Từ 2 đồ thị trên, ta tính được hệ số lực động và đánh giá sai số lý thuyết - thực
nghiệm của lực tác dụng lên nền tại bánh xe A và B khi nhổ cọc như sau:
Bảng 3.10. Hệ số lực động tại bánh xe A và B khi nhổ cọc Lý thuyết Thực nghiệm Lý thuyết Thực nghiệm max R (kN) tb R (kN) kltd Rmax(kN) tb R (kN) kdtn A R 4,342 3,694 1,18 4,346 3,688 1,18 B R 16,042 15,832 1,01 16,016 15,816 1,01
Bảng 3.11. Bảng đánh giá sai số lý thuyết - thực nghiệm của lực tác dụng lên nền tại
bánh xe A và B khi nhổ cọc
Sai số lý thuyết - thực nghiệm của lực tác dụng lên nền tại bánh xe A
Sai số lý thuyết - thực nghiệm của lực tác dụng lên nền tại bánh xe B Lý thuyết max A R (kN) 4,342 Lý thuyết max B R (kN) 16,042 tb A R (kN) 3,694 tb B R (kN) 15,832 lt 0,648 lt 0, 208 Thực nghiệm max A R (kN) 4,346 Thực nghiệm max B R (kN) 16,016 tb A R (kN) 3,688 tb B R (kN) 15,816 tn 0,658 tn 0, 202 Sai lệch lt tn lt - = 1,5% Sai lệch lt tn lt - = 2,9% Nhận xét:
- Từ hình 3.20, 3.21 ta thấy, khi so sánh giữa kết quả lý thuyết và thực nghiệm
của quá trình nhổ cọc, dạng dao động của đồ thị lực tác dụng lên nền của bánh xe A và đồ thị lực tác dụng lên nền của bánh xe B là tương tự nhau, chỉ khác nhau về trị số. Sở dĩ R , A R có dạng như vậy là vì trong q trình nhổ cọc, cọc từ từ lên khỏi mặt nền B làm giảm lực ma sát giữa cọc và nền, dẫn đến ngoại lực tác dụng lên hệ giảm. Tùy theo vị trí của bánh mà R , A R có chiều tăng, giảm khác nhau. B
- Từ bảng 3.10 ta có, hệ số lực động tại bánh xe A và B theo lý thuyết lần lượt là
lt d
k =1,18 và 1,01; hệ số lực động theo thực nghiệm cũng có giá trị lần lượt là
tn d
k =1,18 và 1,01.
- Từ bảng 3.11 ta thấy sai số lý thuyết - thực nghiệm của R là 1,5% và sai số A của R B khi đóng cọc là 2,9% , là giá trị sai số có thể chấp nhận được.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Luận án đã tiến hành đo đạc thực nghiệm máy đóng cọc hộ lan ngoài hiện trường (tại QL2, đoạn qua khu 3, xã Phú Minh, huyện Sóc Sơn, Hà Nội) và xác định được các bộ thông số ĐLH của máy. Sau khi xử lý các kết quả đo bằng phần mềm DasyLab 10.0 đã thu được các kết quả về áp suất, lưu lượng, chuyển vị... của các phần tử trong hệTĐTL; cũng như các kết quả về chuyển vị, chuyển vị góc và lực động tác dụng lên nền tại 2 bánh xe trong các trường hợp làm việc khác nhau là đóng cọc và nhổ cọc. Từ kết quả nghiên cứu có thể rút ra các kết luận sau:
- Các thông số ĐLH thu được trong hai trường hợp làm việc của máy: đóng cọc và nhổ cọc là khác nhau do chịu ảnh hưởng từ xung lực của BTL khi đóng cọc và lực cản ma sát thân cọc khi nhổ cọc.
- Lực động ở 2 bánh xe R , A R có trB ị số khác nhau, điều này là do vị trí tương đối của bánh xe đối với cọc. Khi đóng cọc, lực động R , A R thay đổi điều hòa xung B quanh giá trị trung bình (hình 3.9 trong khi nhổ cọc thì R , A R thay đổi theo quy luật B tuyến tính với chiều ngược nhau:RA giảm dần, R tăng dần (hình 3.11). B
- Phương pháp và quy trình thực nghiệm đã xây dựng là hợp lý và phù hợp với máy MHP-01. Sau khi so sánh kết quả lý thuyết và thực nghiệm, xác định được các hệ số lực động lt
d
k và k (bảng 3.8 và 3.10) trong hai q trình đóng và nhổ cọc theo lý tnd thuyết và thực nghiệm; trong đó, giá trị lực động của q trình đóng cọc lớn hơn so với quá trình nhổ cọc. Sở dĩ như vậy vì khi đóng cọc, trong hệ thống phát sinh lực động lớn, do ảnh hưởng của xung lực búa.
- Sai số tương đối giữa kết quả lý thuyết và thực nghiệm ứng với các trường hợp làm việc của máy có giá trị 1,5% 12,8% (bảng 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.9 và 3.11). Nguyên nhân gây ra sai số này là do trong mơ hình lý thuyết đã được đơn giản hóa (bỏ qua một số yếu tố thực tếảnh hưởng đến q trình dao động, trong cả kết cấu cơ khí và hệ truyền động thủy lực trên máy) và một phần sai số khi đo đạc thực nghiệm trong điều kiện khó khăn ở ngồi hiện trường. Tuy nhiên, các dạng đồ thị của lý thuyết và thực nghiệm đều tương tự nhau và các sai số này đều là giá trị có thể chấp nhận được. Điều đó đã cho thấy mơ hình lý thuyết có độ tin cậy với độ chính xác tương đối cao.
- Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã khẳng định được độ tin cậy của mơ hình ĐLH cũng như phương pháp tính và cơng cụ thực hiện, làm cơ sở cho việc dùng mơ hình ĐLH nghiên cứu bằng lý thuyết để khảo sát các yếu tốảnh hưởng đến các thông số của hệTĐTL và hệ khung sàn máy, từđó xác định được các giá trị thông số hợp lý của máy khi làm việc. Nội dung này được trình bày trong chương 4 của luận án.
CHƯƠNG 4
KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ HỢP LÝ CỦA MÁY ĐĨNG CỌC HỘ LAN
ĐƯỜNG Ô TÔ DO VIỆT NAM CHẾ TẠO
Các thông số ĐLH của máy phụ thuộc rất nhiều vào các thông số kỹ thuật bao gồm thông số kết cấu và thơng số làm việc. Như đã phân tích ở Chương 1, các máy ĐCHL được chế tạo ở Việt Nam hiện nay chủ yếu được tính tốn, thiết kế, chế tạo theo quan điểm tĩnh, các ngoại lực tác dụng có giá trị là hằng số và tính theo ứng suất cho phép. Chính vì vậy, khi đưa vào sử dụng với điều kiện thực tế có ngoại lực là BTL tác dụng dạng xung và thay đổi theo thời gian, lực tác dụng của XLTL thay đổi theo thời gian, máy khơng có nhíp như ơ tơ mà được đặt trên các bánh xe có độ cứng và giảm chấn…đã làm cho máy ĐCHL bộc lộ một số nhược điểm cơ bản.
Với mục tiêu lựa chọn được các thông số kỹ thuật hợp lý theo quan điểm ĐLH
(kd kd ), cần phải tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật đến các thông số ĐLH của máy. Nội dung chi tiết được trình bày như dưới đây.
4.1. Khảo sát ảnh hưởng của thông số làm việc của máy đến các thông sốđộng lực học của xi lanh thủy lực nâng hạ cần treo búa khi đóng cọc học của xi lanh thủy lực nâng hạ cần treo búa khi đóng cọc
4.1.1. Ảnh hưởng của đường kính xi lanh đến các thông số động lực học của xi lanh thủy lực nâng hạ cần treo búa khi đóng cọc lanh thủy lực nâng hạ cần treo búa khi đóng cọc
Để khảo sát ảnh hưởng của các thơng số hình học của xi lanh, ta tiến hành chạy chương trình mơ phỏng với 3 giá trị khác nhau của đường kính xi lanh là
xl
D =90 mm; Dxl =96 mm; Dxl =105 mm; còn các thông số khác trong chương trình vẫn giữ nguyên.
Xét trong 20 giây đầu tiên của quá trình đóng cọc, sau khi chạy chương trình Matlab thu được các kết quả như sau:
Hình 4.1. Biên độ dao động của áp suất dầu trong xi lanh thủy lực nâng hạ cần khi đóng cọc với giá trị D xl thay đổi
Hình 4.2. Biên độ dao động của lực ép xi lanh thủy lực nâng hạ cần khi đóng cọc với giá trị D thay đổi xl
Nhận xét: Từ các đồ thị trên có thể rút ra một số nhận xét như sau:
- Từ đồ thị 4.1 ta thấy: xét ở cùng một thời điểm làm việc, khi thay đổi đường kính XLTL nâng hạ cần với các giá trị Dxl =90 mm; Dxl =96 mm; Dxl =105 mm thì biên độ dao động của áp suất dầu trong xi lanh lần lượt là 6 2
12,135.10 N / m ;
6 2
8,023.10 N / m ; 4, 286.10 N / m6 2. Như vậy, khi đường kính của xi lanh tăng lên thì biên độdao động của áp suất dầu thủy lực trong xi lanh giảm đi.
- Từ đồ thị 4.2 ta thấy: khi thay đổi đường kính xi lanh Dxl =90 mm;
xl
4
2,159.10 N ; 4,039.10 N ; 4 6,110.10 N4 . Như vậy, với đường kính của xi lanh tăng lên thì biên độ dao động của lực ép xi lanh cũng tăng theo.
TT Thông sốĐLH Đơn vị Đường kính xi lanh Dxl, mm 90 96 105 1 Biên độ dao động của áp suất dầu trong XLTL 2 N / m 12,135.10 6 8,023.10 6 4, 286.10 6
2 Biên độ dao động của
lực ép của XLTL N 2,159.10 4 4,039.10 4 6,110.10 4
Kết luận: Từ các đồ thị và nhận xét ở trên có thể kết luận rằng khi tăng đường
kính xi lanh thì biên độ dao động của áp suất dầu trong xi lanh sẽ giảm, tức là hệ số áp suất động sẽ giảm đi, nhưng biên độ dao động của lực ép xi lanh sẽ tăng lên. Tuy nhiên, nếu tăng đường kính xi lanh lên thì kết cấu máy sẽ cồng kềnh và tốn chi phí chế tạo, do đó nên chọn xi lanh có đường kính thích hợp và vẫn đảm bảo lực ép cũng như tốc độ ép cọc.
4.1.2. Ảnh hưởng của mô đun đàn hồi của dầu thủy lực đến các thông số động lực học của xi lanh thủy lực nâng hạ cần treo búa khi đóng cọc học của xi lanh thủy lực nâng hạ cần treo búa khi đóng cọc
Để khảo sát ảnh hưởng của mô đun đàn hồi của dầu thủy lực, ta tiến hành chạy chương trình mơ phỏng với 3 giá trị khác nhau của mô đun đàn hồi Ed =1500 MPa,
d
E =1600 MPa, Ed =1700 MPa (với Ed =1600 MPa là mô đun đàn hồi của dầu khống khơng có tạp chất, ở nhiệt độ 0 0
20 C 50 C ), cịn các thơng số khác trong chương trình vẫn giữ nguyên.
Xét trong 20 giây đầu tiên của q trình đóng cọc, sau khi chạy chương trình
Matlab thu được các kết quả như sau:
Hình 4.3. Biên độ dao động của áp suất dầu trong xi lanh thủy lực nâng hạ cần khi đóng cọc với giá trị E thay đổi d
Hình 4.4. Biên độ dao động của lực ép xi lanh thủy lực nâng hạ cần khi đóng cọc với
giá trị E thay đổi d
Nhận xét:Từ các đồ thị trên có thể rút ra một số nhận xét như sau:
- Từ đồ thị 4.3 ta thấy: xét ở cùng một thời điểm làm việc, khi thay đổi giá trị mô đun đàn hồi của dầu thủy lực Ed =1500 MPa, Ed =1600 MPa, Ed =1700 MPa thì biên độ dao động của áp suất dầu trong xi lanh lần lượt là 6 2
4, 289.10 N / m ;
6 2
7,807.10 N / m ; 8,605.10 N / m6 2. Như vậy, khi giá trị của E d tăng thì biên độ dao động của áp suất làm việc trong xi lanh tăng theo.
- Từ đồ thị 4.4 ta thấy: xét ở cùng một thời điểm làm việc, khi thay đổi giá trị mô đun đàn hồi của dầu thủy lực Ed =1500 MPa, Ed =1600 MPa, Ed =1700 MPa thì biên độ dao động của lực ép xi lanh có các giá trị lần lượt là 4
2,159.10 N ;
4
3,931.10 N ; 4,330.10 N 4
TT Thông sốĐLH Đơn
vị
Mô đun đàn hồi của dầu thủy lực E , MPad
1500 1600 1700
1
Biên độ dao động của áp suất dầu trong XLTL 2 N / m 4, 289.10 6 7,807.10 6 8,605.10 6 2 Biên độ dao động của lực ép của XLTL N 2,159.10 4 3,931.10 4 4,330.10 4
Kết luận: Từ các đồ thị và nhận xét ở trên có thể kết luận rằng khi thay đổi giá trị của mô đun đàn hồi của dầu thủy lực thìbiên độ dao động của áp suất làm việc trong xi lanh và lực ép của xi lanh đều tăng theo. Do đó, phải lựa chọn loại dầu có mơ
đun đàn hồi thích hợp để giảm áp suất động trong hệ thống, tuy nhiên vẫn phải đảm bảo lực ép của XLTL để đạt hiệu suất đóng cọc.
4.2. Khảo sát ảnh hưởng của thơng số làm việc của máy và thông số của nền đất
đến các thông sốđộng lực học của hệ khung sàn máy khi đóng cọc
4.2.1. Ảnh hưởng của độ cứng lốp bánh xe đến các thông số động lực học của hệ
khung sàn máy khi đóng cọc
Để khảo sát ảnh hưởng của độ cứng lốp bánh xe, NCS tiến hành chạy chương trình mơ phỏng với 3 giá trị khác nhau của độ cứng lốp (với trị số áp suất trung bình của lốp là 2
2 kG / cm ) là S1=S2 =0,915.10 N /6 m; S1=S2 =0,92.10 N /6 m;
6
1 2
S =S =0,925.10 N / m, cịn các thơng số khác trong chương trình vẫn giữ nguyên. Xét trong 20 giây của q trình đóng cọc, sau khi chạy chương trình Matlab thu được các kết quả như sau:
Hình 4.5. Biên độ dao động của chuyển vị thẳng của khung sàn máy khi đóng cọc với giá trị độ cứng lốp S , S1 2 thay đổi
Hình 4.6. Biên độ dao động của chuyển vị góc của khung sàn máy khi đóng cọc với giá trị độ cứng lốp S , S1 2 thay đổi
Hình 4.7. Biên độ dao động của lực tác dụng lên nền tại bánh xe A khi đóng cọc với
giá trị độ cứng lốp S , S1 2 thay đổi
Hình 4.8. Biên độ dao động của lực tác dụng lên nền tại bánh xe B khi đóng cọcvới giá trị độ cứng lốp S , S1 2 thay đổi
Nhận xét:Từ các đồ thị trên có thể rút ra một số nhận xét như sau:
- Từ hình 4.5 ta thấy: xét tại 1 thời điểm làm việc, khi tăng độ cứng của lốp
6
1 2 m
S =S =0,915.10 N / ;S1 =S2 =0,92.10 N /6 m;S1 =S2 =0,925.106N / m thì biên độ dao động của chuyển vị của khung sàn máy giảm đi. Cụ thể, biên độ dao động của chuyển vị có giá trị lần lượt là 36,370 mm ; 29,185 mm ; 12,846 mm .
- Từ hình 4.6 ta thấy: khi tăng độ cứng của lốp 6
1 2 m
S =S =0,915.10 N / ;
6
1 2 m
S =S =0,92.10 N / ; S1=S2 =0,925.106 N / m thì biên độ dao động của chuyển vị góc của khung sàn máy tăng lên. Cụ thể, biên độ dao động của chuyển vị góc có giá trị lần lượt là 0
- Từ hình 4.7 và 4.8 ta thấy: khi tăng độ cứng của lốp bánh xe theo các giá trị
6
1 2 m
S =S =0,915.10 N / ;S1 =S2 =0,92.10 N /6 m;S1 =S2 =0,925.106N / m thì biên độ dao động của lực tác dụng lên nền tại bánh xe A giảm dần với các giá trị lần lượt là 4,111 kN ; 3,987 kN ; 3,958 kN và lực tác dụng lên nền tại bánh xe B giảm dần với các giá trị lần lượt là 3, 268 kN ; 1,892 kN ; 1, 471 kN
TT Thông sốĐLH Đơn vị Độ cứng c6 ủa lốp bánh xe S , S , N / m1 2
0, 915.10 0, 92.10 6 0, 925.10 6
1
Biên độ dao động của chuyển vị của khung sàn máy
mm 36,370 29,185 12,846
2
Biên độ dao động của chuyển vị góc của khung sàn máy độ 1, 420 1,682 1,920 3 Biên độdao động của lực tác dụng lên nền tại bánh xe A N 4,111 3,987 3,958 4 Biên độdao động của lực tác dụng lên nền tại bánh xe B