sau lượt san 4 ta nhận được giá trị chuyển vị trung bình q4tb = 10.1 cm và đạt được yêu cầu đề ra ban đầu là giá trị chênh lệch chuyển vị < 5% và cao độ đạt được sau lượt san có độ chênh khơng q 0.005 m so với D0. Như vậy ta dừng san sau lượt san 3. Bởi nếu tiếp tục san lượt 4 thì khối lượng đất được cắt và san rải có sự trênh lệch rất nhỏ so với lượt 3. Vì vậy hiệu quả của lượt san 4 là không cao.
lượt san 1: v2 = 0.7 m/s; φ36 = 800; h1 = 10 cm; lượt san 2: v2 = 0.7 m/s; φ36 = 800; h2 = 3.5 cm; lượt san 3: v2 = 0.7 m/s; φ36 = 800; h3 = 2.5 cm. Sau lượt san 3 thì dừng san.
Hình 3.20. Kết quả khảo sát ở chế độ v2, φ36, hi
* Nhận xét:
- Nhìn vào kết quả ta thấy: Sau lượt san đầu tiên biên dạng mấp mô của bề mặt nền đường là khá lớn, do đầu vào là mặt đường đất có dạng mấp mơ tự nhiên được xác định từ thực nghiệm. Ở những lần san tiếp theo thì biên dạng bề mặt nền đường dần phẳng và mịn hơn do mấp mô của bề mặt nền đường đã được san sơ bộ ở lần san trước đó. Ta tiến hành dừng san sau 3 lần san.
3.4.2.2. Bộ thông số: v3, φ28, hi ta có kết quả như sau:
Lượt san 1: v3 = 0.8 m/s; φ28 = 720; h1 = 10 cm;
Sau lượt san 1 ta nhận được 500 giá trị chuyển vị của lưỡi san q tương ứng trong thời gian 10 giây. Căn cứ vào bảng 500 giá trị chuyển vị đó ta thấy giá trị chuyển vị trung bình q1tb = 11.6 cm và giá trị chuyển vị lớn nhất q1max = 13
cm. Như vậy để đạt được độ phẳng theo cao độ định mức thiết kế trước bằng 10 cm thì chiều sâu cắt ở lượt san thứ 2 phải bằng: q1max – 10 = 13 – 10 = 3cm.
Như vậy ở lượt san 2: v3 = 0.8 m/s; φ28 = 720; h2 = 3 cm;
Sau lượt san 2 ta nhận được 500 giá trị chuyển vị của lưỡi san q tương ứng trong thời gian 10 giây. Căn cứ vào bảng 500 giá trị chuyển vị đó ta thấy giá trị chuyển vị trung bình q2tb = 11 cm và giá trị chuyển vị lớn nhất q1max = 12 cm. Như vậy để đạt được độ phẳng theo cao độ định mức thiết kế trước bằng 10cm thì chiều sâu cắt ở lượt san thứ 2 phải bằng: q1max – 10 = 12 – 10 = 2cm.
Như vậy ở lượt san 3: v3 = 0.8 m/s; φ28 = 720; h3 = 2 cm.
Sau lượt san 3 ta nhận được 500 giá trị chuyển vị của lưỡi san q tương ứng trong thời gian 10 giây. Căn cứ vào 500 giá trị chuyển vị đó ta thấy giá trị chuyển vị trung bình q3tb = 9.83 cm và giá trị chuyển vị lớn nhất q3max = 11 cm.
Như vậy ở lượt san 4: v3 = 0.8 m/s; φ28 = 720; h4 = 1 cm.
Sau lượt san 4 ta nhận được giá trị chuyển vị trung bình q4tb = 9.88 cm và đạt được yêu cầu đề ra ban đầu là giá trị chênh lệch chuyển vị < 5% và cao độ đạt được sau lượt san có độ chênh khơng quá 0.005 m so với D0. Như vậy ta dừng san sau lượt san 3. Bởi nếu tiếp tục san lượt 4 thì khối lượng đất được cắt và san rải có sự trênh lệch rất nhỏ so với lượt 3.
Thông số chi tiết của các lượt san như sau: lượt san 1: v3 = 0.8 m/s; φ28 = 720; h1 = 10 cm; lượt san 2: v3 = 0.8 m/s; φ28 = 720; h2 = 3 cm; lượt san 3: v3 = 0.8 m/s; φ28 = 720; h3 = 2 cm.
Hình 3.21. Kết quả khảo sát ở chế độ v3, φ28, hi
3.4.2.3. Bộ thông số: v3 , φ35, hi ta có kết quả như sau:
Phương pháp khảo sát tương tự như trên ta có kết quả như sau: Thông số chi tiết của các lượt san:
lượt san 1: v3 = 0.8 m/s; φ35 = 790; h1 = 10 cm; lượt san 2: v3 = 0.8 m/s; φ35 = 790; h2 = 3.7 cm; lượt san 3: v3 = 0.8 m/s; φ35 = 790; h3 = 3 cm.
3.4.3.4. Bộ thông số: v4 , φ33, hi ta có kết quả như sau:
Phương pháp khảo sát tương tự như trên ta có kết quả như sau: Thơng số chi tiết của các lượt san:
lượt san 1: v4 = 0.9 m/s; φ33 = 770; h1 = 10 cm; lượt san 2: v4 = 0.9 m/s; φ33 = 770; h2 = 3 cm; lượt san 3: v4 = 0.9 m/s; φ33 = 770; h3 = 2.5 cm. Sau lượt san 3 thì dừng san.
Hình 3.23. Kết quả khảo sát ở chế độ v4, φ33, hi 3.4.3.5. Bộ thơng số: v4 , φ41, hi ta có kết quả như sau:
Phương pháp khảo sát tương tự như trên ta có kết quả như sau: Thơng số chi tiết của các lượt san:
lượt san 1: v4 = 0.9 m/s; φ41 = 850; h1 = 10 cm;