CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.3.3. Khảo sát các thông số ảnh hưởng đến các thông số động lực học của
Từ nội dung nghiên cứu ĐLH hệ thống TĐTL của MKCN ở mục 2.2 Chương
2, có thể nhận thấy một số thơng số ảnh hưởng đến q trình ép mâm khoan bao gồm:
- Đường kính xi lanh ép mâm khoan (D).
- Lực cản tác dụng vào xi lanh ép mâm khoan (Fc).
Sau đây là giá trị thay đổi của các thông số:
Bảng 2.3. Giá trị thay đổi của đường kính xi lanh ép mâm khoan D
Ký hiệu Đơn vị Các giá trịthay đổi
(1) (2) (3)
D mm 100 110 130
Bảng 2.4. Khảo sát lực cản tác dụng vào xi lanh ép
Ký hiệu Đơn vị Các giá trịthay đổi
(1) (2) (3) Fc N 16000 22000 26000 T o n g co n g su a t d o n g co m a m kho a n , kW
2.3.3.1. Khảo sát động lực học hệ thống TĐTL của máy khoan khi thay đổi đường kính xi lanh ép mâm khoan
Với chương trình Matlab Simulink đã xây dựng ở Hình 2.13, các thông số đầu
vào khác coi như không đổi lấy theo Bảng 2.2, tiến hành khảo sát khi thay đổi đường
kính xi lanh ép mâm khoan (D = 100 mm; D = 110 mm; D = 130 mm) và kết quả
được thể hiện như hình sau:
Hình 2.36. Áp suất dầu trong xi lanh ép mâm khoan khi đường kính xi lanh thay đổi
Hình 2.37. Lực ép mâm khoan khi đường kính xi lanh thay đổi
Hình 2.38. Vận tốc ép mâm khoan khi đường kính xi lanh thay đổi
Nhận xét: Khi tăng đường kính xi lanh ép thì áp suất dầu trong các xi lanh giảm,
dẫn đến hệ số động kđ cũng giảm, nhưng kích thước xi lanh tăng lên thì tốc độ ép mâm khoan giảm xuống và tốn chi phí chế tạo. Với các kết quả thu được sau khi khảo
lớn nhất trong xi lanh pmax = 25.105 Pa, tốc độ dịch chuyển đạt lớn nhất vxlmax = 0,1
m/s nhưng kết cấu xi lanh gọn hơn.
2.3.3.2. Khảo sát động lực học hệ thống TĐTL của máy khoan khi thay đổi lực cản tác dụng vào xi lanh ép mâm khoan
Ở nội dung tiếp theo, với chương trình Matlab Simulink đã xây dựng ở Hình
2.13, các thông sốđầu vào khác coi như không đổi lấy theo Bảng 2.2, tiến hành khảo
sát khi thay đổi lực cản tác dụng vào xi lanh ép mâm khoan (Fc = 16000 N;
Fc = 22000 N; Fc = 26000 N), kết quả được thể hiện như sau:
Hình 2.39. Áp suất dầu trong xi lanh ép mâm khoan khi thay đổi lực cản tác dụng vào xi lanh
Hình 2.40. Lực ép mâm khoan khi thay đổi lực cản tác dụng vào xi lanh
Nhận xét: Ta có thể thấy khi lực cản tác dụng vào xi lanh tăng lên, áp suất dầu
trong xi lanh ép mâm khoan cũng tăng lên và lực do xi lanh ép tạo ra cũng tăng lên theo để đảm bảo thắng lực cản làm cho mâm khoan và gầu có thể di chuyển xuống.
Kết luận Chương 2
1. Đã xây dựng được mơ hình ĐLH hệ thống TĐTL dẫn động động cơ thuỷ lực quay mâm khoan và mơ hình ĐLH hệ thống TĐTL xi lanh ép mâm khoan. Kết quả
tính tốn cho thấy sự thay đổi của các thông số ĐLH trong các giai đoạn làm việc của
máy tương ứng với tầng địa chất sét màu pha xám nâu trạng thái dẻo mềm, cụ thể như sau:
- Áp suất dầu cung cấp cho động cơ thủy lực và số vòng quay của mâm khoan
đạt giá trị lớn nhất khi khởi động lần lượt bằng 80.105 Pa và 17,4 vòng/phút.
- Khi khởi động xi lanh thủy lực để ép gầu khoan thì áp suất dầu và lực đẩy của
xi lanh đều thay đổi theo thời gian và sau một thời gian ngắn đạt một giá trị xác định
khi làm việc bình ổn là 16.105 Pa và 1,63 .104 N. Sự thay đổi của áp suất dầu và lực
đẩy của xi lanh phụ thuộc vào sựthay đổi lực cản tác dụng lên gầu khoan.
- Sự dao động của vận tốc với biên độ lớn ở giai đoạn khởi động gây ra tải trọng
động lên kết cấu thép của thiết bị. Cần có các giải pháp làm giảm sự thay đổi này như
sử dụng tiết lưu trong mạch thủy lực của thiết bị để giảm thiểu tác hại của lực động. 2. Đã tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của tầng địa chất (cấp đất), của biến dạng
đàn hồi Ea, hiệu suất của bơm (b), đường kính xi lanh ép mâm khoan (D) cũng như
lực cản tác dụng vào xi lanh ép (Fc) đến các thông sốĐLH hệ thống TĐTL của máy. Thông qua việc khảo sát tìm ra được giải các thơng số ĐLH của hệ thống TĐTL phụ thuộc vào cấp đất, đây chính là bộ số liệu phục vụ cho bài toán tối ưu ở Chương 3. Kết quả khảo sát cụ thể như sau:
- Khi thực hiện quá trình khoan cọc thì áp suất dầu trong động cơ thủy lực dẫn
động mâm khoan sẽdao động. Cụ thể sẽtăng lên khi khoan ở những tầng địa chất có
tính chất sạn sỏi, cuội sỏi cứng đạt giá trị max 150.104 Pa, đồng thời ở những tầng
địa chất này biên độ dao động của áp suất cũng lớn hơn so với các tầng địa chất như
sét mềm.
- Lưu lượng dầu cung cấp cho động cơ thủy lực và số vòng quay của mâm
khoan sẽ dao động phụ thuộc vào tầng địa chất. Nếu khoan ở tầng đất cứng như cuội sỏi thì dao động lớn hơn so với khoan ở các tầng sét dẻo mềm. Lưu lượng trung bình tại tầng lớp sạn sỏi, cuội sỏi đạt 240 lít/phút (Hình 2.23), số vịng quay của mâm khoan trung bình đạt 11,8 vịng/phút (Hình 2.22).
- Hiệu suất của bơm làm ảnh hưởng đến các thông sốĐLH của hệ thống và làm công suất của động cơ thủy lực dẫn động mâm khoan thay đổi. Chính vì vậy cần quan
tâm để khơng cho bơm bị rị rỉ dầu làm giảm b.
- Áp suất dầu công tác và vận tốc của xi lanh thủy lực là thông số cơ bản nhất trong hệ thống thủy lực điều khiển bộ công tác khoan. Việc xác định được hai thông số này cho phép xác định được các thông số dẫn xuất như lực đẩy của xi lanh, công suất tiêu thụ của xi lanh, lưu lượng cần thiết cho xi lanh khi làm việc.
3. Ứng với mỗi cấp đất tìm ra được một giá trị cụ thể của số vòng quay của mâm
khoan và vận tốc dẫn tiến xi lanh. Việc xác định được hai thông số này có ý nghĩa rất lớn, đây là cơ sở khoa học để thực hiện việc xây dựng và giải bài toán tối ưu của ở Chương 3.
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KẾT CẤU VÀ THÔNG SỐ LÀM VIỆC HỢP LÝ CỦA GẦU KHOAN
Trong phạm vi của luận án này, các thông số kỹ thuật hợp lý của bộ công tác
được hiểu là các thông số kết cấu và thông số làm việc hợp lý của gầu khoan.