Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
3.2. Xây dựng mơ hình cơ khí của TBCT
Mơ hình hệ thống cơ khí của TBCT được xây dựng trong phần mềm
Simmechanic. Hộp công cụ SimMechanic sử dụng mơ hình khối để mơ hình hóa các khâu, khớp với đầu vào và đầu ra tương ứng, với mỗi khối đều xác định các tính chất vật lý như khối lượng và mơmen qn tính, chuyển động có thể trong khớp, v.v. Khối cảm biến trả về giá trị biến số chuyển động (đầu ra chuyển động), khối truyền động đại diện cho các yếu tố đầu vào.
Mơ hình cơ học của TBCT máy xúc gầu nghịch gồm 3 khâu: cần, tay gầu và gầu được nối động với nhau bằng các khớp quay. Dẫn động các khâu TBCT có các xi lanh thủy lực. Các xi lanh và pít tơng tương ứng liên kết với nhau bằng khớp tịnh tiến, và nối với các khâu cịn lại bằng khớp quay, ngồi ra còn cơ cấu 4 khâu bản lề nối xi lanh gầu với gầu cũng thông qua khớp quay. Trong tồn bộ mơ hình ta có: 13 liên kết khớp quay (quay quanh trục Z) và 3 liên kết khớp tịnh tiến (trong mặt phẳng OXY).
Mơ hình 3D các khâu của TBCT máy xúc thủy lực gầu nghịch với các số liệu đã được trình bày trong mục 2.4, chương 2. Để có thể đưa mơ hình 3D vào Simmechanic, ta phải tiến hành gắn hệ trục tọa độ cho các khâu theo mơ hình ở chương 2 và lắp ráp các khâu thành TBCT hồn chỉnh. Hình 3.7 thể hiện mơ hình 3D TBCT gắn hệ trục tọa độ và lắp ráp hoàn chỉnh trong Solidworks 2018. Sau khi lắp ráp hồn chỉnh, chúng ta xuất mơ hình 3D trong Solidworks 2018 (hoặc Inventor) sang Simmechanic bằng công cụ Simcase Multibody Link, chọn Export, và chọn SimCase Multibody Fist Generation (1G).
83
Hình 3.7. Mơ hình 3D TBCT gắn hệ trục tọa độ và lắp ráp hoàn chỉnh trong
Solidworks 2018.
Chúng ta được 1 file dạng .xml. Mở Matlab, dùng lệnh mech_import
trong cửa sổ Comand Window, một cửa sổ mới xuất hiện, cho ta chọn đường dẫn đến file .xml đã xuất ra ở trên và mơ hình 3D trong Solidworks được đưa
vào sơ đồ trong Simmechanic. Sơ đồ khối của TBCT và mơ hình 3D TBCT
máy xúc thủy lực trong Simmechanic như hình vẽ 3.8 và hình vẽ 3.9.
84
Hình 3.9. Mơ hình 3D TBCT máy xúc gầu nghịch trong Simmechanic
Muốn mô phỏng được động học của TBCT chúng ta cần phải có các
thơng số đầu vào. Tức là, phải có quy luật chuyển động của các khâu hoặc các xi lanh dẫn động. Trong phạm vi nghiên cứu, luận văn chỉ trình bày quá trình làm việc của TBCT là quá trình đào và cắt đất. Quá trình TBCT máy xúc đào và cắt đất sẽ bao gồm các công đoạn: nâng hạ cần để đưa gầu và tay gầu vào vị trí cần đào, sau đó tiến hành đào và tích đất bằng xy lanh quay gầu, xy lanh quay tay gầu hoặc phối hợp giữa xy lanh quay gầu và tay gầu.
Để thuận tiện cho việc tính tốn động lực học TBCT máy xúc thủy lực gầu nghịch và xác định các thông số động học của các xi lanh thủy lực, ta chọn vị trí ban đầu của TBCT, sau đó quay cần để đưa tay gầu và gầu đến vị trí cắt rồi tiến hành quay tay gầu và quay gầu.
Giả sử, tại thời điểm ban đầu ta có: θ1 = 0o ; θ2 = -60o và θ3 = 0o, vận tốc quay ban đầu các khâu θi =0 và cho trước quy luật chuyển động của cần, tay gầu, gầu như hình 3.10.
85
Hình 3.10. Quy luật chuyển động của cần, tay gầu và gầu.
(a) (b)
Hình 3.11. Vị trí của TBCT trước và sau khi đào
Tại thời điểm ban đầu ta có vị trí của TBCT như hình 3.11 (a). Sau khi chạy chương trình mơ phỏng ta có vị trí của TBCT như hình 3.11 (b). Kết quả thu được quy luật chuyển động của các xi lanh và quỹ đạo của đỉnh răng gầu như các hình vẽ ở dưới đây:
86
`
Hình 3.12. Đồ thị hành trình của các xi lanh
87
Hình 3.14. Đồ thị gia tốc của các xi lanh
88