Hình 1 .10 Sơ đồ khối của chương trình Matlab Simulink
Hình 1.27 Giao diện xuất kết quả
Đồ thị trên biểu diễn mối quan hệ giữa năng suất cắt đất khi mở rộng đáy Q
(m3/s) và hai thông số vận hành của thiết bị (1 và 2). Trong tất cả các cặp giá trị thỏa mãn các điều kiện ràng buộc, sẽ có một cặp cho năng suất mở rộng đáy là lớn nhất.
Nhận xét: Nhóm tác giả [35] đã xác định các thơng số vận hành hợp lý của
MKCN có bộ cơng tác là gầu khoan mở rộng đáy mà không phải là gầu khoan xoay hình trụ đứng. Cơng trình [35] mới chỉ thực hiện việc tối ưu hóa các thơng số vận hành theo tiêu chí năng suất mở rộng đáy là lớn nhất mà chưa đề cập đến
tiêu chí năng lượng riêng nhỏ nhất. Việc tối ưu hóa các thơng số kết cấu của gầu
cũng chưa được xét đến.
Nhóm tác giả [19] đã thực hiện đề tài nghiên cứu xác định các thông số kết cấu
và thông số làm việc của thiết bị khoan cọc nhồi mở rộng đáy thích hợp với điều kiện Tp. Hồ Chí Minh. Theo đề tài, việc giữ ổn định vách đáy hố khoan cũng như
hiệu quả của việc mở rộng đáy phụ thuộc rất nhiều vào các thông số kết cấu: đường kính cọc d, đường kính đáy mở rộng D, chiều cao đoạn đáy mở rộng h, góc mở rộng
đáy α, cũng như các thông số làm việc khác như tốc độ quay của trục truyền chính ω1 hoặc vận tốc ăn vào lưỡi cắt ω2.
Giả thiết [19] đưa ra: với 1 loại đất cho trước và một năng suất đất cần đào xới cho trước Q0 (m3/s) và một đáy hố mở rộng đã được thiết kế bao gồm các kích thước
chính của đáy cọc như sau: đường kính cọc hoặc ta có thể gọi là đường kính đáy nhỏ (d), đường kính đáy mở rộng (D), chiều cao phần mở rộng (h), cần tìm:
➢ Thơng số vận hành chính bao gồm vận tốc góc của trục chính 1(rad/s), vận tốc góc của lưỡi cắt 2 (rad/s).
➢ Cơng suất động cơ N (kW).
Giữa các thơng số nói trên có một quan hệ mật thiết với nhau, cần tìm một chế độ vận hành phù hợp cho từng loại đất và thiết bị với hàm mục tiêu cần đạt tới là năng suất cho trước và một năng lượng tiêu tốn ít nhất.
- Tiêu chuẩn về năng suất:
2 2 2 T 0 1 l cos Q 3r 2l Q 3 = + + → (1.7) Trong đó 1: Vận tốc góc của trục chính (rad/s); 2 : Vận tốc góc của lưỡi cắt (rad/s);
l: Chiều dài của lưỡi cắt;
: Góc mở của lưỡi cắt (rad).
- Tiêu chuẩn về công suất:
1 1 p B 2 t B 1 1 2 1 2 0 0 dF .l . dF .(r l .sin ). N N N + min .1000 .1000 + = + = → (1.8)
Trên cơ sở các hàm mục tiêu và các điều kiện biên, mơ hình tốn trên được giải bằng Matlab. Từ kết quả tính tốn thu được góc mở rộng đáy α, cũng như các thông
số làm việc khác như tốc độ quay của trục truyền chính ω1 hoặc vận tốc ăn vào lưỡi cắt ω2. Từ đó thiết lập mối quan hệ giữa cơng suất và đường kính đáy mở rộng là 1 hàm sốmũ. Mối quan hệ này giúp các nhà thiết kế và các kỹsư thi công chú ý tránh hiện tượng quá tải của thiết bị, hoặc đầu khoan bị bó trong đất gây thiệt hại về kinh tế.
Nhận xét: Tác giả[19] đã tìm được một mơ hình tốn để biểu thị mối liên quan giữa các tính chất đất và các thơng số kết cấu cũng như thông số vận hành của thiết bị khoan cọc nhồi kiểu gầu mở rộng đáy. Sau đó, xây dựng thuật tốn và giải mơ hình
số làm việc cho các vùng đất ở Tp. Hồ Chí Minh. Vậy, đối tượng nghiên cứu [19] thực hiện ở đây là loại MKCN có gầu mở rộng đáy và địa chất là đất tại Tp. Hồ Chí Minh khác với kiểu gầu xoay và tính chất đất của vùng đồng bằng Bắc Bộ mà NCS
đề cập đến.
1.2.3. Tổng quan các cơng trình nghiên cứu về thiết kế, chế tạo máy khoan cọc nhồi tại Việt Nam tại Việt Nam
Mục tiêu của [4] là giải quyết yêu cầu cấp bách của việc nội địa hóa cụm đầu
khoan máy khoan cọc nhồi BG36, tiết kiệm ngoại tệ và tạo ra thế mạnh cạnh tranh trong sản xuất, đáp ứng kịp thời việc thay thế sửa chữa các MKCN nói chung và máy BG36 nói riêng. Nhóm tác giả [4] đã lựa chọn cơ sở khoan là sự phá vỡ đất đá dựa
trên khả năng tác dụng của những vật thể cứng (lưỡi cắt) vào đất đá mềm hơn. Lưỡi cắt khi khoan dưới tác dụng của lực dọc trục và mô men xoắn được chuyển động theo quỹ đạo xoắn vít cắt và phá vỡ đất đá, do vậy tác giả chọn lý thuyết khoan xoay để tính tốn các lực cơ bản tác dụng lên lưỡi cắt, mô men xoắn và công suất trên lưỡi cắt. Nội dung được tóm tắt như sau: