Nghiên cứu chế độ làm việc hợp lý của máy đào hào có thiết bị công tác dạng xích
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.44 MB, 15 trang )
Bộ giáo dục và đào tạo Bộ Quốc phòng
Học viện Kỹ thuật Quân sự
__________________
phạm đăng ninh
Nghiên cứu xác định chế độ làm việc hợp lý của
máy đào hào có thiết bị công tác dạng xích
Chuyên ngành: Kỹ thuật xe máy quân sự, công binh
Mã số : 62. 52. 36. 01
Tóm tắt luận án tiến sĩ kỹ thuật
Hà Nội - 2008
Công trình đợc hoàn thành tại:
Học viện Kỹ thuật Quân sự
Cán bộ hớng dẫn khoa học:
1. PGS. TS Nguyễn Đình Vinh
2. TS. Bùi khắc gầy
Phản biện 1: PGS. TS. Bùi Hải Triều
Phản biện 2: PGS. TS. Vũ Thế Lộc
Phản biện 3: PGS. TS. Vũ Liêm Chính
Luận án sẽ đợc bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án Tiến sĩ
kỹ thuật cấp Nhà nớc họp tại Học viện Kỹ thuật Quân sự vào
hồi giờ ngày tháng năm
Có thể tìm hiểu luận án tại:
* Th viện Học viện Kỹ thuật Quân sự
* Th viện Quốc gia, Hà Nội
Danh mục công trình của tác giả
1. PGS TS Nguyễn Đình Vinh, ThS Phạm Đăng Ninh
Xác định tải trọng tác dụng lên thiết bị công tác đào hào dạng xích
trong quá trình làm việc
Tạp chí khoa học và kỹ thuật Học viện Kỹ thuật Quân sự. Hà nội, số
99/II- 2002.
2. Nguyen Dinh Vinh, Pham Dang Ninh
Define the dynamic excavating drag force times of trench excavator by
excavating chain working on the soil environment mixed with solid things
Proceedings international conference on automotive technology.
October 22-24, 2005 Hanoi.
3. PGS TS Nguyễn Đình Vinh, ThS Phạm Đăng Ninh
Xác định lực cản cắt tiếp tuyến của xích đào có răng với hình dạng
phức tạp
Tạp chí Cơ khí Việt Nam số 110/05-2006.
4. PGS TS Nguyễn Đình Vinh, TS Bùi Khắc Gầy, ThS Phạm
Đăng Ninh
Nghiên cứu xác định chế độ làm việc hợp lý của máy đào hào dạng
xích đào cắt đất bằng các răng cắt.
Tạp chí Cơ khí Việt Nam số 120 /03 2007.
5. PGS TS Nguyễn Đình Vinh, TS Bùi Khắc Gầy, ThS Phạm
Đăng Ninh
Xác định lực cản tác dụng lên xích đào và guồng xả đất của máy
đào hào dạng xích cắt đất bằng răng cắt bằng phơng pháp thực nghiệm.
Tạp chí Kỹ thuật và Trang bị, Tổng cục Kỹ thuật, số 78/03 - 2007.
1
a. giới thiệu luận án
1. Tính cấp thiết của đề tài
Sự ra đời của các máy đào hào dạng xích đào có thiết bị công tác dạng
chủ động, là một tiến bộ của máy làm đất, chúng đợc sử dụng rộng rãi ở
nhiều nớc, trong các lĩnh vực quân sự, kinh tế quốc dân. Các kết quả
nghiên cứu về loại máy này cha nhiều, còn nhiều vấn đề đặt ra cần đợc
nghiên cứu đầy đủ và sâu sắc hơn.
Máy đào hào dạng xích đào cắt đất bằng răng cắt thoả mãn ở mức độ cao các
yêu cầu chiến thuật, chiến dịch trong chiến tranh hiện đại, là trang bị chủ đạo cho
nhiệm vụ đào hào, đào hầm của công binh quân đội nhân dân Việt Nam. Tuy
vậy, thực tiễn sử dụng cha lựa chọn đúng chế độ làm việc, chốt an toàn ở thiết bị
công tác rất hay bị cắt đứt, làm giảm năng suất và chậm thời gian hoàn thành
nhiệm vụ của máy. Do vậy, đề tài luận án lựa chọn: Nghiên cứu xác định chế độ
làm việc hợp lý của máy đào hào có thiết bị công tác dạng xích, nhằm xác định
cơ sở khoa học lựa chọn chế độ làm việc của máy cho đợc năng suất lớn, làm
việc an toàn, thoả mãn các yêu cầu chiến - kỹ thuật ở điều kiện Việt Nam của các
máy đào hào dạng xích đào hiện có và có thể góp phần tạo cơ sở khoa học cho
việc cải tiến, thiết kế chế tạo mới các máy đào hào xích ở Việt Nam, là có yêu cầu
cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
2. Mục đích nghiên cứu
Xác định cơ sở khoa học cho việc sử dụng đúng chế độ làm việc, cho
việc cải tiến kết cấu máy, để nâng cao hiệu quả khai thác máy đào hào dạng
xích hiện có của quân đội nhân dân Việt Nam, để có đợc những đóng góp,
bổ xung làm phong phú thêm vào lý thuyết, thiết kế máy đào hào dạng xích.
3. Đối tợng nghiên cứu
Các nghiên cứu lý thuyết đợc thực hiện cho máy đào hào dạng xích đào
cắt đất bằng răng cắt. Phần thực nghiệm đợc thực hiện trên máy đào hào
PZM-2 trong biên chế của công binh quân đội nhân dân Việt Nam.
4. Phơng pháp nghiên cứu
Trọng tâm là thực hiện các nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm để kiểm
chứng sự đúng đắn và tin cậy của các kết quả nghiên cứu lý thuyết.
5. Những đóng góp mới của luận án
* Về mặt khoa học
- Đã xây dựng đợc mô hình tính toán lực cản đào và cắt đất của thiết bị
công tác của máy đào hào dạng xích đào cắt đất bằng các răng cắt ở điều
kiện địa hình Việt Nam.
- Thiết lập đợc mô hình toán học xác định chế độ làm việc hợp lý của máy
đào hào dạng xích cắt đất bằng các răng cắt.
- Đã xây dựng đợc quy trình đo đạc thực nghiệm và sơ đồ hệ thống đo hợp
lý phù hợp với điều kiện các thiết bị đo hiện có tại Việt Nam và kết cấu thực
của thiết bị Quân sự.
* Về thực tiễn
Đề xuất đợc tập các thông số đặc trng cho chế độ làm việc hợp lý của máy
đào hào dạng xích đào cắt đất bằng răng cắt PZM-2 ở các điều kiện địa hình đào
2
hào quân sự với đất không có và có lẫn vật cản cứng, góp phần nâng cao hiệu quả
khai thác sử dụng các máy đào hào hiện có.
6. Bố cục của luận án
Luận án bao gồm 131 trang thuyết minh, 14 bảng, 50 hình vẽ, ảnh và đồ
thị, 40 trang phụ lục kèm theo. Cấu trúc của luận án:
Mở đầu
Chơng 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu các vấn đề có liên quan tới đề
tài luận án. Nhiệm vụ luận án.
Chơng 2: Tơng tác giữa xích đào cắt đất bằng các răng cắt với đất.
Chơng 3: Quá trình làm việc của cơ cấu vát sửa miệng hào, guồng xả; khả
năng di chuyển của máy đào hào dạng xích đào cắt đất bằng răng cắt.
Chơng 4: Mô hình toán học lựa chọn chế độ làm việc hợp lý của máy đào
hào dạng xích cắt đất bằng răng cắt.
Chơng 5: Thí nghiệm xác định một số tham số của máy đào hào dạng xích.
Kết luận.
nội dung tóm tắt của luận án
Chơng 1
tổng quan về tình hình nghiên cứu các vấn đề có
liên quan tới đề tài luận án. Nhiệm vụ luận án
1.1. Các thành tựu nghiên cứu về máy làm đất nói chung
Theo quá trình ra đời và phát triển của ngành công nghiệp máy làm đất, kế
thừa và phát triển, các nhà khoa học, tập thể các viện nghiên cứu, các nhà
máy sản xuất ngành máy làm đất nói chung đã thực hiện khối lợng to lớn
các công trình nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cả về khoa học và công
nghệ đối với các loại máy làm đất, đã thu nhận đợc các kết quả có ý nghĩa
khoa học và thực tiễn lớn lao và sâu sắc cho sự phát triển liên tục và vợt
bậc, ngày càng hoàn thiện của các máy làm đất.
1.2. Các kết quả nghiên cứu về máy đào hào dạng xích
Từ các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học về máy đào hào dạng xích
đào, có thể rút ra đợc các nhận xét sau:
1) Các kết quả nghiên cứu về máy đào hào với xích đào cắt đất bằng các gầu
hoặc các tấm gạt đã đợc công bố là những đóng góp bổ xung cho lý thuyết cắt
đất, lý thuyết thiết kế và khai thác máy làm đất nói chung, góp phần hiệu quả
vào việc tạo dựng, phát triển, hoàn thiện các máy đào hào dạng xích đào cắt đất
bằng gầu, bằng các tấm gạt.
2) Các kết quả nghiên cứu về tơng tác giữa xích đào và đất của các máy đào
hào với xích đào cắt đất bằng các gầu, các tấm gạt, cho thấy đây là một quá
trình phức tạp, ngoài phụ thuộc vào loạt các yếu tố nh ở các máy làm đất nói
chung, còn phụ thuộc rất lớn và trực tiếp vào mối quan hệ phân bố dòng lực ra
hệ thống di chuyển và thiết bị công tác.
3) Trạng thái làm việc của máy đào hào đợc xác định bởi loạt các yếu tố:
3
các thông số kết cấu, động học, động lực học của nguồn động lực, thiết bị
công tác; địa hình, cơ - lý tính của đất đào, chế độ tốc độ, ảnh hởng của
một số yếu tố tới chế độ làm việc của máy nh tỉ số giữa công suất động cơ
cấp cho hệ di chuyển và thiết bị công tác của máy. quan hệ giữa chiều rộng
và chiều dày phoi đất cắt để lực cản cắt riêng là cực tiểu, đã đợc một số tác
giả nghiên cứu. ở đa số các công trình nghiên cứu xem rằng chế độ làm việc
hợp lý của máy đào hào dạng xích đào là chế độ làm việc với năng lợng
riêng tiêu tốn cho quá trình làm việc của máy là cực tiểu. ở một số công trình
nghiên cứu, đã kết luận rằng trong những điều kiện nhất định, các giá trị cực
tiểu của năng lợng riêng trong quá trình đào và cực đại của năng suất đào đất
không xảy ra ở cùng một chế độ làm việc của máy, khi đó chế độ làm việc có
đợc năng suất đào lớn nhất đợc xem là chế độ làm việc tối u của máy.
4) Các kết quả nghiên cứu về máy đào hào dạng xích đào cắt đất bằng các
răng cắt đợc tiếp cận là ít. Có thể vì đây là máy đợc sử dụng cho lĩnh vực
quân sự, nên điều kiện phổ biến thông tin là hạn chế. Tuy nhiên các kết quả
nghiên cứu về máy làm đất nói chung, về máy đào hào dạng xích cắt đất bằng
gầu, tấm gạt đã đợc tiếp cận, hoàn toàn có thể là cơ sở để tham khảo, vận
dụng cho các nghiên cứu về máy đào hào dạng xích đào cắt đất bằng răng cắt.
1.3. Mục tiêu, nội dung nhiệm vụ, phơng pháp nghiên cứu của luận án
1) Mục tiêu
Xác định cơ sở khoa học cho việc sử dụng đúng chế độ làm việc cũng nh cho
việc cải tiến kết cấu máy, để nâng cao hiệu quả làm việc của máy đào hào dạng xích
đào cắt đất bằng răng cắt ở điều kiện địa hình quân sự ở Việt Nam.
2) Nội dung nhiệm vụ cụ thể của luận án
+ Tổng quan về tình hình nghiên cứu các vấn đề có liên quan tới đề tài luận
án. Nhiệm vụ luận án.
+ Tơng tác giữa xích đào cắt đất bằng các răng cắt với đất: xây dựng mô
hình tơng tác, xác lập các biểu thức tính toán các đặc trng tơng tác giữa
xích đào cắt đất bằng răng cắt và đất.
+ Phân tích các quá trình làm việc của cơ cấu vát sửa miệng hào, guồng xả; khả
năng di chuyển của máy đào hào dạng xích đào cắt đất bằng răng cắt.
+ Xác lập và giải mô hình toán học lựa chọn chế độ làm việc hợp lý của
máy đào hào dạng xích cắt đất bằng các răng cắt:
+ Thí nghiệm xác định một số tham số của máy đào hào dạng xích, để
khẳng định sự đúng đắn và tin cậy của các kết quả nghiên cứu lý thuyết.
3) Lựa chọn phơng pháp nghiên cứu của luận án
+ Nghiên cứu lý thuyết
Kế thừa, vận dụng các nguyên lý cơ học, phơng pháp và các kết quả nghiên cứu
cuả các nhà khoa học đi trớc, ứng dụng các lý thuyết toán học và công nghệ thông
tin hiện đại, để thực hiện các nội dung nghiên cứu lý thuyết.
4
+Nghiên cứu thực nghiệm
Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm đợc lựa chọn là đo các đại lợng không
điện bằng các đại lợng điện, quang điện với các thiết bị thí nghiệm hiện đại, xử lý kết
quả thí nghiệm trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê, quá trình thực nghiệm đợc
thực hiện với máy thực (PZM-2) làm việc ở điều kiện địa hình đào hào quân sự.
1.4. Kết luận chơng 1
1) Các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nớc mới
cho đợc các kết quả nghiên cứu về máy đào hào dạng xích đào cắt đất bằng
các gầu hoặc bằng các tấm gạt mà cha đề cập đến máy đào hào dạng xích
đào cắt đất bằng các răng cắt. Việc xây dựng mô hình tơng tác giữa xích
đào cắt đất bằng các răng cắt với đất một cách đầy đủ và khoa học làm cơ sở
cho việc xác định chế độ làm việc hợp lý của máy ở điều kiện Việt Nam là
hết sức cần thiết.
2) Các kết quả nghiên cứu về máy làm đất nói chung, về máy đào hào dạng
xích cắt đất bằng gầu, bằng các tấm gạt đã đợc tiếp cận, hoàn toàn có thể
là cơ sở để tham khảo vận dụng cho các nghiên cứu về máy đào hào dạng
xích đào cắt đất bằng các răng cắt.
3) Nghiên cứu về máy đào hào dạng xích đào cắt đất bằng các răng nói chung
và xác định chế độ làm việc hợp lý của máy nói riêng là vấn đề hết sức mới
mẻ ở Việt Nam, từ các điều kiện nghiên cứu cho phép ở nớc ta, đề tài đợc
lựa chọn là "Nghiên cứu đã xác định chế độ làm việc hợp lý của máy đào hào
có thiết bị công tác dạng xích".
Chơng 2
Tơng tác giữa xích đào cắt đất bằng các răng cắt
với đất
2.1 Điều kiện về đất và địa hình đào hào quân sự
Các đờng hào quân sự đợc thi công bằng máy ở Việt Nam thờng
đợc xây dựng trên các địa hình có độ dốc dọc trung bình từ 5 - 15
0
và có độ
dốc ngang nhỏ trên nền đất cấp III, IV. Đất đào hào đa phần là sét, có độ ẩm
trung bình dới 30%, đất có thể là không có hoặc có lẫn vật cản cứng, đất
vùng trung du thờng có lẫn đá, sỏi, lớp đất mặt dới nắng khô khá cứng,
đất gặp ma có độ dính bám lớn.
2.2. Tơng tác giữa xích đào và đất
2.2.1. Xác định các quan hệ hình học của răng cắt
Từ mô hình thực của răng cắt, xây dựng đợc sơ đồ hình học răng cắt
(hình 2.2), để từ đó xác định đợc các quan hệ hình học của răng cắt :
- Góc hợp bởi giữa hai mặt bên răng cắt:
(
)
b2/darcsin2
1
=
(2.6)
- Góc hợp bởi giữa hai dao tuyến
12
AAAA , :
(
)
(
)
[
]
b2/gcot.2/cosgcotarsindarcsin2
1
'
1
= (2.7)
- Góc hợp bởi các đờng song song với đờng mũi a-a và
2
AA :
(
)
(
)
gcot.2/cosgcotar
1
'
= (2.8)
- Góc giữa mf(P
đđ
) và mf(P
bp
) bằng góc giữa mf(P
nđ
) và mf(P
n
):
5
(
)
(
)
[
]
{
}
gcot2/cosgcotarsin/sinarccos
11
=
(2.9)
- Góc giữa tiết diện M
1
M
2
A
2
A
1
và mặt phẳng song song với a-a, chứa
21
MM :
(
)
( ) ( )
+
=
''
1
'
1
sin2/cossincos
2/cossinsin
arctg
(2.10)
- Diện tích tiết diện ngang phoi đất cắt của một răng cắt đất:
(
)
h.eb2hkF
fcdr
+
=
,m
2
( )
( )
==
'
'
''
1f
sinsin
sinsin
e;sin/2/sink
(2.11)
Hình 1.1.b.
Thiết bị xích đào
1. Trục dẫn động;
2. Xích đào; 3.
Khung; 4, 8. Các
răng cắt; 5, 6.
Chốt và dao cắt
thành hào; 7. Cơ
cấu tăng xích.
Hình 2.1. Sơ đồ xác định các quan hệ hình học
của răng cắt trên xích đào.
B
a)
M
1
K
I
M
I
K
C
'
2
A
'
1
A
b
h
1
/2
a
a
b
b
/2
C
mf(P
cđ
)
mf(P
n
)
mf(P
nđ
)
A
2
A
1
A
b
mf(P
bt
)
mf(P
đđ
)
b
mf(P
bp
)
M
2
mf(P
nđ
)
mf(P
n
)
(A
-
A
2
)
E
mf(P
bp
)
mf(P
đđ
)
1
1
b
)
z
mf(P
bp
)
Q
A
2
H
P
A
b
A
b
mf(P
đđ
)
P
K
2
c)
d)
Q
h
A
M
K
1
mf(P
n
)
mf(M
1
M
2
A
2
A
1
)
6
- Diện tích ngập trong đất ở một mặt bên răng cắt khi cắt đất:
A
2
A
2
MMbr
SS
=
(
)
'
sin/2/ehbh
+=
, m
2
(2.13)
- Diện tích giao diện của một răng cắt với bề mặt đất cắt:
2
'
sr
sin
ehb
k
2
1
S
+
=
,m
2
.
( )
+=
'
1
'
1
'
s
cos1
2
sin
sin
1
k
(2.14)
2.2.2. Thiết lập mô hình tác động
tơng hỗ giữa xích đào và đất ở điều
kiện đất đất không có lẫn vật cản cứng
a) Xây dựng sơ đồ tính toán
Giả thiết: Máy di chuyển để đào hào
theo qũi đạo thẳng, máy làm việc ở chế
độ tốc độ ổn định; đất từ bề mặt miệng
hào tới đáy hào là đồng nhất; độ bền và
sự biến dạng của đất tuân theo lý thuyết
trạng thái giới hạn, lý thuyết phá huỷ đất;
địa hình có độ dốc ngang nhỏ; địa hình
có độ dốc ngang nhỏ, độ dốc dọc theo
hớng đào hào đợc giới hạn theo điều
kiện ổn định lật - trợt và kéo bám.
Từ mô hình máy thực và các giả
thiết, xây dựng đợc mô hình tác động
tơng hỗ giữa xích đào của máy và
đất nh ở các hình vẽ (2.2.a,b).
b) Tốc độ cắt đất và chiều dày phoi đất cắt
( ) ( )
2
xj1xjmi
2
2
miaij
vcos.v.1.v.21.vv ++=
, m/s (2.16)
Hình 2.2.a. Các lực tác dụng tơng hỗ giữa xích
đào và đất ở dạng tổng quát, tốc độ cắt đất.
dP
CNx
1
A
dP
ctx
dP
cx
v
a
2
1
v
mi1
=v
mi
.(1-
)
v
x
A
dP
CN
1
1
c
P
CN
P
cx
P
CNx
P
phơng xích cắt đất
H
M
P
1
-
t
r
A
M
x
P
x
G
x
1
L
o
g
o
h
x
v
mi1
=v
mi
.(1-
)
v
a
1
v
P
NC
P
vc
P
P
cx
1
Hình 2.2.b. Sơ đồ xác định lực cản cắt do
nén đất theo phơng di chuyển của răng cắt.
C
x
h
M
M
2
M
h
E
h
E
z
x
dT
dT
dT
n
dT
d
dN
'
1
/2
1
/2
1
/2
a
a
b
/2
2
C
mf
(P
cđ
)
mf(P
n
)
mf(P
nđ
)
A
2
A
A
b
mf(P
bt
)
mf(P
bp
)
mf(P
đđ
)
dN
p
dN
dN
n
s
K
A
h
s
x
z
dT
p
dT
dT
n
P
ms
P
tđ
l
s
n
m
b
s
C
B
A
(dN
n
+dT
n
)
Hình 2.4. Sơ đồ tính toán lực cản cắt tác
dụng lên dao sửa thành hào khi làm việc.
7
(
)
(
)
hij1ijrij
n.sin.d.2/th
=
, m (2.18)
Chiều dày trung bình và cực đại của phoi đất cắt h
ij
của các răng cắt có
giá trị nhỏ so với chiều cao của các răng cắt đất. Với máy đào hào dạng xích
cắt đất bằng răng cắt quá trình cắt và đào đất trên đất cứng của các cụm tấm
gạt và răng cắt luôn đợc thực hiện chỉ bằng các răng cắt.
Khi tỉ số giữa tỉ số truyền lực hệ di chuyển và tỉ số truyền lực tới xích đào
giảm, chiều dầy phoi đất cắt tăng, lực cản
đào tăng (hình 2.3).
c) Các lực cản đào thành phần, lực cản đào
tổng cộng tác dụng lên xích đào theo phơng
tiếp tuyến với bề mặt cắt đất của xích đào
Kế thừa các kết quả nghiên cứu về tơng tác
giữa thiết bị công tác và đất của các máy làm đất,
bằng các lập luận khoa học, đã xác lập đợc các
quan hệ toán học của các thông số đặc trng cho
tơng tác giữa xích đào và đất phụ thuộc vào các yếu tố ảnh hởng:
svNCvcctdt
PPPPPP ++++=
( )
(
)
( )
[ ]
( )
( )
60.2veE/kFcosCsinh.g/vcos F
sincostgVcosE/av.kk
gsin
tgtgBA
ehb2nhP
2
xjs
2
pnss01c
2
aijq
11vc
2
p
2
aijf
'
dt
+++++
+++
+
+
+
+=
Trong các biểu thức trên:
cx
P -
Lực cản cắt tổng cộng do quá trình cắt đất của
các răng cắt tác dụng lên xích đào;
vc
P
- Lực cản do vận chuyển đất:
v
P
- Lực
cản do tấm gạt đẩy văng đất đợc cắt vào guồng xả đất:
NC
P - lực nâng đất
cắt tới vị trí xả đất cửa gom;
s
P - lực cản cắt do các dao sửa thành hào.
2.3. Xác định lực cản đào động khi máy đào hào bằng xích đào làm việc
trong môi trờng đất có lẫn vật cản cứng
Giả thiết: - Sử dụng các giả thiết ở mục 2.2.2.
- Các vật cứng đợc phân bố ngẫu nhiên trong đất, khi gặp răng cắt sẽ bị
răng cắt đẩy dịch chuyển trớc răng cắt.
- Một cách gần đúng bỏ qua phần lực cản gia tăng thêm da các tấm gạt
đẩy ép các hòn sỏi, đá có kích thớc lớn hơn chiều dày phoi đất cắt.
Mô hình để tính toán lực cản đào tổng cộng tác dụng lên xích đào, khi xích
đào làm việc ở môi trờng đất có lẫn vật cản cứng nh hình 2.4.a, b.
M
v
m
z
x
1
a,
Hình 2.5. Mô hình tính toán lực cản
đào tổng cộng khi máy đào hào làm
việc trong môi trờng đất lẫn vật cản
cứng
.
P
x
2
.cos
x
1
C
1
m
2
n
c
.C
2
.cos
b,
R
c
m
1
Hình 2.3
. Sự phụ thuộc của chiều dầy phoi đất
cắt h phụ thuộc vào tỉ số tốc độ đồng bộ d
ij
.
Sự biến thiên của chiều dày phoi đất cắt
0.00 8
0.01 3
0.01 8
0.02 3
0.02 8
20 30 40 50 60 70
Tỉ số dij
Ch iều d ày ph oi đất cắt h , m
8
Từ sơ đồ tính toán thiết lập hệ các phơng trình vi phân, xác định đợc lực cản đào
tổng cộng lớn nhất ở đất có lẫn các vật cản cứng và tốc độ cắt đất không đổi:
(
)
(
)
210x21e22c1ax11cmaxddtd
e.e2/v CC.ne/Cn2Ccos.ae/C.RPP
+++==
- ở đất có lẫn vật cản cứng với tốc độ cắt đất thay đổi:
c
2222cmaxddtd
R)cosxmcosxCnmax(PP ++==
( )
( )
( )
( )
( )
62.2E/kFcosCsinh.vcos
g
.FsincostgV
cosE/av.kk
gsin
tgtgBA
ehb2h)nn(R
2
pnss01c
2
aijq11vc
2
p
2
aijf
'
cc
++
++++
+
+
+
+
+=
2.4. Năng suất đào đất của xích đào
+ Năng suất đào đất của xích đào Q
x
là tổng các năng suất đào đất do các răng
cắt Q
r
và do các dao sửa thành hào:
(
)
[
]
}
h/m,v.Fehb2nhk3600Q
3
aijsfx
++=
(2.79)
2.5. Công suất động cơ cần thiết cho xích đào làm việc
+ ở đất không có lẫn vật cản:
(
)
(
)
(
)
(
)
[
]
{
( )
[ ]
( )} ( )
xjdci
2
pnss01c
2
aijq11vc
2
p
2
aijfxj
3
dxd
/E/kFcosCsinh.g/vcos.FsincostgV
cosE/ag/v.kksin/tgtgBAehb2nhv10N
++++++
+++++=
+ ở đất có lẫn vật cản cứng đất, tốc độ cắt đất không đổi :
( )
( )
( )
++
++
+
+
+
+
=
2c12c1
20x21e
2c1
2c1
2
2c1
0x1
a
2c1
c1
bxdb
xj
3
dxd
CnC.CnC2
m.v CC.n
Cn2C
CnC
mcos
.
cosCnC
vC
v
CnC
R.C
v10
N
2.6. Phân tích ảnh hởng của một số yếu tố tới các lực cản đào thành
phần, lực cản đào tổng cộng tác dụng lên xích đào
- Khi tốc độ cắt đất tăng, lực cản đào tăng lên (hình 2.6).
- Góc đặt xích đào
1
tăng, các lực cản đào thành phần và tổng cộng tăng, do
chiều dày phoi đất cắt và lợng đất cắt trong một thời gian tăng (hình 2.11).
- Lực cản đào phụ thuộc rất lớn vào tốc độ làm việc của máy, với chế độ làm
việc có tốc độ lớn, lực cản đào tăng lên đáng kể (hình 2.7), (2.8), (2.9), (2.10).
Hình 2.7.
Đồ thị lực cản đào tổng, các thành
phần lực cản cắt và đào đất của máy ở chế độ
làm việc 1 (i
dc1
, i
x1
), trên đất cấp IV.
600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
x 10
4
DO THI LUC CAN DAO, CAT DAT CUA MAY
Toc do quay cua truc k huyu dong c o ne, v/ph
Luc can dao, cat dat,N
PdtdIV-11
PvcIV-11
PcxIV-11
PNIV-11
PsIV-11
PvIV-11
PvcIV-11
Hình 2.6. Sự biến thiên lực cản đào động và
lực cản đào tĩnh vào các c
ấp đất khác nhau
ở chế độ làm việc 1 của máy (i
dc1
, i
x1
).
600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
x 10
4
DO THI LUC CAN DAO DONG VA TINH CUA MAY
Toc do quay c ua truc k huyu dong c o ne, v/ph
Luc can dao dong Pdtd va tinh Pdt,N
PdtdI-11
PdtI-11
PdtdII-11
PdtII-11
PdtdIII-11
PdtIII-11
PdtdIV-11
PdtIV-11
9
- Giá trị lực cản cắt đất ở điều kiện đất
có lẫn vật cản cứng phụ thuộc rất lớn vào
độ cứng và kích thớc vật cản, có thể lớn
hơn nhiều so với ở điều kiện đất bình
thờng (hình 2.12).
2.7. Kết luận chơng 2
1) Đặc điểm và tính chất của đất đào hào quân sự ở Việt Nam là: ở các
vùng trung du và miền núi có địa hình hẹp, độ dốc dọc và ngang tơng đối
lớn; đất đa phần là đất sét và đất sét pha, độ ẩm trung bình dới 30%, về
mùa ma có độ ẩm và lực dính bám lớn, theo chiều sâu hào đợc đào đất
không đồng nhất, thờng gặp đất đá ong, đất có lẫn sỏi, đá vụn do quá trình
phong hóa.
2) Lực cản cắt và đào đất phụ thuộc vào các hình dáng hình học răng cắt,
chiều dầy phoi đất cắt, địa hình và các tính chất cơ - lý tính của đất, kết cấu và
góc đặt xích đào, chế độ tốc độ làm việc của động cơ.
3) Kết quả khảo sát một số yếu tố ảnh hởng tới lực cản đào thành phần,
lực cản đào tổng cộng tác dụng lên xích đào cắt đất bằng răng cắt của máy
Hình 2.8. Đồ thị lực cản đào tổng, các thành
phần lực cản cắt và đào đất của máy ở chế
độ làm việc 2 (i
dc1
, i
x2
), trên đất cấp IV.
600 800 1000 1200 1400 1600 1800
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
x 10
4
DO THI LUC CAN DA O, CAT DAT CUA MA Y
Toc do quay c ua t ruc k huyu dong c o ne, v/ph
Luc can dao, cat dat,N
PdtdIV-12
PdtIV-12
PcxIV-12
PNIV-12
PsIV- 12
PvIV-12
PvcIV-12
Hình 2.9. Đồ thị lực cản đào tổng, các thành
phần lực cản cắt và
đào đất của máy ở chế độ
làm việc 3 (i
dc2
, i
x1
), trên đất cấp IV.
600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
x 10
4
DO THI LUC CAN DA O, CAT DAT CUA MA Y
Toc do quay c ua truc khuyu dong c o ne, v/ph
Luc can dao, cat dat,N
PdtdIV-21
PdtIV-21
PcxIV-21
PNIV-21
PsIV-21
PvcIV-21
PvIV-21
Hình 2.11. Sự biến thiên lực cản cắt tổng cộng
và các lực cản thành phần vào góc nghiêng
của xích đào so với phơng ngang
1
ở đất
cấp IV, chế độ làm việc của máy (i
dc1
, i
x1
).
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
x 10
4
DO THI LUC CAN DAO, CAT DAT CUA MAY
Goc nghieng cua x ich dao, rad
Luc can dao, cat dat,N
PdtdIV-11
PdtIV-11
PcxIV-11
PNIV-11
PsIV-11
PvIV-11
Pvc IV-11
Hình 2.10.
Đồ thị lực cản đào tổng, các
thành phần lực cản cắt và đào đất của máy ở
chế độ làm việc 3 (i
dc2
, i
x1
), trên đất cấp IV.
700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
x 10
4
DO THI LUC CAN DAO, CAT DAT CUA MA Y
Toc do quay c ua truc khuyu dong c o ne, v/ph
Luc can dao, cat dat,N
PdtdIV-22
PdtIV-22
PcxIV-22
PNIV-22
PsIV-22
Pvc IV-22
PvIV-22
Hình 2.12. Đồ thị lực cản đào tổng tĩnh
và động của máy phụ thuộc vào các chế
độ làm việc của máy ở đất cấp IV.
600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
x 10
4
DO THI LUC CAN DONG VA TINH CUA MAY
Toc do dong co ne, v/ph
Luc can dao dong Pdtd va tinh Pdt, N
PdtIV-11
PdtdIV-11
PdtIV-12
PdtdIV-12
PdtIV-21
PdtdIV-21
PdtIV-22
PdtdIV-22
10
đào hào PZM-2 đối với đất cấp III, IV ở điều kiện Việt Nam, cho thấy: lực cản
cắt vẫn là thành phần chính của lực đào tổng cộng (lực cản cắt P
cx
là 77.80 %); lực
cản đào tổng cộng là một hàm phi tuyến, phụ thuộc vào các đặc trng hình học
của các răng cắt, kết cấu và góc đặt của xích đào, cơ lý tính của đất, tỉ số tốc độ
đồng bộ d
ij
, chế độ tốc độ động cơ nguồn động lực; giá trị lực đào tổng cộng
trong trờng hợp đất có lẫn vật cản cứng lớn hơn rất nhiều so với đất không có
lẫn vật cản cứng (từ 2.09
ữ
3.08 lần), mức độ lớn hơn tuỳ thuộc vào độ cứng,
kích thớc của vật cản cứng và xác suất gặp vật cản cứng có lẫn trong đất của
các răng cắt đất của xích đào.
Chơng 3
quá trình làm việc của CƠ CấU VáT SửA MIệNG HàO, GUồNG
Xả, khả năng di chuyển của máy đào hào dạng xích đào
cắt đất bằng răng cắt
Nội dung của chơng đợc thực hiện với mục đích xác lập tiếp các thông
số với các mối quan hệ của nó, để cùng với các đặc trng tơng tác giữa
xích đào và đất đã xác lập, cho phép mô tả đầy đủ, khách quan trạng thái
làm việc của máy trong mô hình toán học lựa chọn chế độ làm việc hợp lý
của máy đào hào dạng xích đào.
Các giả thiết đợc sử dụng trong chơng là nh ở chơng 2.
3.1. Phân tích quá trình làm việc của cơ cấu vát sửa miệng thành hào
+ Độ sâu cắt đất, tốc độ cắt đất: Các dao vát sửa miệng hào có độ sâu
cắt đất đợc ấn định theo kết cấu gá lắp các dao trên khung guồng đào, tốc
độ cắt đất bằng tốc độ di chuyển của nguồn động lực.
+ Lực cản tác dụng lên cơ cấu: Dao có kích thớc (l) lớn, (b) nhỏ, đất
đợc các dao cắt rơi xuống đáy hào để xích đào vận chuyển tới guồng xả,
do vậy lực cản tác dụng lên dao cắt gồm: lực cản phá huỷ đất theo nén, lực
tách phoi đất và lực ma sát giữa dao và đất. Có thể xây dựng sơ đồ tính toán
lực cản tác dụng lên dao vát sửa miệng hào nh ở hình vẽ (3.1.a, b, c). Từ đó
xác lập đợc các biểu thức:
+ Lực cản tổng cộng tác dụng lên cơ cấu dao vát miệng hào:
- Theo phơng di chuyển của máy:
(
)
(
)
v
2
ijaijv
2
pbnvvb
sinC/veE/kFP
++=
, N (3.7)
- Theo phơng vuông góc với phơng di chuyển của máy:
(
)
(
)
v
2
ijaijv
2
pbnvvd
cosC/veE/kFP
++=
, N (3.8)
Hình 3.1. Lực cản tá
c dụng lên dao vát miệng hào.
b
v
l
v
P
vms
P
vtđ
x
(dNsin
v
+dTcos
v
)
0
x
P
vms
P
vtđ
h
v
dT
dNcos
v
dNsin
v
dN
dTsin
v
dTcos
v
z
1
v
P
vđ
P
vt
P
vb
v
m
v
a)
c)
b)
11
ở đây:
2
vb
tggcottg21k +=
;
(
)
(
)
+
=
vvv
sing/cossin.e
+ Năng suất suất đào đất của cơ cấu vát miệng hào làm việc
ijaijvvv
C/v.sin.F3600Q
=
, m
3
/ h (3.9)
trong đó: v
aij
tốc độ cắt đất, m/s;
v
góc hợp giữa trục dọc của dao vát với
phơng di chuyển của máy, độ; F
v
- diện tích phoi đất cắt của dao vát miệng hào, m
2
.
+ Công suất động cơ cần thiết cho cơ cấu vát miệng hào làm việc
nd
N =(
vb
P v
mi
+
vd
P
f.cos
v
)/
dci
,
ở đây:
v
- góc cắt của dao;
dci
- hiệu suất truyền lực tới bánh xe chủ động.
3.2. Miền tốc độ đảm bảo hiệu quả thu gom đất vào guồng xả
3.2.1. Xây dựng sơ đồ tính toán
Giả thiết: Ngoài các giả thiết ở chơng 2, đất đã đợc cắt ở trạng thái rời.
Các phân tố đất cắt theo hành trình vận chuyển đợc tích luỹ động năng
và thế năng, khi nhô thoát khỏi bề mặt đất bờ hào, bị đẩy văng tách khỏi đất
trong khoang chứa giữa các tấm gạt. Khi đó các phân tố đất vừa chuyển
động theo phơng của véc tơ tốc độ tuyệt đối
a
v
(tốc độ cắt đất), vừa di
chuyển trợt theo chiều cao cánh gạt với tốc độ
j
; các phân tố đất ở đoạn
xích thẳng chịu tác động của các lực phân tố: đẩy văng đất, dính, trọng
trờng, ma sát giữa đất và bề mặt cánh gạt, quán tính (
v
dP
,
0C
dP
,
mg
,
f
P
,
m
); ở vùng xích uốn cong còn chịu thêm các lực phân tố: ly tâm, quán
tính, Côriôlix (
lt
dP
,
dm
,
c
Pd
).
Sử dụng các giả thiết và tham khảo các kết quả nghiên cứu liên quan, xây
dựng đợc các sơ đồ tính toán (h.3.2, 3.3) và viết đợc các phơng trình
chuyển động của phân tố đất khảo sát:
(
)
(
)
m,2/kgttvsinz;m,tvcosx
2
aijij1aijij1
==
( )
( )
[
]
( )
[ ]
0tg.sinmgvC)./g(.cos
/g.m
m
C)./g(v.sin
/g.m
m
sin.tg.mgcos.mgm
j1
2
aij0ijc
3
0
2
aijijc
3
j1j1
j
=
++
+++
(3.10)
( )
( )
( )
( )
0dPdPcosdPdPsin
)cossintg(mg)cossin.tg(Ptg.P.m
v0C0Cv
1ltc
vj
=++
++++
(3.24)
Giải hệ các phơng trình (3.10), (3.24), nhận đợc các biểu thức xác định
các tốc độ giới hạn nhỏ nhất và lớn nhất của xích đào đợc qui dẫn về trục
khuỷu động cơ của máy để đảm bảo hiệu quả gom đất vào guồng xả:
n
eminij
=
ijk
dci
Cr
i30
.max
( )
(
)
(
)
( ) ( )
( )
+
+
1
2
E1EE
01
2
cosz22sin.x/g.kx
,2//C.g.4.1sin
(
)
(
)
(
)
D/RcosarD/hzzarcsin2/t.
10CE)
maxj
(jmaxj0
+
+
+
)(jmaxjjmaxe
maxj
t/n
=
12
ở đây:
( ) ( )
2
0CE
2
hzzcaD ++= ; h
c
kích thớc chiều cao của cánh gạt, m;
t
1j
khoảng thời gian cánh gạt khảo sát di chuyển từ vị trí A tới vị trí xả hết
Hình 3.2. Sơ đồ
tính toán tốc độ
nhỏ nhất giới hạn
của xích đào để
đảm bảo hiệu
quả thu đất vào
hộp guồng xả.
b
0
z
E
b
E
x
E
=c
1
+c
2
+c
3
/2
E
c
3
v
aij
x
v
xj
h
c
z
m
B
1
x
.
vi
P
lt
v
xj
P
d
mg
z
o
A
o
v
xj
v
aij
Quĩ đạo chân các tấm gạt
Quĩ đạo đỉnh các tấm gạt
Thành phía trớc của
hộp guồng xả
Miệng thu gom đất
o
1
i
t
Bi
i
t
1
1
i
(t-t
Bi
)
l
t
v
mi
1
c
4
c
2
c
1
h
0
Hình 3.3.
Sơ đồ tính
toán xác
định giá trị
tốc độ lớn
nhất cho
phép của
xích đào.
h
crôto
l
crôto
Thành phía
trớc của hộp
guồng xả
mg
x
E
c
1
z
mg
l
t
N
M
J
v
xj
m
d
P
lt
P
f
x
a
o
c
2
n
z
E
c
z
c
j
(t-t
Bj
)
j
t
Bj
B
A
b
0
b
c
h
0
c
4
h
c
h
ch
Quĩ đạo chân các tấm gạt vận chuyển đất
Quĩ đạo đỉnh các
tấm gạt
Bậc cạnh dới cửa gom đất
.
v
v
xj
v
aij
1
r
bs
R
1
O
c
1
E
dP
C0
R
0
1
13
đất khi tốc độ góc bánh sao là
j
; t
Bj
thời gian di chuyển của cánh gạt từ vị
trí A đến vị trí B (vị trí chuyển đổi từ quĩ đạo thẳng sang quĩ đạo cong);
3.3. Phân tích quá trình làm việc của guồng xả đất
3.3.1. Xác định tốc độ nhỏ nhất giới hạn của guồng xả
Sơ đồ tính toán tốc độ vung hắt đất,
cự ly xả đất đợc thể hiện trên hình (3.5).
Khi rô to guồng xả có tốc độ góc
gk
, đất trong các phân khoang của
guồng xả đợc gia tốc và lần lợt đợc
nâng tới điểm B ở miệng vung hắt đất
của guồng xả, phân tố đất sẽ có tốc độ
vòng
r
v
, tốc độ theo hớng ly tâm
l
v
,
tốc độ tuyệt đối
ax
v
, các phân tố đất sẽ
đợc văng theo phơng của
ax
v
, hợp
với phơng ngang góc
a
.
Phân tích mối quan hệ giữa các lực tác dụng lên phân tố đất khảo sát và
phơng văng của phân tố đất đó, đồng thời căn cứ vào các yêu cầu đảm bảo khả
năng xả hết đất cắt từ xích đào và cự ly bờ hào theo chiến thuật, xác định đợc
giá trị nhỏ nhất cho phép của guồng xả khi qui dẫn về trục khuỷu động cơ:
( )
( )
+++
=
rxd
2
k
3
c
02
r
dbkcr
gk
xmine
Rkkh.l
tg.Q.a.2
,
2180cos.R
BBBcos.R.k.g
.max
i.30
n
ở đây: x - cự ly xả đất theo yêu cầu chiến thuật; R
r
- bán kính rô to guồng xả
đất, m; B
k
nửa chiều rộng miệng hào, m; B
b
cự ly nằm bắn, m; B
d
chiều rộng đáy dải đất đợc xả, m; k hệ số kể tới cản của không khí; v
r
tốc độ vòng của rô to, m/s; q dung lợng đất chứa đợc trong khay
chứa đất; l, h
k
, - các thông số kích thớc của khay chứa đất; a bớc
cánh của guồng xả đất, m; k
x
hệ số thông qua của cửa xả; k
đ
hệ số
điền đầy.
3.3.2. Xác định công suất động cơ cần
thiết cho guồng xả đất làm việc
Theo nguyên lý kết cấu của guồng
xả đất, xây dựng đợc các sơ đồ tính
toán nh các hình (3.8), (3.9):
Dựa trên các nguyên lý cơ học về
động học và động lực học, truyền dẫn
và biến đổi năng lợng, căn cứ vào các
giả thiết và các sơ đồ tính toán đã xây
dựng, xác lập đợc các biểu thức tính
công suất động cơ cần thiết để đảm bảo
làm việc của guồng xả:
(
)
gvdmslmstndjddg
/NNNNNN
+
+
+
+
=
, KW (3.41)
(
)
(
)
[
]
gxrx
2
g
2
rtg
3
dg
/sintgRHgtg1Rm10N
+++=
,KW (3.64)
1
P
x
Hình 3.5. Sơ đồ tính toán tốc
độ văng đất, cự ly xả đất.
x=C
l
0
A
R.cos
c
y
v
x
v
a
v
y
x
B
k
B
b
B
đ
v
l
B
y
v
r
x
R
r
a
cửa
xả
2
P
lt
Hình 3.7. Sơ đồ tính toán công suất N
nd
, công
cản ma sát do trọng lực và do lực ly tâm của
đất di chuyển trong guồng xả .
R
r
cạnh dới miệng xả
Rô to
ứng với
miệng gom
H
dP
mst
dP
lt
dG
đ
cos
g
c
x
d
dG
đ
dP
msl
m
pt
14
trong đó: N
jd
công suất để gia tốc cho các phân tố đất sau gom đạt tới tốc
độ dài của rô to guồng xả, KW; N
nd
công suất để nâng các phân tố đất từ
độ cao ở đáy tới độ cao cửa vung hắt đất của guồng xả, KW; N
mst
công
suất để khắc phục cản ma sát, KW; N
ms
l
công suất để khắc phục cản ma
sát do lực ly tâm của đất, KW; N
vđ
- công suất để vung hắt đất, KW.
3.3. Khả năng di chuyển của máy ở chế độ đào hào
3.3.1. Lực cản, lực kéo, lực bám, công suất di chuyển của máy ở chế độ đào hào
Xét ở trờng hợp tổng quát, máy đào hào làm việc ở địa hình có góc dốc
dọc là
d
, các lực tác dụng lên máy nh ở hình 3.8:
Từ sơ đồ tính toán (hình 3.8), xác định đợc:
- Lực cản tổng cộng, cản trở sự di chuyển của máy:
(
)
(
)
[
]
( )
11dvdvb
11Ndddgxc
sinfcosPP.fP
cosfsinPsincosf.GGGP
+++
+++++=
(3.68)
- Lực kéo tiếp tuyến P
k
trên các bánh xe chủ động của nguồn động lực:
(
)
(
)
kddcidcitdk
r.n/.i.NN.76,9555P
=
, N (3.69)
- Lực bám của máy:
[
]
1dvd1Nddgx
sin.PPcos.Pcos).GGG(.R.P
+
+
+
=
=
(3.70)
- Công suất động cơ cần đảm bảo cho di chuyển máy ở chế độ đào hào:
(
)
(
)
[
]
( )
dci
lti
11dvdvb
11Ndddgx
3
ddcij
v
.
.sinfcosPP.fP
cosfsinPsincosf.GGG
10N
+++
+++++
=
3.3.2. Khả năng di chuyển của máy
- Khả năng đảm bảo cho TBCT thực hiện việc đào hào và chung toàn
máy di chuyển theo địa hình đào hào theo điều kiện kéo - bám:
(
)
(
)
ckddcidcitd
Pr.n/.i.NN.76,9555P
>
>
(3.71)
- Tốc độ di chuyển thực tế của máy:
(
)
(
)
dcibkemi
i.30/100/1.r.n.v
=
(3.73)
- Trong (3.69), công suất động cơ đợc xác định theo đờng đặc tính cục
bộ của động cơ (đợc xây dựng theo công thức thực nghiệm của Lâyđecman,
nhng với sử dụng thuật toán xác định giá trị các hệ số a, b, c):
1
G
g
k
k
M
k2
P
k1
P
k2
P
N
G
đ
.sin
d
G
x
G
x
.cos
d
G
x
.sin
d
v
m
d
G
đ
.cos
d
G
đ
P
N
.sin
1
P
N
.cos
1
d
1
M
bs
P
đ
P
vb
P
vđ
P
f1
P
f2
M
k1
G
g
.sin
d
G
g
.cos
d
Hình 3.8.
Sơ đồ lực
tác dụng
lên máy
trong quá
trình làm
việc ở
trờng hợp
tổng quát.
P
N1
P
N2
15
( ) ( ) ( )
( ) ( )
[ ]
+=
+=
Nm,n/)nC/(n.c)nC/(n.baN.76,9555M
KW,)nC/(n.c)nC/(n.b
n
n
)nC/(n.a.N.CN
N
2
NgeNgemaxee
3
Nge
2
Nge
N
e
Ngemaxege
(3.65b)
3.4. Chi phí năng lợng, năng suất của máy đào hào trong quá trình làm việc
Từ các kết quả phân tích quá trình làm việc của máy, xác định đợc:
+ Công suất động cơ cần thiết (N
ct
) đảm bảo cho máy đào hào làm việc:
dgdxdddcct
NNNN
+
+
=
, KW
( ) ( )
[ ]
+++++=
xrx
2
x
2
r
g
tg
xjdb
xjdt
dci
ltic
3
ct
sintgRHgtg1R
mvP
vP
10N
, KW
+ Năng suất đào hào của máy:
(
)
{
}
ijvvsfaijs
C/sinFFehb2nhkv.3600Q
+++=
, m
3
/h
Trong các biểu thức trên: N
ddc
công suất động cơ cần thiết cho di chuyển
của máy, KW; N
dxd
- công suất động cơ cần thiết cho xích đào làm việc, KW;
N
dg
- công suất động cơ cần thiết cho guồng xả đất làm việc, KW;
dci
,
xj
,
đb
- tơng ứng, hiệu suất hệ di chuyển nguồn động lực, guồng xích đào, hệ
truyền lực tới bánh sao chủ động guồng đào ở chế độ tốc độ khảo sát.
3.5. Kết luận chơng3
1) Giới hạn tốc độ lớn nhất và nhỏ nhất của xích đào và guồng xả đất có
ảnh hởng lớn đến năng suất đào hào của máy đào hào dạng xích đào và
yêu cầu chiến thuật khi đào hào. Khảo sát máy PZM-2 ở đất cấp IV với tỉ số
tốc độ đồng bộ d
ij
= 40.02, miền tốc độ làm việc hợp lý của xích đào và
guồng xả đất đợc qui dẫn về trục khuỷu động cơ là n
emin
= 715.2 v/ph; n
emax
= 2014 v/ph).
2) Các biểu thức tính toán các thông số động học, động lực học, năng
lợng, hiệu quả của từng hệ thống, thành phần cơ bản cũng nh của chung
toàn máy đào hào dạng xích đào cắt đất bằng các răng cắt phụ thuộc vào các
yếu tố ảnh hởng cơ bản là các thông số về năng lợng cung cấp của nguồn
động lực, chế độ tốc độ và kết cấu của máy, cơ - lý tính của đất. Các biểu
thức này sẽ là cơ sở cho việc thiết lập mô hình toán học xác định chế độ làm
việc hợp lý của máy đào hào dạng xích đào cắt đất bằng các răng cắt.
Chơng 4
mô hình toán học lựa chọn chế độ làm việc hợp lý của
máy đào hào dạng xích cắt đất bằng các răng cắt
4.1. Các yêu cầu cần thoả mãn ở mô hình toán học cần xây dựng
Mô hình toán học lựa chọn chế độ làm việc hợp lý của máy đào hào dạng
xích đào cắt đất bằng răng cắt, chính là tập hợp các quan hệ toán học cho
phép xác định tập giá trị các tham số, thông số đặc trng cho chế độ làm
việc hợp lý (tối u) của máy theo chỉ tiêu đánh giá sự hợp lý (tối u) đợc
lựa chọn phụ thuộc vào các điều kiện đất đào, các thông số về năng lợng và
kết cấu máy, các tham số theo yêu cầu chiến thuật - chiến dịch. Các yêu cầu
phải thoả mãn ở mô hình toán học cần xây dựng:
- Phải mô tả đúng, đầy đủ bản chất quá trình làm việc của máy, phải phản ánh
đầy đủ các mối quan hệ giữa các tham số xác định chế độ làm việc của máy với
16
các yếu tố ảnh hởng, cho phép xác định đợc chế độ làm việc hợp lý của máy.
- Mô hình toán học phải cho phép giải đợc hoặc bằng phơng pháp giải tích
hoặc bằng phơng pháp số trên các công cụ tính toán hiện đại có trong nớc.
Để thoả mãn các yêu cầu đó, việc xây dựng mô hình toán học lựa chọn
chế độ làm việc hợp lý của máy đào hào đợc thực hiện theo các bớc:
- Phân tích hệ thống.
- Thiết lập mô hình toán học lựa chọn chế độ làm việc hợp lý của máy.
4.2. Phân tích hệ thống
Dựa trên các kết quả phân tích quá trình làm việc của máy đào hào dạng
xích đào cắt đất bằng răng cắt và phép tích hợp của lý thuyết điều khiển, có thể
thiết lập mô hình hệ thống mô tả quá trình làm việc của máy nh hình (4.2).
Trên mô hình hệ thống gồm các phần tử :
* Phần tử : D
ct
là tập các véc tơ yêu cầu chiến kỹ thuật, D
hd
là tập các véc tơ
địa hình - đất.
* Phần tử : Bao gồm:+ Khối TBĐL: D
pe
là tập các véc tơ động học, động
lực học của thiết bị động lực (động cơ và các thiết bị đồng bộ).
+ Khối HDC: D
kd
là tập các véc tơ cấu trúc, D
pd
là tập các véc tơ động học,
động lực học.
+ Khối TBCT: D
kx
là tập các véc tơ cấu trúc của TBCT, D
pd
là tập các véc tơ
động học, động lực học, hiệu quả của TBCT.
* Phần tử : D
rt
là tập các véc tơ trạng thái chung của toàn máy đào hào.
+ Lựa chọn dạng mô hình toán học lựa chọn chế độ làm việc hợp lý của
máy đào hào dạng xích
Mô hình toán học lựa chọn chế độ làm việc hợp lý của máy đào hào dạng
xích đợc lựa chọn ở dạng mô hình tối u rời rạc:
(
)
( )
=
n
n21
n21
RDx ,,x,xx
maxx ,,x,xf
(4.1)
4.3. Xác định hàm mục tiêu của mô hình toán học
Hàm mục tiêu của mô hình toán học đợc xác định là chỉ tiêu hiệu quả H
Qij
:
Hình 4.2. Mô
hình hệ thống
lựa chọn chế
độ làm việc
hợp lý của
máy đào hào
dạng xích đào
cắt đát bằng
răng cắt.
D
rt
,
D
ct
D
rt
D
hd
D
rt
Q
pe
D
rt
D
kd
D
rt
D
pd
D
rt
D
kx
D
rt
D
px
D
rt
D
hd
D
ct
TBĐL
D
pe
HDC
D
kd
, Đ
pd
,
D
kd
D
pd
D
ct
D
pd
D
hd
D
pd
Q
pe
Q
pd
TBCT
D
kx
, D
px
,
Q
xđ
, Q
v
,
Q
g
, Q
s
, Q,
D
kx
D
px
D
ct
D
px
D
hd
D
px
D
pe
D
px
D
kd
D
px
D
pd
D
px
D
ct
D
hd
D
hd
D
ct
R
M
V
V
M
R
17
ctij
2
hij
Qij
N
Q
H =
(4.2)
ở đây: N
ctij
công suất động cơ cần đảm bảo để máy làm việc cho công suất
Q
hij
ở chế độ làm việc i, j (d
ij
), KW; Q
hij
năng suất đào xả đất trong một giờ
ở chế độ làm việc i, j (d
ij
), m
3
/h.
4.5. Mô hình toán học lựa chọn chế độ làm việc hợp lý của máy đào hào dạng xích
Từ sơ đồ tính toán dạng tổng quát, mô hình hệ thống, các kết quả ở
chơng 2, chơng 3, có thể xác lập đợc mô hình toán học lựa chọn chế độ
làm việc hợp lý của máy đào hào dạng xích (4.13):
18
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
[ ]
( )
( )
[ ]
( )
( )
( ) ( )
[ ]
( )
( ) ( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( ) ( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )( ) ( )
[ ][ ]
( )
( )
13.4
16.t/n,D/RarccosD/hzzarcsin2/t.
15.n,nmaxn);
Rkkh.l
tg.Q.a.2
,
2180cos.R
BBBcos.R.k.g
max(.
i.30
n
14;
cosz22sin.x/g.kx
,2//C.g.4.1sin
max.
Cr
i30
n
13;N1CkhiN;0NN
'12;
n
n
.c
n
n
.ba
n
N
.76,9555M;
n
n
.c
n
n
.b
n
n
.a.NN
12;
nC
n
.c
nC
n
.ba
n
N
.76,9555M;
nC
n
.c
nC
n
.b
n.C
n
.a.NCN
11;BBBcos.Rx;sin
C
F
Fehb2nhkv.3600Q
10;sintgRHgtg1R
mvPvP
10N
9;NNNN
8;PP;sin.PPcos.Pcos).GGG(.R.P
7;sinfcosPP.fPcosfsinPsincosf.GGGP
6;
m
CnC
CnC2
vCCn
Cn2C
m
CnC
cos
cosCnC
vC
v
CnC
CR
P
5;E/kFcosCsinh.vcos
g
.FsincostgV
cosE/av.kk
gsin
tgtgBA
ehb2h)nn(R
4;E/kFcosCsin.h.vcos
g
.FsincostgV
cosE/av.kk
gsin
tgtgBA
ehb2nhP
3;m,n.sin.
d.2
t
h
2%;100.
R
P
.B
R
P
.A;
i.30
r.n.
1v;
i.30
n.
;
i30
rn
v
1max;
N
Q
H
)
maxj
(jmaxjjmaxe10CE)
maxj
(jmaxj0
ijminegijminexijmine
rxd
2
k
3
c
02
r
dbkcr
gk
ijmineg
1
2
E1EE
01
2
ijk
dci
exminij
ctijgdijijdctdij
2
N
eij
N
eij
N
maxe
eij
3
N
eij
2
N
eij
N
eij
maxeeij
2
Ng
eij
Ng
eij
N
maxe
dij
3
Ng
eij
2
Ng
eij
Ng
eij
maxegdij
dbkcrv
ij
v
sfaijhij
xrx
2
x
2
r
g
tgij
xjdb
xjij)d(dt
dci
lticij
3
ij)d(ct
dgijij)d(dxdddcijij)d(ct
c1dvd1Nddgx
11dvdvb11Ndddgxc
2
2c1
2c1
0x21e
2c1
2
2c1
2c1
0x1
a
2c1
1c
dtdij
2
pnss01c
2
aijq11vc
2
p
2
aijf
'
ccij
2
pnss01c
2
aijq11vc
2
p
2
aijf
'
dtij
hij1
ij
r
ij
n
cijcij
b
dci
ke
bmi
bsj
e
bsj
xj
bse
xj
ijdct
2
hij
Qij
+++
=
+++
=
+
+
=
==
+=
+=
+=
+=
+++=
+++=
+++++=
++=
+++==
+++++++=
+
+
++
+
+
+
+
=
++
++++
+
+
+
+
+=
++
++++
+
+
+
+
+=
=
+
====
=
=
Mô hình toán học này cho phép lựa chọn đợc chế độ làm việc hợp lý của
máy ở các cấp đất khác nhau, cả với đất có và không có lẫn các vật cản cứng.
Việc giải mô hình toán học đã xác lập (4.13) bằng phơng pháp số trên vi tính.
4.6. Giải mô hình toán học lựa chọn chế độ chế độ làm việc hợp lý của
máy đào hào PZM-2
19
Với mục đích xác định khả năng cho lời giải của mô hình toán học (4.13),
đồng thời để lựa chọn chế độ làm việc hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả khai
thác một dạng máy cụ thể của quân đội, đã thực hiện các lập trình tính toán
trên cơ sở phần mềm MATLAB để xác định chế độ làm việc hợp lý của máy
đào hào PZM-2 ở điều kiện đào hào quân sự ở Việt nam.
+ Số liệu đầu vào để tính toán :
- Chế độ tốc độ và địa hình, đất đào hào :
Chế độ tốc độ
(số truyền)
Địa hình và cấp đất
Hệ di
chuyển
TBCT
Góc đặt
xích đào
1
, độ
Độ
ẩm
(%)
Đất không có
lẫn vật cản cứng
Đất có lẫn vật cản cứng (d
sỏi
= 0.04
m, xác suất các răng gặp 50%).
1 1
39
0
26.5
=6
0
; III
= 6
0
;IV =6
0
;III =6
0
; IV
1 2
39
0
26.5
=6
0
; III
=6
0
; IV =6
0
; III =6
0
; IV
2 1
39
0
26.5
=6
0
; III
=6
0
; IV =6
0
; III =6
0
; IV
2 2
39
0
26.5
=6
0
; III
=6
0
; IV =6
0
; III =6
0
; IV
- Các thông số đặc trng cho năng
lợng và kết cấu của máy đào hào dạng
xích đào cắt đất bằng răng cắt PZM-2.
- Máy thực hiện quá trình đào hào
quân sự theo quĩ đạo thẳng và làm việc
ổn định ở từng giá trị tốc độ của động
cơ.
+ Các kết quả tính toán: Các kết quả tính
toán đợc thể hiện trên các đồ thị hình
4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9 và các bảng 4.2, 4.3.
600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
5
10
15
20
25
30
35
40
Toc do dong co ne, v/ph
HQd va HQt, m
6
/KW.h
2
DO THI HE SO HIEU QUA HQd VA HQt
HQdIV- 11
HQdIV- 12
HQdIV-21
HQdIV-22
HQtIV- 11
HQtIV- 12
HQtIV- 21
HQtIV-22
600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
5
10
15
20
25
30
35
40
Toc do dong co ne, v/ph
HQd va HQt, m
6
/KW.h
2
DO THI HE SO HIEU QUA HQd VA HQt
HQtIII- 11
HQtIII- 12
HQtIII-21
HQtIII-22
HQdIII-11
HQdIII-12
HQdIII-21
HQdIII-22
Hình 4.6. Đồ thị công suấ
t đông cơ và công
suất cản động N
ctđ
, tĩnh N
ct
ở các chế độ
làm việc của máy đối với đất cấp IV.
600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
0
20
40
60
80
100
120
Toc do dong co ne, v/ph
Ne va Nctd, Nct, KW
DO THI CON G SUAT DONG CO VA CONG SUAT CAN Nctd, Nct
Ne
NctIV-11NctIV-12
NctIV-21NctIV- 22
NctdIV-11
NctdIV-12NctdIV-21
NctdIV-22
(Cg=50%)
(Cg=60%)
(Cg=70%)
(Cg=80%)
(Cg=90%)
(Cg=100%)
Hình 4.
7
. Đồ thị công suất đông cơ và công
suất cản động N
ctđ
, tĩnh N
ct
ở các chế độ
làm việc của máy đối với đất cấp III.
600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
0
20
40
60
80
100
120
Toc do dong co ne, v/ph
Ne, Ndg, Nctd, Nct, KW
DO THI CONG SUA T DONG CO VA CONG SUA T CAN Nc td, Nct
Ne
NctdIII-11NctdIII-12NctdIII-21NctdIII-22
NctIII-11NctIII-12
NctIII-21NctIII-22
(Cg=50%)
(Cg=60%)
(Cg=70%)
(Cg=80%)
(Cg=90%)
(Cg=100%)
Hinh 4.5. Đồ thị năng suất của máy
ở các
chế độ làm việc trên đất cấp IV.
600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
0.004
0.006
0.008
0.01
0.012
0.014
0.016
0.018
0.02
0.022
0.024
DO THI NANG S UAT CUA MAY
Toc do dong co ne, v/ph
Nang suat cua may Qs, m
3
/s
QsIV-11
QsIV-12
QsIV-21
QsIV-22
d11=40.02
d12=65.34
d21=22.13
d22=36.14
20
Bảng 4.2. H
Qmax
tơng ứng với các chế độ làm việc của máy
KW
h/m.h/m
33
Cấp đất Đất cấp III
Loại Đất Không có lẫn vật cản cứng Có lẫn vật cản cứng
Chế độ tỉ số tốc độ đồng bộ
d
11
=
40.02
d
12
=
65.35
d
21
=
22.13
d
22
=
36.14
d
11
=
40.02
d
12
=
65.35
d
21
=
22.13
d
22
=
36.14
N
eHQmax
=N
ct
, N
ctđ
(KW)
42.51
52.02
64.56
78.03
82.15
100.55
95.46
107.08
n
eHQmax
(v/ph) 2014.0
1948.7
1907.8
1768.9
1491.2
1507.6
1507.6
1532.1
Chế độ
làm việc
của động
cơ
C
gmax
(%) 57.12
59.14
63.44
67.83
67.87
84.73
79.38
91.90
Q
hij
(m
3
/h) 47.71
53.27
75.79
74.24
35.32
41.21
59.89
64.30
Năng suất
của máy
Q (m/h) 106.71
103.25
182.82
169.51
79.01
79.88
144.46
146.81
H
Qtmax
38.75
33.28
39.50
39.80
Chỉ tiêu
hiệu quả
H
Qđtmax
21.90
18.13
19.81
14.21
Cấp đất Đất cấp IV
Loại Đất Không có lẫn vật cản cứng Có lẫn vật cản cứng
Chế độ tỉ số tốc độ đồng bộ
d
11
=
40.02
d
12
=
65.35
d
21
=
22.13
d
22
=
36.14
d
11
=
40.02
d
12
=
65.35
d
21
=
22.13
d
22
=
36.14
N
eHQmax
=N
ct
, N
ctđ
(KW)
46.05
56.81
69.94
83.26
85.47
105.97
99.11
110.44
n
eHQmax
(v/ph) 1973.2
1932.3
1875.1
1736.3
1450.4
1483.0
1466.7
1491.2
Chế độ
làm
việc của
động cơ
C
gmax
(%) 57.48
60.67
65.31
70.51
70.50
91.96
83.88
97.96
Q
hij
(m
3
/h) 46.74
52.83
74.50
74.58
34.36
40.54
58.27
62.58
Năng
suất của
máy
Q (m/h) 104.50
102.38
179.68
170.29
76.85
78.58
140.55
142.90
H
Qtmax
34.40
32.54
38.53
37.92
Chỉ tiêu
hiệu
quả
H
Qđtmax
21.09
17.41
18.99
13.23
Bảng 4.3 Chế độ làm việc tối u của máy đào hào PZM-2
Cấp đất Đất cấp III Đất cấp IV
Loại Đất
Không có lẫn
vật cản cứng
Có lẫn vật
cản cứng
Không có lẫn
vật cản cứng
Có lẫn vật
cản cứng
Chế độ tỉ số tốc độ đồng bộ d
22
= 36.14 d
11
= 40.02
d
21
= 22.13 d
11
= 40.02
21
N
eHQmax
=N
ct
, N
ctđ
(KW) 78.03 82.15 69.94 85.47
n
eHQmax
(v/ph) 1768.9 1491.2 1875.1 1450.4
Chế độ làm việc
của động cơ
C
gmax
(%) 67.83 67.87 65.31 70.50
Q
hij
(m
3
/h) 74.24 35.32 74.50 34.36
Năng suất của
máy
Q (m/h) 169.51 79.01 179.68
76.85
H
Qtmax
39.80 38.53
Chỉ tiêu hiệu quả
H
Qđtmax
21.90 21.09
4.7. Kết luận chơng 4
Lập trình giải mô hình toán học đã đợc xác lập bằng phần mềm Matlab
để lựa chọn chế độ làm việc hợp lý của máy đào hào dạng xích đào cắt đất
bằng các răng cắt PZM-2 ở các điều kiện đất đào hào cấp III, IV ở Việt
Nam. Từ các kết quả tính toán, cho thấy:
1) Công suất cần thiết của động cơ cho máy làm việc và năng suất đào hào
của máy phụ thuộc vào chế độ tốc độ đào hào (tốc độ quay của trục khuỷu động
cơ, tỉ số tốc độ đồng bộ d
ij
), các thông số cơ - lý của đất. Với đất cấp IV, ở tốc
độ n
e
= 1450.4 v/ph: d
11
= 40.02, N
ctđ
= 85.24 KW, Q
h
= 34.30 m
3
/h; d
12
= 65.35,
N
ctđ
= 101.38 KW, Q
h
= 39.58 m
3
/h; d
21
= 22.13, N
ctđ
= 97.04 KW, Q
h
= 57.52
m
3
/h; d
22
= 36.14, N
ct
= 58.76 KW, N
ctđ
= 104.48 KW, Q
h
= 60.77 m
3
/h.
2) Trong môi trờng đất có lẫn vật cản cứng, công suất động cơ chi phí cho
làm việc của máy lớn hơn nhiều so với đất không có lẫn vật cản cứng, mức độ
tăng lớn hơn phụ thuộc vào kích thớc, độ cứng, xác suất gặp vật cản cứng và
chế độ tốc độ làm việc của máy. Khi gặp sỏi có đờng kính d
sỏi
= 4 cm, xác suất
các răng cắt gặp 50%, công suất chi phí tăng lên tơng ứng với d
11
= 40.02 là
2.81 lần; d
12
= 65.35 là 3.08 lần; d
21
= 22.13 là 2.09 lần; d
22
= 36.14 là 2.83
lần.
3) ở đất đào hào không có lẫn vật cản cứng chế độ tốc độ làm việc hợp lý
(H
Qijmax
) của máy đợc phân bố ở vùng tốc độ làm việc của động cơ có công suất
lớn. Với đất cấp IV: n
e
(d
11
) = 1973.2 v/ph, n
e
(d
12
) = 1932.3 v/ph, n
e
(d
21
) = 1875.1
v/ph, n
e
(d
22
) = 1736.3 v/ph.
4) ở đất đào hào có lẫn vật cản cứng các chế độ tốc độ làm việc hợp lý (H
Qijmax
)
của máy đợc phân bố ở vùng tốc độ làm việc của động cơ có giá trị mô men trên
trục khuỷu động cơ lớn. Với đất cấp IV: n
e
(d
11
) = 1450.4 v/ph, n
e
(d
12
) = 1483.0
v/ph, n
e
(d
21
) = 1466.7 v/ph, n
e
(d
22
) = 1491.2 v/ph.
- Chế độ làm việc hợp lý của máy đào hào dạng xích cắt đất bằng các
răng cắt ở điều kiện khảo sát với tập các đặc trng cơ bản nh ở bảng 4.3.
Chơng 5
thí nghiệm xác định một số tham số của máy đào
hào dạng xích đào cắt đất bằng các răng cắt
22
5.1. Mục đích thí nghiệm
Xác định tính đúng đắn và tin cậy của mô hình toán học lựa chọn chế độ làm
việc hợp lý của máy đào hào dạng xích cắt đất bằng răng cắt và chơng trình tính
toán đã đợc xác lập .
5.2. Phơng pháp thí nghiệm
Các thông số thí nghiệm cần xác định đợc đo theo phơng pháp đo các đại
lợng không điện bằng các đại lợng điện, phơng pháp quang điện. Các kết
quả đo đợc tiến hành xử lý bằng xác suất thống kê trên máy tính.
5.3. Các thông số đợc xác định trong thí nghiệm
- Mô men xoắn và tốc độ vòng quay trên trục truyền lực trung gian giữa
hộp số và hộp phân phối của thiết bị công tác;
- Mô men xoắn và tốc độ vòng quay trên trục các đăng dẫn động tới hộp
giảm tốc trớc bánh sao chủ động của xích đào (hình 5.9, 5.10).
5.4. Lựa chọn dạng thí nghiệm, điều kiện địa hình - đất đào hào
Thí nghiệm với máy thực PZM-2, đào hào ở địa hình - đất đào hào quân
sự, đất cấp IV.
5.5. Các phơng tiện, thiết bị đợc sử dụng trong quá trình thí nghiệm
- Máy đợc gắn các thiết bị đo và thực hiện quá trình thí nghiệm là máy
PZM-2 ; Thiết bị đo ghi: Spider 8; Tenzô đo biến dạng FCA-5-11 của
hãng Tokyo Sokki Kenkyujo Co., Ltd (Nhật); Thiết bị thu phát không dây
RTSE-600; Cảm biến đo tốc độ RS; Phần mềm xử lý số liệu CATMAN.
5.6. Quy trình thí nghiệm
- Bố trí, lắp đặt và hiệu chỉnh, hiệu chuẩn các đầu đo và các thiết bị đo.
- Lựa chọn số lần thí nghiệm: độ phân giải của thiết bị đo khá cao (10 số liệu
trong 1 giây), với hào đào dài 5m, với 1 thông số cần đo có số lần thử nghiệm là
rất lớn (khoảng 1000 lần), đảm bảo đợc độ chính xác của các thông số cần đo.
- Điều khiển cho máy thực hiện các quá trình đào hào, thực hiện các phép đo: Các
chế độ làm việc của máy khi thí nghiệm: k
ij
= (k
11
, k
12
, k
21
, k
22
), trong đó: chỉ số i -
số di chuyển của nguồn động lực: i = 1, 2; chỉ số J - số của TBCT: j = 1, 2.
Hình 5.9. Vị t
rí gắn cầu đo mô men xoắn
trên trục truyền lực trung gian.
Hình 5.10. Vị trí gắn cầu đo mô men xoắn trên
trục các đăng guồng xích đào.
23
5.7. Kết quả thí nghiệm
Các kết quả thí nghiệm và sự sai khác giữa thí nghiệm và tính toán theo
mô hình toán học đã xác lập, đợc thể hiện ở bảng 5.6 và các đồ thị hình
5.18, 5.19, 5.20, 5.21.
Các kết quả cho thấy, sự sai khác giữa các giá trị công suất chi phí cho
TBCT và guồng xích đào theo mô hình tính toán đã đợc xác lập và thí
nghiệm cho từng trờng hợp làm việc của máy là không lớn (<17.79%). Điều
này khẳng định mô hình tính toán đợc xây dựng là có thể chấp nhận đợc.
Công suất chi phí cho TBCT và xích đào thí nghiệm và tính theo lý thuyết. Bảng 5.6
Chế độ
làm việc
Độ ẩm W
(%)
n
e
(v/ph)
N
tbcttn
(KW)
N
dxdtn
(KW)
N
TBCT
(KW)
N
dxd
(KW)
K
TBCT
(%)
K
dxd
(%)
26.5 974.9 14.21 9.42 16.27 9.94 12.66 5.20
26.5 1123.9
17.38 11.24
18.93 11.85 8.19 5.15
26.5 1272.9
20.54 13.07
21.91 14.27 6.27 8.43
26.5 1421.1
24.29 15.08
25.87 16.99 6.11 11.25
k
11
26.5 1569.3
28.03 17.09
30.74 20.24 8.83 15.58
26.5 972.9 17.05 11.85
17.85 12.65 4.47 6.30
26.5 1123.4
20.88 14.22
21.53 15.27 3.03 6.89
26.5 1273.8
24.70 16.58
25.80 17.98 4.27 7.80
26.5 1424.4
29.42 19.40
31.24 21.25 5.83 8.72
k
12
26.5 1575.0
34.13 22.22
37.32 25.41 8.54 12.54
26.5 971.9 20.76 14.05
22.17 15.33 6.35 8.33
26.5 1125.2
25.49 16.67
27.30 17.84 6.62 6.54
26.5 1278.4
30.21 19.29
32.52 20.76 7.09 7.06
26.5 1427.4
35.84 22.13
37.95 23.87 5.57 7.30
26.5 1576.5
41.46 24.97
44.65 28.16 7.15 11.34
26.5 1673.4
45.75 26.91
49.94 31.29 8.39 14.00
k
21
26.5 1770.4
50.03 28.85
56.78 34.11 11.89 15.42
26.5 978.5 23.92 16.71
25.37 18.18 5.70 8.10
26.5 1126.2
29.11 19.77
30.38 20.78 4.17 4.84
26.5 1273.8
34.30 22.83
36.91 24.34 7.06 6.19
26.5 1426.1
40.91 26.44
44.11 29.46 7.25 10.25
k
22
26.5 1578.3
47.52 30.04
54.53 36.54 12.86 17.79
0
5
10
15
20
25
30
35
900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600
Số vòng quay của động cơ ne, v/ph
Cô n g su ất, K W
Ntbcttn Ndx dtn Ntbct Ndxd
0
5
10
15
20
25
30
35
40
900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600
Số vòng quay của động cơ, v/ph
Cô n g su ất, K W
Ntbcttn Ndxdtn Ntbct Ndxd
24
5.8. Kết luận chơng 5
1) Kết quả thực nghiệm xác định công suất động cơ chi phí cho quá trình
làm việc của thiết bị công tác, nhận đợc sai khác so với tính toán lý thuyết
là trong phạm vi cho phép (< 17.79%), đã khẳng định tính đúng đắn và tin
cậy của mô hình tính toán xác định các lực cản đào và cắt đất của máy đào
hào dạng xích cắt đất bằng các răng cắt.
2) So sánh các chế độ tốc độ đã thực nghiệm nhận thấy rằng với chế độ
tốc độ làm việc của động cơ d
21
= 22.13 và n
e
= 1800 v/ph là chế độ làm
việc của máy hợp lý nhất. Điều này có thể khẳng định chế độ làm việc hợp
lý của máy đã đợc tính toán bằng lý thuyết phù hợp với kết quả thực
nghiệm.
Kết luận của luận án
Các kết quả chính của luận án thu nhận đợc:
1) Trong mô hình tơng tác giữa xích đào cắt đất bằng các răng cắt và đất khi
máy làm việc đợc xác lập, lực cản cắt là thành phần chính của lực đào tổng cộng
(lực cản cắt P
cx
là 77.80 %); giá trị lực đào tổng cộng trong trờng hợp đất có lẫn
Hình 5.
20
. Đồ thị so sánh giữa công
suất chi phí cho TBCT và guồng xích
đào xác định theo thí
nghiệm và tính
toán lý thuyết trong trờng hợp 3 (k
21
).
0
10
20
30
40
50
60
900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800
Số vòn g quay của động cơ, v/ph
Côn g suất, K W
Ntbcttn Ndxdtn Ntbct Ndxd
Hình 5.21. Đồ thị so sánh giữa công
suất chi phí cho TBCT và guồng xích
đào xác định theo thí nghiệm và tính
toán lý thuyết trong trờng hợp 4 (k
22
).
0
10
20
30
40
50
60
900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600
Số vòng quay của động cơ, v/ph
Cô ng su ất, KW
Ntbcttn Ndxd Ntbct Ndxd
25
vật cản cứng lớn hơn rất nhiều so với đất không có lẫn vật cản cứng (từ 2.09
ữ
3.08 lần), mức độ lớn hơn tuỳ thuộc vào độ cứng, kích thớc của vật cản cứng
và xác suất gặp vật cản cứng có lẫn trong đất của các răng cắt đất của xích đào.
2) Kết quả giải mô hình toán học xác định chế độ làm việc hợp lý của
máy đào hào dạng xích đào cắt đất bằng các răng cắt đã đợc xác lập đối
với máy đào hào PZM-2 trên đất cấp III, IV ở điều kiện Việt Nam, xác định
đợc:
- Công suất cần thiết của động cơ cho máy làm việc và năng suất đào hào
của máy phụ thuộc vào chế độ tốc độ đào hào (tốc độ quay của trục khuỷu động
cơ, tỉ số tốc độ đồng bộ d
ij
), các thông số cơ - lý của đất.
- ở đất đào hào không có lẫn vật cản cứng chế độ tốc độ làm việc hợp lý
(H
Qijmax
) của máy đợc phân bố ở vùng tốc độ làm việc của động cơ có công suất
lớn. Với đất cấp IV: n
e
(d
11
) = 1973.2 v/ph, n
e
(d
12
) = 1932.3 v/ph, n
e
(d
21
) = 1875.1
v/ph, n
e
(d
22
) = 1736.3 v/ph.
- ở đất đào hào có lẫn vật cản cứng các chế độ tốc độ làm việc hợp lý (H
Qijmax
)
của máy đợc phân bố ở vùng tốc độ làm việc của động cơ có giá trị mô men trên
trục khuỷu động cơ lớn. Với đất cấp IV: n
e
(d
11
) = 1450.4 v/ph, n
e
(d
12
) = 1483.0
v/ph, n
e
(d
21
) = 1466.7 v/ph, n
e
(d
22
) = 1491.2 v/ph.
- Chế độ làm việc hợp lý của máy đào hào dạng xích cắt đất bằng các
răng cắt ở điều kiện khảo sát với tập các đặc trng cơ bản nh ở bảng 4.3.
3) Kết quả thực nghiệm xác định công suất động cơ chi phí cho quá trình
làm việc của thiết bị công tác, nhận đợc sai khác so với tính toán lý thuyết
là trong phạm vi cho phép (< 17.79%), đã khẳng định tính đúng đắn và tin
cậy của mô hình tính toán xác định các lực cản đào và cắt đất của máy đào
hào dạng xích cắt đất bằng các răng cắt.
