- Từ hình 2.30 ta thấy áp suất của XLTL cũng thay đổi liên tục và có trị số giảm dần theo thời gian từ giá trị ban đầu là 53,376 bar xuống đến giá trị 41,179 bar ở cuối quá trình nhổ cọc. Điều này là do khi cọc được nhổ lên dần khỏi mặt đất thì chiều sâu của cọc trong nền giảm đi. Vì vậy, lực ma sát của nền lên thành cọc giảm dần dẫn đến tải trọng tác dụng lên XLTL nâng hạ cần cũng giảm theo, làm cho áp suất dầu giảm. Xác định được sự biến thiên áp suất dầu của XLTL sẽ liên quan đến việc xác định lực cản của nền tác dụng lên cọc trong quá trình nhổ cọc. Hệ số áp suất động của dầu thủy lực trong xi lanh khi nhổ cọc là kd =Pamax / Patb =58,132 / 51, 01 1,14= .
- Từ hình 2.31 ta thấy: chuyển vị của XLTL có xu hướng tăng dần theo thời gian nhổ cọc ra khỏi nền, từ giá trị 0 mm ở thời điểm bắt đầu nhổ đến giá trị 385, 227 mm ở thời điểm 20 giây của quá trình nhổ cọc.
- Từ hình 2.32 và 2.33 ta thấy: vận tốc và gia tốc của XLTL dao động liên tục trong suốt thời gian nhổ cọc, xung quanh giá trị bình ổn.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Nội dung nghiên cứu của chương 2 đã đạt được một số kết quả như sau:
1. Luận án đã xây dựng được mơ hình ĐLH hệ khung sàn của máy trong q trình đóng cọc (mơ hình phẳng, 4 bậc tự do, 3 khối lượng) và quá trình nhổ cọc (mơ hình phẳng, 3 bậc tự do, 2 khối lượng). Xây dựng các hệ phương trình vi phân chuyển động của máy bằng cách sử dụng phương trình Lagrange loại II, có xét đến độ cứng của bánh xe, độ cứng của XLTL nâng hạ cần treo búa và độ cứng của ắc quy thủy lực trong BTL. Sử dụng phương pháp Runge - Kutta được lập trình bởi phần mềm Matlab để giải hệ phương trình vi phân chuyển động và xác định các quy luật thay đổi của các thông số ĐLH như chuyển vị thẳng, chuyển vị góc, vận tốc, vận tốc góc, gia tốc, gia tốc góc của khung sàn máy và lực động tác dụng lên nền tại các bánh xe trong các q trình đóng cọc và nhổ cọc.
- Khi đóng cọc: Chuyển vị thẳng đứng và chuyển vị góc của khung sàn máy đều dao động xung quanh giá trị trung bình do các nguồn gây dao động là lực xung kích của BTL và lực của XLTL nâng hạ cần treo búa gây ra. Vận tốc và gia tốc cũng như vận tốc góc và gia tốc góc của khung sàn máy thay đổi liên tục theo dạng xung của búa thủy lực khi đóng cọc với các biên độ và tần số khác nhau, tuy nhiên chúng đều dao động quanh giá trị bình ổn. Lực tác dụng lên nền tại bánh xe A (phía gần cọc) có trị số lớn hơn tại bánh xe B (phía xa cọc) vì bánh xe A chịu tác động lớn hơn từ xung lực của BTL.
- Khi nhổ cọc: Vận tốc và gia tốc của khung sàn máy đều đạt giá trị lớn nhất ở đầu q trình nhổ cọc sau đó trị số giảm đi và dao động quanh giá trị bình ổn. Lực tác dụng lên nền tại bánh xe khi nhổ cọc: lực động R thay đổi liên tục và giảm dần từ A đầu đến cuối hành trình trong khi lực động RBthì thay đổi theo chiều ngược lại. Điều này là do trong quá trình nhổ cọc, búa và cọc được gắn với nhau nhờ bộ côn nhổ cọc và được nâng lên nhờ lực của XLTL. Lực này thay đổi theo thời gian và có xu hướng gây ra mô men lật quanh điểm tiếp xúc của bánh xe A với mặt đường, đồng thời lực nhổ cọc lại giảm dần khi cọc được nhổ lên khỏi mặt đất.
2. Luận án đã xây dựng mơ hình ĐLH hệ thống TĐTL của máy trong các trường hợp làm việc điển hình là đóng và nhổ cọc; thiết lập được các hệ phương trình vi phân mơ phỏng q trình làm việc của XLTL nâng hạ cần treo búa. Sau đó giải hệ phương trình vi phân bằng phần mềm Matlab Simulink để xác định các thông số ĐLH như áp suất làm việc, vận tốc, gia tốc và chuyển vị của XLTL.
- Khi đóng cọc: Hệ số áp suất động của dầu trong XLTL khi đóng cọc là
d
k =1, 41. Vận tốc và gia tốc của xi lanh dao động nhiều do xung lực của búa đóng cọc, gây tải trọng động lên kết cấu thép của thiết bị. Cần có các giải pháp làm giảm sự
thay đổi này ví dụ như dùng thêm tiết lưu trong sơ đồ thủy lực của máy, dùng bơm thủy lực có thể thay đổi được lưu lượng riêng, giảm tổn thất dầu thủy lực do rò rỉ. - Khi nhổ cọc: Hệ số áp suất động của dầu trong XLTL khi nhổ cọc là kd =1,14. Áp suất của XLTL cũng thay đổi liên tục và có trị số giảm dần theo thời gian. Điều này là do khi cọc được nhổ lên dần khỏi mặt đất thì chiều sâu của cọc trong nền giảm đi. Vì vậy, lực ma sát của nền lên thành cọc giảm dần dẫn đến tải trọng tác dụng lên XLTL nâng hạ cần cũng giảm theo, làm cho áp suất dầu giảm. Xác định được sự biến thiên áp suất dầu của XLTL sẽ liên quan đến việc xác định lực cản của nền tác dụng lên cọc trong quá trình nhổ cọc.
3. Kết quả tính tốn được biểu diễn trên 24 đồ thị. Phân tích hình dạng và giá trị biên độ ở các đồ thị nhận được quy luật biến thiên của các thông số ĐLH hệ thống TĐTL và hệ khung sàn máy. Các kết quả cho thấy sự phù hợp của mơ hình tính tốn, đồng thời phù hợp với đặc điểm làm việc của máy ĐCHL trong thực tế. Từ đây sẽ giúp ích cho việc nghiên cứu thực nghiệm ở chương 3 và khảo sát, xác định các thông số hợp lý của máy ở chương 4.
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MÁY ĐĨNG CỌC HỘ LAN ĐƯỜNG Ơ TƠ DO VIỆT NAM
CHẾ TẠO 3.1. Mục đích thực nghiệm
Trong chương 2, luận án đã tiến hành nghiên cứu lý thuyết về ĐLH hệ thống TĐTL và ĐLH hệ khung sàn máy trong các trường hợp làm việc điển hình. Từ đó, xác định được các thơng số ĐLH đặc trưng của hệ như áp suất, chuyển vị, vận tốc, gia tốc của XLTL nâng hạ cần treo búa, hay chuyển vị, vận tốc, gia tốc của hệ khung sàn máy, lực tác dụng lên nền tại bánh xe khi máy làm việc.
Mục đích nghiên cứu của chương 3 là tiến hành đo đạc thực nghiệm xác định các thông số ĐLH của máy ĐCHL tại hiện trường. Các kết quả đo đạc thực nghiệm được sử dụng phục vụ tính tốn ĐLH của máy và so sánh với kết quả tính tốn lý thuyết nhằm rút ra những kết luận về độ tin cậy, tính chính xác của mơ hình ĐLH xây dựng bằng lý thuyết.
3.2. Các thông số thực nghiệm
Luận án tiến hành thực nghiệm xác định các thông số ĐLH sau:
- Xác định các thơng số cơ bản để phục vụ tính tốn ĐLH của máy trong các trường hợp làm việc điển hình:
+ Xác định các thơng số ĐLH hệ khung sàn của máy: chuyển vị, vận tốc, gia tốc
(q ,q ,q , với i 1 ni i i) = khi đóng cọc và nhổ cọc;
+ Xác định các thông số ĐLH của hệ TĐTL của thiết bị như lưu lượng, áp suất, chuyển vị của BTL và XLTL nâng hạ cần khi đóng cọc và nhổ cọc;
+ Xác định lực động tác dụng lên các bánh xe khi đóng cọc và nhổ cọc;
- So sánh các thông số đo đạc được bằng thực nghiệm với kết quả tính tốn lý thuyết
3.3. Địa điểm tiến hành thực nghiệm
Địa điểm mà NCS lựa chọn để tiến hành đo đạc thực nghiệm máy ĐCHL là: Km4 800 + Km4 850+ trái tuyến, Quốc lộ 2, đoạn qua khu 3, xã Phú Minh, huyện Sóc Sơn, Hà Nội; thuộc quản lý của Công ty CP Xây dựng và quản lý bảo trì đường bộ Sơng Hồng.
3.4. Đối tượng thực nghiệm và các thiết bị đo
3.4.1. Đối tượng thực nghiệm
Đối tượng thực nghiệm của luận án là máy đóng cọc hộ lan MHP-01 do Việt Nam chế tạo, có sơ đồ cấu tạo và thơng số kỹ thuật chính như trình bày trong mục 1.4. Nền đất làm thực nghiệm là nền đất cấp phối (nền đắp) ở lề đường Quốc lộ, có độ chặt tiêu chuẩn K 0,95 0.98= .