Chương 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHẢO SÁT ðỘNG HỌC CỦA THIẾT BỊ CÔNG TÁC TRÊN MÁY XÚC THUỶ LỰC MỘT GẦU
3.3. Xây dựng thuật toán
3.3.2. Tớnh chất ủộng học của hệ thống cụng tỏc trờn mỏy xỳc
Hệ thống công tác của máy xúc thủy lực một gầu bao gồm gầu xúc, các khõu dẫn ủộng và bộ phận ủiều khiển. Bộ phận làm việc là gầu xỳc trực tiếp tỏc ủộng vào ủối tượng ủào (ủất, ủỏ...) Bộ phận dẫn ủộng bao gồm cỏc cơ cấu và cỏc xi lanh thủy lực ủể nõng hạ và mụ tơ thủy lực ủể xoay toa. Bộ phận ủiều khiển bao gồm cỏc tay ủiều khiển cỏc khõu thành phần và ủiều khiển ủộng cơ. Do vậy cỏc tớnh chất ủộng học của cơ hệ ủược xỏc lập bởi tớnh chất ủộng học của từng khõu và cũn phụ thuộc vào người ủiều khiển.
Với mục ủớch của ủề tài chỉ giới hạn nghiờn cứu sự ảnh hưởng của chế ủộ sử dụng ủến chi phớ năng lượng riờng nờn ở ủõy chủ yếu khảo sỏt tớnh chất ủộng học của gầu dưới tỏc ủộng ủiều khiển và một số yếu tố ảnh hưởng.
Trờn mỏy xỳc thủy lực chủ yếu sử dụng hệ thống ủiều khiển ủiện-thủy lực. Do ủú cỏc tớnh chất ủộng học phụ thuộc rất lớn vào cỏc ủặc tớnh của cỏc phần tử dẫn ủộng thủy lực. Do thiếu cỏc tư liệu cũng như ủiều kiện thớ nghiệm nờn trong phạm vi ủề tài này, chỳng tụi sử dụng cỏc thụng số giỏn tiếp ủể nghiờn cứu sự ảnh hưởng của hệ thống ủiều khiển. Cụ thể là sử dụng cỏc hàm ủiều khiển cỏc khõu dẫn: tốc ủộ quay của ủộng cơ, tốc ủộ quay toa, tốc ủộ xoay tương ủối giữa cỏc khõu thành phần (cần chớnh, tay gầu, gầu).
Từ quan sỏt và phõn tớch cỏc quỏ trỡnh chuyển ủộng của cỏc khõu cũng như tham khảo cỏc kết quả thực nghiệm chỳng tụi lựa chọn cỏc hàm ủiều khiển các khâu theo dạng hàm bậc 3:
y (t) = at3 + bt2 + ct + d (3.9) Tớch phõn hàm (3.9) theo thời gian ta nhận ủược cỏc gúc xoay:
( ) 4 3 2
4 3 2
a b c
F t = t + t + t +dt+e (3.10)
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ………35 Áp dung cụng thức (3.9) và (3.10) cho cỏc bài toỏn khảo sỏt ủộng học của cỏc cơ cấu trong hệ thống ủiều khiển mỏy xỳc ta cú cỏc hàm tương ứng.
- Góc xoay toa:
ω1=a t1 3+b t1 2+c t1 +d1 (3.11) 1 4 1 3 1 2 1 1
4 3 2
a b c
t t t d t e
ϕ = + + + + (3.12) - Góc xoay cần chính:
ω2 =a t2 3+b t2 2+c t2 +d2 (3.13) 2 4 2 3 2 2 2 2
4 3 2
a b c
t t t d t e
α = + + + + (3.14) - Góc xoay tay gầu:
ω3=a t3 3+b t3 2+c t3 +d3 (3.15) 3 4 3 3 3 2 3 3
4 3 2
a b c
t t t d t e
β = + + + + (3.16) - Góc xoay gầu
ω4 =a t4 3+b t4 2+c t4 +d4 (3.17) 4 4 4 3 4 2 4 4
4 3 2
a b c
t t t d t e
θ = + + + + (3.18) Tốc ủộ chuyển ủộng của cỏc khõu phụ thuộc vào tải trọng ngoài, khả năng ủộng cơ , ủặc tớnh truyền lực trong hệ thống và chủ ủịnh của người ủiều khiển.
Khi ủó cú cỏc quan hệ trờn thớ cú thể xỏc ủịnh ủược tọa ủộ và quỹ ủạo chuyển ủộng của từng khõu và của cả hệ thống.
Xỏc ủịnh vận tốc tuyệt ủối của ủiểm D
Phương vộc tơ vận tốc tuyệt ủối của răng cắt (ủiểm D) ảnh hưởng ủến gúc cắt ủất và cỏc thành phần lực cản cắt. Do ủú ủể xỏc ủịnh ủược gúc cắt hợp lý cần phải ủiều khiển cho vận tốc của răng cắt phự hợp cả về ủộ lớn và phương .
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ………36 Trờn hỡnh 3.7 là sơ ủồ xỏc ủịnh phương vận tốc của răng cắt .
Trong thực tế, khi thực hiện cắt ủất cú thể chỉ xoay gầu hoặc chỉ xoay tay gầu hoặc kết hợp ủồng thời cả hai. Ở ủõy xột trường hợp ủồng thời xoay cả gầu và tay gầu.
ðiểm D thực hiện quay tương ủối quanh ủiểm C với vận tốc vDC và ủiểm C quay tương ủối quanh ủiểm B với vận tốc vCB. Vận tốc tuyệt ủối của ủiểm D là vộc tơ vD.
v ρD v ρCB v ρDC +
= (3.19)
Xột quan hệ chuyển ủộng tương ủối của cỏc khõu ta xỏc ủịnh cỏc vec tơ vận tốc : vCB =R2ω3 (3.20)
vDC =R3ω4 (3.21) vD = vCB2 +vDC2 +2vCBvDC cosξ (3.22) Trong ủú: ξ - gúc giữa vec tơ vCB và vDC
ξ = β2 - θ1 Góc giữa vec tơ vD và vDC:
Hỡnh 3. 7. Sơ ủồ xỏc ủịnh vec tơ vận tốc răng cắt (D) A
B
ω3 C δ
β2
xD zD
z
xB x
D zB γ
δ1
ω2= 0
θ1
β2
β2
ω4
VCB
VCB
VDC VD
θ1
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ………37
DC D
CB DC D
v v
v v ar v
cos 2
2 2 2 1
−
= + δ Cuối cựng ta tớnh ủược :
( 1) 2
δ =π − γ +δ (3.23)
Trong ủú: γ - gúc tạo bởi ủường nối từ tõm quay C ủến D với ủường tiếp tuyến với mặt sau gầu ủi qia ủiểm D
Như vậy, gúc cắt hợp lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong ủú cú sự ảnh hưởng của kết cấu gầu tạo ra gúc γ và cỏc yếu tố ủiều khiển tao ra gúc δ1.
Ngoài ra cần lưu ý là cỏc tọa ủộ của gầu luụn thay ủổi trong quỏ trỡnh cắt, do ủú ủũi hỏi người ủiều khiển cần phải ủiều chỉnh kịp thời cỏc thụng số ủiều khiển và hợp lý thỡ mới ủạt hiệu suất cao và giảm chi phớ cho khõu ủào.