Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.3. Xây dựng mơ hình động lực học kết hợp hệ thống cơ khí và hệ thống
2.3.2. Động lực học kết hợp hệ thống cơ khí và hệ thống thủy lực dẫn
TBCT máy xúc thủy lực gầu nghịch
Các xi lanh thủy lực trong hệ thống truyền động thủy lực TBCT máy xúc thủy lực tạo ra các lực cần thiết cho các chuyển động quay của cần, tay gầu và gầu. Các lực này được xác định bởi hiệu áp suất của của mỗi khoang xi lanh, các áp suất này được xác định bởi vận tốc, chuyển vị của bộ truyền động được tính từ động lực học hệ thống cơ khí của TBCT. Do đó trong các xi lanh thủy lực dẫn động TBCT sẽ diễn ra sự ghép động giữa mơ hình hệ thống cơ khí và hệ thống thủy lực của TBCT máy xúc gầu nghịch.
Hình 2.24. Chu trình làm việc giữa hệ thống cơ khí và hệ thống thủy lực của
67
Trong quá trình đào và cắt đất, lực cản cắt đất chính là tải trọng tác dụng lên cơ cấu cơng tác. Lực cản cắt đất ln thay đổi và có giá trị tăng dần khi gầu xúc được điền đầy. Mỗi khi lực cản cắt đất tăng lên, sẽ làm vận tốc chuyển động của gầu xúc chậm lại, đồng thời lực cắt thơng qua hệ thống cơ khí TBCT máy xúc tác động lên các xi lanh thủy lực dẫn động. Thơng qua phương trình cân bằng lực và lưu lượng của xi lanh, tải trọng tác động vào các xi lanh sẽ làm thay đổi áp suất và lưu lượng của hệ thống thủy lực. Theo công thức (2.88), vận tốc pít tơng sẽ phụ thuộc vào tải trọng tác động vào xi lanh. Khi tải trọng tăng lên, vận tốc sẽ giảm đi. Sự thay đổi đó tác động trực tiếp đến hệ thống điều khiển thủy lực để thay đổi áp suất, lưu lượng của nguồn cung cấp đáp ứng yêu cầu của tải trọng. Áp suất, lưu lượng của hệ thống thủy lực lại tác động ngược lại làm thay đổi lực trong các xi lanh, từ đó làm thay đổi vị trí và vận tốc của các khâu trong hệ thống cơ khí.
Quá trình này diễn ra liên tục theo một chu trình kín với sự nối ghép động giữa hệ thống thủy lực và hệ thống cơ khí cho đến khi kết thúc q trình đào và tích đất. Chu trình cơng tác này được biểu thị như hình 2.24
Hình 2.25. Mơ hình động lực học kết hợp hệ thống cơ khí và hệ thống dẫn
68
Q trình động lực học kết hợp hệ thống cơ khí và hệ thống dẫn động thủy lực khi đào và tích đất diễn ra như sau: Tại thời điểm ban đầu, khi răng gầu bắt đầu tiếp xúc với đất lực cản cắt đất, lực đẩy các xi lanh bằng 0, xi lanh chuyển động với vận tốc ban đầu. Khi răng gầu tiếp xúc với đất, các thành phần lực cản cắt đất Px, Py bắt đầu tăng lên, tác động vào các khâu trong hệ thống cơ khí của TBCT. Thơng qua giải hệ phương trình vi phân (2.57) ta sẽ tìm ra vị trí, vận tốc và gia tốc các khâu trong hệ thống cơ khí. Theo các cơng thức (2.110); (2.111); (2.113) và (2.114), chúng ta tìm được vị trí, vận tốc, gia tốc của các xi lanh cần, tay gầu, và gầu. Thơng qua phương trình cân bằng lực ta xác định được phản lực tại các khớp B,D,F (hình 2.30), các lực này chính là tải trọng tác động vào pít tơng. Khi biết được vận tốc của pít tơng, theo phương trình (2.80) và (2.88) ta xác định được lưu lượng và áp suất đầu vào của xi lanh. Từ phương trình (2.62) ta xác định được hành trình con trượt van servo điều khiển góc nghiêng của bơm và từ phương trình (2.69) xác định góc nghiêng của bơm. Áp suất và lưu lượng tìm được từ phương trình (2.69) sẽ được chuyển đổi thành vận tốc và lực của các xi lanh, đáp ứng yêu cầu của tải trọng. Quá trình này diễn ra liên tục trong hai hệ thống cho đến khi kết thúc quá trình cắt đất.
Như vậy, quá trình động lực học TBCT khi đào và tích đất là một q trình phức tạp, liên tục có sự tác động qua lại giữa động lực học hệ thống cơ khí và hệ thống thủy lực của TBCT máy xúc thủy lực gầu nghịch. Vì vậy, khi nghiên cứu động lực học TBCT mà bỏ qua, hoặc giả thiết quy luật biến đổi của một trong hai hệ thống thì dẫn đến sai số lớn, mơ tả chưa sát với quá trình làm việc thực tế của thiết bị. Việc giải các phương trình tốn học trên bằng phương pháp giải tích là khơng khả thi. Với sự hỗ trợ của các cơng cụ tốn học và mơ phỏng, chúng ta có thể mơ phỏng và tính tốn được động lực học TBCT máy xúc thủy lực gầu nghịch.
69