Nghiên cứu chế độ làm việc hợp lý của máy đào hào có thiết bị công tác dạng xích

Nghiên cứu chế độ làm việc hợp lý của máy đào hào có thiết bị công tác dạng xích

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 được hoàn thành tại:

Học viện Kỹ thuật Quân sự

Cán bộ hướng 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 được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án Tiến sĩ

kỹ thuật cấp Nhà nước họp tại Học viện Kỹ thuật Quân sự vào hồi giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận án tại:

* Thư viện Học viện Kỹ thuật Quân sự

* Thư viện Quốc gia, Hà Nội

Danh mục công trình của tác giả

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

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

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

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 phương pháp thực nghiệm Tạp chí Kỹ thuật và Trang bị, Tổng cục Kỹ thuật, số 78/03 - 2007

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 được sử dụng rộng rãi ở

nhiều nước, trong các lĩnh vực quân sự, kinh tế quốc dân Các kết quả

nghiên cứu về loại máy này chưa nhiều, còn nhiều vấn đề đặt ra cần được

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 chưa 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 được 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 được những đóng góp,

bổ xung làm phong phú thêm vào lý thuyết, thiết kế máy đào hào dạng xích

3 Đối tượng nghiên cứu

Các nghiên cứu lý thuyết được thực hiện cho máy đào hào dạng xích đào

cắt đất bằng răng cắt Phần thực nghiệm được thực hiện trên máy đào hào

PZM-2 trong biên chế của công binh quân đội nhân dân Việt Nam

4 Phương 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 được 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 được 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 được 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 được tập các thông số đặc trưng 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

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 Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu các vấn đề có liên quan tới đề tài luận án Nhiệm vụ luận án

Chương 2: Tương tác giữa xích đào cắt đất bằng các răng cắt với đất Chương 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

Chương 4: Mô hình toán học lựa chọn chế độ làm việc hợp lý của máy đào hào dạng xích cắt đất bằng răng cắt

Chương 5: Thí nghiệm xác định một số tham số của máy đào hào dạng xích Kết luận

nội dung tóm tắt của luận án

Chương 1 tổng quan về tình hình nghiên cứu các vấn đề có liên quan tới đề tài luận án Nhiệm vụ luận án

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 lượng 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 được các kết quả có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn lao và sâu sắc cho sự phát triển liên tục và vượt bậc, ngày càng hoàn thiện của các máy làm đất

Từ các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học về máy đào hào dạng xích

đào, có thể rút ra được 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 được 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 tương 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 như 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 được xác định bởi loạt các yếu tố:

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 hưởng của

một số yếu tố tới chế độ làm việc của máy như 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 được 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 lượng

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 lượng 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

được năng suất đào lớn nhất được xem là chế độ làm việc tối ưu của máy

4) Các kết quả nghiên cứu về máy đào hào dạng xích đào cắt đất bằng các

răng cắt được tiếp cận là ít Có thể vì đây là máy được 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 được 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) Mục tiêu

Xác định cơ sở khoa học cho việc sử dụng đúng chế độ làm việc cũng như 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

+ Tương tác giữa xích đào cắt đất bằng các răng cắt với đất: xây dựng mô

hình tương tác, xác lập các biểu thức tính toán các đặc trưng tương 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 phương pháp nghiên cứu của luận án

+ Nghiên cứu lý thuyết

Kế thừa, vận dụng các nguyên lý cơ học, phương pháp và các kết quả nghiên cứu

cuả các nhà khoa học đi trước, ứng dụng các lý thuyết toán học và công nghệ thông

tin hiện đại, để thực hiện các nội dung nghiên cứu lý thuyết

+Nghiên cứu thực nghiệm Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được lựa chọn là đo các đại lượng không

điện bằng các đại lượng 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 được thực hiện với máy thực (PZM-2) làm việc ở điều kiện địa hình đào hào quân sự 1.4 Kết luận chương 1

1) Các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước mới cho được các kết quả nghiên cứu về máy đào hào dạng xích đào cắt đất bằng các gầu hoặc bằng các tấm gạt mà chưa đề cập đến máy đào hào dạng xích

đào cắt đất bằng các răng cắt Việc xây dựng mô hình tương 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 được 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 nước ta, đề tài được 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"

Chương 2 Tương 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 đường hào quân sự được thi công bằng máy ở Việt Nam thường

được xây dựng trên các địa hình có độ dốc dọc trung bình từ 5 - 150 và có độ dốc ngang nhỏ trên nền đất cấp III, IV Đất đào hào đa phần là sét, có độ ẩm trung bình dưới 30%, đất có thể là không có hoặc có lẫn vật cản cứng, đất vùng trung du thường có lẫn đá, sỏi, lớp đất mặt dưới nắng khô khá cứng,

đất gặp mưa có độ dính bám lớn

2.2 Tương 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 được sơ đồ hình học răng cắt (hình 2.2), để từ đó xác định được các quan hệ hình học của răng cắt :

- Góc hợp bởi giữa hai mặt bên răng cắt: ψ1=2arcsin(d/ b) (2.6)

- Góc hợp bởi giữa hai dao tuyến AA ,2 AA1: ' 2arcsindsin[arcotg(cos( 1/2).cotg ) ]/ b

- Góc hợp bởi các đường song song với đường mũi a-a và AA2:

α'=arcotgcos 1/2.cotg (2.8)

- Góc giữa mf(Pđđ) và mf(Pbp) bằng góc giữa mf(Pnđ) và mf(Pn):

α1 = arccos{sin α / sin[ar cot g(cos(ψ1/ 2)cot g α) ] } (2.9)

- Góc giữa tiết diện M1M2A2A1 và mặt phẳng song song với a-a, chứa M1M2:

∆ α

ψ

∆ α γ

ư +

1

' 1

sin 2 / cos sin cos

2 / cos sin sin

- Diện tích tiết diện ngang phoi đất cắt của một răng cắt đất:

( b e h)

h

k

∆ α α α

∆ α

ψ

ư

=

' '

' 1 f

sin sin sin sin e

; sin / 2 / sin

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

∆

∆ ψ ψ

C

' 2

A

'

1

A

b

h

ψ 1 /2 ψ a

a

b

b

α α’/2

α 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 )

α 1

α 1

b)

z

mf(P bp )

Q

A 2

H

P α α

b

A

P K2 c)

d)

Q

h

A

mf(P n ) mf(M 1 M 2 A 2 A 1 )

γ

α

- Diện tích ngập trong đất ở một mặt bên răng cắt khi cắt đất:

A 2 A 2 MM

S = = h(b + eh / 2)/ sin α ', m2 (2.13)

- Diện tích giao diện của một răng cắt với bề mặt đất cắt:

2 ' s r

sin eh b k 2

1









 +

=

1 '

1 '

2 sin sin

1

2.2.2 Thiết lập mô hình tác động tương 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 hướng đào hào được giới hạn theo điều kiện ổn định lật - trượt và kéo bám

Từ mô hình máy thực và các giả

thiết, xây dựng được mô hình tác động tương hỗ giữa xích đào của máy và

đất như ở các hình vẽ (2.2.a,b)

b) Tốc độ cắt đất và chiều dày phoi đất cắt

xj 1 xj mi 2 2 mi aij v 1 2 v 1 v cos v

v = ư δ + ư δ ϕ + , m/s (2.16)

Hình 2.2.a Các lực tác dụng tương hỗ giữa xích

đào và đất ở dạng tổng quát, tốc độ cắt đất

β

dP CNx

γ 1

A

dP ctx

dP cx

v a

2

ϕ

1

ϕ

vmi1=vmi.(1-δ)

v x

β A

dP CN

γ 1

ϕ 1

→ c P

→ CN P

→ cx P

β

→ CNx P phương xích cắt đất

H

M

P

ϕ 1 -β

t r

A

M x

P x

G x

ϕ 1

L

o g

o h

ω x

vmi1=vmi.(1-δ)

v a

ϕ 1

β

→ v P

→ NC P

→ vc P

P cx

1

ϕ

Hình 2.2.b Sơ đồ xác định lực cản cắt do nén đất theo phương di chuyển của răng cắt

C

x h

M

h E

E

z

x

dT

dT

dT n

dT d

dN

ψ '

1 /2

ψ 1 /2

ψ 1 /2

a

a

b

α’/2

α 2

α

C mf(Pcđ)

mf(Pn)

mf(Pnđ)

A 2

A A

b

mf(P bt )

mf(P bp

) mf(P đđ )

α

dN p

dN

dN n

α 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.

h ij =(r / 2 d ij) ( sin ϕ 1 ư β ij) n h, m (2.18)

Chiều dày trung bình và cực đại của phoi đất cắt hij 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 được 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 phương

tiếp tuyến với bề mặt cắt đất của xích đào

Kế thừa các kết quả nghiên cứu về tương tác

giữa thiết bị công tác và đất của các máy làm đất,

bằng các lập luận khoa học, đã xác lập được các

quan hệ toán học của các thông số đặc trưng cho

tương tác giữa xích đào và đất phụ thuộc vào các yếu tố ảnh hưởng:

Pdt = Pct + Pvc + PNC + Pv+ Ps

.

F

sin cos tg V cos E / a v k k g sin

tg tg B A eh

b

nh

P

2 xj s 2 n s s 0

1 c 2

aij

q

1 1 vc

2 2 aij f '

dt

+ + +

ư +

+

+ + +













+









+

ư + +

=

σ σ β ϕ

γ β

γ

ϕ ϕ δ γ β σ

γ α

β ϕ

θ

Trong các biểu thức trên:Pcx - Lực cản cắt tổng cộng do quá trình cắt đất của

các răng cắt tác dụng lên xích đào; Pvc- Lực cản do vận chuyển đất: Pv- Lực

cản do tấm gạt đẩy văng đất được cắt vào guồng xả đất: PNC- lực nâng đất

cắt tới vị trí xả đất cửa gom; Ps- 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 trường đất có lẫn vật cản cứng

Giả thiết: - Sử dụng các giả thiết ở mục 2.2.2

- Các vật cứng được phân bố ngẫu nhiên trong đất, khi gặp răng cắt sẽ bị

răng cắt đẩy dịch chuyển trước 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 thước 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 trường đất có lẫn vật cản cứng như hình 2.4.a, b

M

a,

Hình 2.5 Mô hình tính toán lực cản

đào tổng cộng khi máy đào hào làm việc trong môi trường đất lẫn vật cản

cứng

P

x 2 cos

β

x 1

C 1

m 2

n c C 2 cos

β

m 1

Hình 2.3 Sự phụ thuộc của chiều dầy phoi đất cắt h phụ thuộc vào tỉ số tốc độ đồng bộ dij

Sự biến thiên của chiều dày phoi đất cắt

0.008 0.013 0.018 0.023 0.028

Tỉ số dij

Từ sơ đồ tính toán thiết lập hệ các phương trình vi phân, xác định được lực cản đào tổng cộng lớn nhất ở đất có lẫn các vật cản cứng và tốc độ cắt đất không đổi:

ax 1 1 c max d

- ở đất có lẫn vật cản cứng với tốc độ cắt đất thay đổi:

Pdtd = Pdmax = max( ncC2x2cos β + m2x 2cos β ) + Rc

g F sin cos tg V

cos E / a v k k g sin

tg tg B A eh b h ) n n ( R

2 n s s 0

1 c 2 aij q

1 1 vc

2 2 aij f '

c c

σ σ β

ϕ γ β γ ϕ

ϕ δ γ

β σ

γ α

β ϕ

θ

+ +









ư +

+ +

+













+









+

ư + +

ư

=

2.4 Năng suất đào đất của xích đào + Năng suất đào đất của xích đào Qx là tổng các năng suất đào đất do các răng cắt Qr và do các dao sửa thành hào:

[nhk b eh F] v , m / h}

3600

aij s f

2.5 Công suất động cơ cần thiết cho xích đào làm việc + ở đất không có lẫn vật cản:

{

2 n s s 0 1 c 2 aij q

1 1 vc

2 2 aij f xj

3 dxd

/ E / k F cos C sin h g / v cos F sin cos tg V

cos E / a g / v k k sin / tg tg B A eh b nh v 10 N

η η σ σ β ϕ

γ β γ ϕ ϕ δ γ

β σ γ

α β

+ +

ư +

+ + +

+ +

+

ư + +

= ư

+ ở đất có lẫn vật cản cứng đất, tốc độ cắt đất không đổi :















+ +

+ + +







 +

ư + +

=

2 c 1 2 c 1

2 0 x 2 1 e 2 c 1 2 c 1 2 2

c 1 0 x 1 a 2 c 1 c 1 bx db xj 3 dxd

C n C C n C 2

m v C C n C n C C n C

m cos cos C n C v C v C n C R C v 10

β η

η

2.6 Phân tích ảnh hưởng 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 ϕ1 tăng, các lực cản đào thành phần và tổng cộng tăng, do chiều dày phoi đất cắt và lượng 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 3.5x 10

4 DO THI LUC CAN DAO, CAT DAT CUA MAY

Toc do quay cua truc khuyu dong co ne, v/ph

PdtdIV -11

PvcIV-11

PcxIV-11 PNIV-11 PsIV-11 PvcIV -11

Hình 2.6 Sự biến thiên lực cản đào động và lực cản đào tĩnh vào các cấp 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 3.5x 10

4 DO THI LUC CAN DAO DONG VA TINH CUA MAY

Toc do quay cua truc khuyu dong co ne, v/ph

PdtdI-11

PdtI-11 PdtdII-11

PdtII-11 PdtdIII-11

PdtIII-11 PdtdIV-11

PdtIV-11

- Giá trị lực cản cắt đất ở điều kiện đất

có lẫn vật cản cứng phụ thuộc rất lớn vào

độ cứng và kích thước vật cản, có thể lớn

hơn nhiều so với ở điều kiện đất bình

thường (hình 2.12)

2.7 Kết luận chương 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 tương đối

lớn; đất đa phần là đất sét và đất sét pha, độ ẩm trung bình dưới 30%, về

mùa mưa có độ ẩm và lực dính bám lớn, theo chiều sâu hào được đào đất

không đồng nhất, thường 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 hưởng 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

Toc do quay cua truc khuyu dong co ne, v/ph

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 (idc2, ix1), trên đất cấp IV.

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 0

0.5 1 1.5 2 2.5 3

Toc do quay cua truc khuyu dong co ne, v/ph

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 phương ngang ϕ1 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 3.5x 10

4 DO THI LUC CAN DAO, CAT DAT CUA MAY

Goc nghieng cua xich dao, rad

PdtdIV-11

PdtIV-11 PcxIV-11 PNIV-11 PsIV-11 PvcIV-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

4x 10

4 DO THI LUC CAN DAO, CAT DAT CUA MAY

Toc do quay cua truc khuyu dong co ne, v/ph

PdtdIV -22

PdtIV-22 PcxIV-22 PNIV -22

PsIV -22 PvcIV -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

4x 10

4 DO THI LUC CAN DONG VA TINH CUA MAY

Toc do dong co ne, v/ph

PdtIV -11 PdtdIV-11

PdtIV -12

PdtdIV-12

PdtIV -21

PdtdIV-21

PdtIV -22 PdtdIV -22

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 Pcx là 77.80 %); lực cản đào tổng cộng là một hàm phi tuyến, phụ thuộc vào các đặc trưng 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 dij, chế độ tốc độ động cơ nguồn động lực; giá trị lực đào tổng cộng trong trường hợp đất có lẫn vật cản cứng lớn hơn rất nhiều so với đất không có lẫn vật cản cứng (từ 2.09ữ 3.08 lần), mức độ lớn hơn tuỳ thuộc vào độ cứng, kích thước của vật cản cứng và xác suất gặp vật cản cứng có lẫn trong đất của các răng cắt đất của xích đào

Chương 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 chương được thực hiện với mục đích xác lập tiếp các thông

số với các mối quan hệ của nó, để cùng với các đặc trưng tương 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 được sử dụng trong chương là như ở chương 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 được 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 thước (l) lớn, (b) nhỏ, đất

được 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 như ở hình vẽ (3.1.a, b, c) Từ đó xác lập được các biểu thức:

+ Lực cản tổng cộng tác dụng lên cơ cấu dao vát miệng hào:

- Theo phương di chuyển của máy:

2 ij aij v 2 b n v

P = σ + σ + ϕ , N (3.7)

- Theo phương vuông góc với phương di chuyển của máy:

2 ij aij v 2 b n v

P = σ + σ + ϕ , N (3.8)

Hình 3.1 Lực cản tác dụng lên dao vát miệng hào

b v

l v

P vms

P vtđ

x (dNsinα v +dTcosα v )

P vtđ

h

α v

dT

dNsinα v

v

dTcosα v

z

ϕ 1

ϕ v

P vđ P vt

P vb

v m

ϕ v

ở đây: kb = 1 + 2 tg ϕ cot g αvư tg ϕ ; ev= γ sin αvcos θ /(g sin(αv+ θ) )

+ Năng suất suất đào đất của cơ cấu vát miệng hào làm việc

Qv= 3600 Fv sin ϕv vaij/ Cij , m3/ h (3.9)

trong đó: vaij – tốc độ cắt đất, m/s; ϕv – góc hợp giữa trục dọc của dao vát với

phương di chuyển của máy, độ; Fv - diện tích phoi đất cắt của dao vát miệng hào, m2

+ Công suất động cơ cần thiết cho cơ cấu vát miệng hào làm việc

nd

N =(Pvbvmi+Pvdf.cosαv)/ηdci,

ở đây:αv - góc cắt của dao; ηdci - 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 chương 2, đất đã được cắt ở trạng thái rời

Các phân tố đất cắt theo hành trình vận chuyển được 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 phương của véc tơ tốc độ tuyệt đối →va (tốc độ cắt đất), vừa di

chuyển trượt theo chiều cao cánh gạt với tốc độξj; các phân tố đất ở đoạn

xích thẳng chịu tác động của các lực phân tố: đẩy văng đất, dính, trọng

trường, ma sát giữa đất và bề mặt cánh gạt, quán tính ( →

v

dP , →

0 C

dP , →

mg, → f

m→ξ ); ở vùng xích uốn cong còn chịu thêm các lực phân tố: ly tâm, quán

tính, Côriôlix ( →

lt

c

P

Sử dụng các giả thiết và tham khảo các kết quả nghiên cứu liên quan, xây

dựng được các sơ đồ tính toán (h.3.2, 3.3) và viết được các phương trình

chuyển động của phân tố đất khảo sát:

( )v t , m ; z sin( )v t kgt / 2 , m

cos

aij ij 1 aij

ij

( ).[( g / ) C v ] mg sin tg 0

cos

/

g

.

m

m

C ).

/ g ( v sin

/ g m

m sin

tg mg cos

.

mg

m

j 1 2

aij 0 ij

c

3

0 2

aij ij c 3

j 1 j

1

j

=

















+

ư

ư +

+

ư

ư +

+

ư

ϕ β γ

β γ

γ

γ β

γ γ β

ϕ β

ξ

(3.10)

sin

) cos sin tg ( mg ) cos sin tg ( P tg

P

.

m

v 0 C 0

C v

1 lt

c

vj

=

ư

ư +

ư

ư

+

+

ư +

+

ư +

β γ β

γ

β β ϕ ψ

ψ ϕ ϕ

Giải hệ các phương trình (3.10), (3.24), nhận được các biểu thức xác định

các tốc độ giới hạn nhỏ nhất và lớn nhất của xích đào được qui dẫn về trục

khuỷu động cơ của máy để đảm bảo hiệu quả gom đất vào guồng xả:

neminij=

ij

k

dci

C

r

i

30













ư +

ư +

ư

β ϕ β

ϕ γ β

ϕ

1 2 E 1 E E

0 1

2

cos z 2 2 sin x / g k x

, 2 / / C g 4 1

(z z h / D) ar cos(R / D)

arcsin 2 / t

max

j

nemaxj=ωjmax t (ωjmax)

C E 2

h z z c a

D = ư + + ư ; hc – kích thước chiều cao của cánh gạt, m;

t1j – 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

3

v aij

β

x

v xj h c

z

ψ

m ξ

θ

B

ϕ 1

x

vi

ξ

β

γ

P lt

v xj P d

mg

ξ

z

o

A

o

γ

v xj

v aij

Quĩ đạo chân các tấm gạt

Quĩ đạo đỉnh các tấm gạt

Thành phía trước của hộp guồng xả

Miệng thu gom đất

ϕ o

ϕ 1

ω i t Bi

ω i t 1

α 1

ω i (t-t Bi ) lt

v mi

ϕ 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 trước của hộp guồng xả

mg

x E

c

η

α 1

z ϕ

mg

l t

N M

J

v xj

m

P lt

P f

η

x oa

c 2

α n

z E

γ c

z c

β

ω j (t-t Bj )

ω j t Bj

B A

b 0

b

c

h 0

c 4

h c

θ

Quĩ đạo đỉnh các tấm gạt Bậc cạnh dưới cửa gom đất

ξ

v

ξ

v xj

v aij

ϕ 1

r bs

R 1

O

c 1

E

dP C0

R 0

θ 1

ψ

ξ

đất khi tốc độ góc bánh sao là ωj; tBj – 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 được thể hiện trên hình (3.5)

Khi rô to guồng xả có tốc độ góc

ωgk, đất trong các phân khoang của

guồng xả được gia tốc và lần lượt được

nâng tới điểm B ở miệng vung hắt đất

của guồng xả, phân tố đất sẽ có tốc độ

vòng v→r, tốc độ theo hướng ly tâm v→l,

tốc độ tuyệt đối v→ax, các phân tố đất sẽ

được văng theo phương của v→ax, hợp

với phương ngang góc θa

Phân tích mối quan hệ giữa các lực tác dụng lên phân tố đất khảo sát và

phương 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 được

giá trị nhỏ nhất cho phép của guồng xả khi qui dẫn về trục khuỷu động cơ:







ư + + +

=

r x d 2 3

c 0 2

r

d b k c r gk

x

min

e

R k k h l tg Q a 2 , 2 180 cos R

B B B cos R k g max i.

30

α

α

ở đây: x - cự ly xả đất theo yêu cầu chiến thuật; Rr - bán kính rô to guồng xả

đất, m; Bk – nửa chiều rộng miệng hào, m; Bb – cự ly nằm bắn, m; Bd –

chiều rộng đáy dải đất được xả, m; k – hệ số kể tới cản của không khí; vr

– tốc độ vòng của rô to, m/s; q – dung lượng đất chứa được trong khay

chứa đất; l, hk, ξ - các thông số kích thước của khay chứa đất; a – bước

cánh của guồng xả đất, m; kx – hệ số thông qua của cửa xả; kđ – 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 được các sơ đồ tính

toán như 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 lượng, căn cứ vào các

giả thiết và các sơ đồ tính toán đã xây

dựng, xác lập được các biểu thức tính

công suất động cơ cần thiết để đảm bảo

làm việc của guồng xả:

N dg =(N jd + N nd + N mst + N msl + N vd)/ η g , KW (3.41)

2 g 2 r tg 3

θ 1

P x

Hình 3.5 Sơ đồ tính toán tốc

độ văng đất, cự ly xả đất

x=C l

0

A R.cosα c

y

v x

v a

v y

x

B k

v l

B

y

v r

x

R r

θ a

α

cửa xả

θ 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 dưới miệng xả

Rô to

ứng với miệng gom

H

dP mst

dP lt

dG đ cosα

ω g

α c

α x

α dα

dGđ dPmsl

m pt

trong đó: Njd – công suất để gia tốc cho các phân tố đất sau gom đạt tới tốc

độ dài của rô to guồng xả, KW; Nnd – công suất để nâng các phân tố đất từ

độ cao ở đáy tới độ cao cửa vung hắt đất của guồng xả, KW; Nmst – công suất để khắc phục cản ma sát, KW; Nmsl – công suất để khắc phục cản ma sát do lực ly tâm của đất, KW; Nvđ - 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 trường hợp tổng quát, máy đào hào làm việc ở địa hình có góc dốc dọc là αd , các lực tác dụng lên máy như ở hình 3.8:

Từ sơ đồ tính toán (hình 3.8), xác định được:

- Lực cản tổng cộng, cản trở sự di chuyển của máy:

d vd vb

1 1

N d d d

g x c

sin f cos P P f P

cos f sin P sin cos f G G G P

ϕ

α

+ +

ư +

+

ư +

+ +

+

- Lực kéo tiếp tuyến Pk trên các bánh xe chủ động của nguồn động lực:

( d t)dci dci ( d k)

k 9555 , 76 N N i / n r

- Lực bám của máy:

[( G x G g G d ) cos d P N cos 1 P vd P d sin 1]

R

- Công suất động cơ cần đảm bảo cho di chuyển máy ở chế độ đào hào:

d vd vb

1 1 N d d d g x 3 ddcij

v

sin f cos P P f P

cos f sin P sin cos f G G G 10 N

η ϕ

ϕ

ϕ ϕ α

α













+ +

ư +

+

ư + + +

+

= ư

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:

P ϕ > 9555 , 76 (N d ư N t)i dci η dci /(n d r k)> P c (3.71)

- Tốc độ di chuyển thực tế của máy:

( b ) ( dci)

k e

- Trong (3.69), công suất động cơ được xác định theo đường đặc tính cục

bộ của động cơ (được xây dựng theo công thức thực nghiệm của Lâyđecman, nhưng với sử dụng thuật toán xác định giá trị các hệ số a, b, c):

ϕ 1

ϕ

G g

ω k

ω k

M k2

P k1

P k2

P N

G đ sinα d

G x

G x cosα d

G x sinα d

v m

ω

α d

G đ cosα d

G đ

P N sinϕ 1

P N cosϕ 1

α d

ϕ 1

M bs

P đ

P vb

P vđ

M k1

G g sinα d

G g cosα d

Hình 3.8

Sơ đồ lực tác dụng lên máy trong quá

trình làm việc ở trường hợp tổng quát.

P N1

P N2

( ) ( ) ( )







ư +

=













ư +

=

Nm , n / ) n C /(

n c ) n C /(

n b a N

.

76

,

9555

M

KW , ) n C /(

n c ) n C /(

n b n

n ) n C /(

n

a

.

N

.

C

N

N 2 N g e N g e max

e

e

3 N g e 2 N g e N

e N g e max

e

g

3.4 Chi phí năng lượng, 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 được:

+ Công suất động cơ cần thiết (Nct) đảm bảo cho máy đào hào làm việc:

dg dxd ddc

















+ + + +

+

x r x

2 2 g tg xj db xj dt dci lti c 3

η η η

+ Năng suất đào hào của máy:

aij

Trong các biểu thức trên: Nddc – công suất động cơ cần thiết cho di chuyển

của máy, KW; Ndxd - công suất động cơ cần thiết cho xích đào làm việc, KW;

Ndg - công suất động cơ cần thiết cho guồng xả đất làm việc, KW; ηdci, ηxj, ηđb

- tương 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 chương3

1) Giới hạn tốc độ lớn nhất và nhỏ nhất của xích đào và guồng xả đất có

ảnh hưởng 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 dij = 40.02, miền tốc độ làm việc hợp lý của xích đào và

guồng xả đất được qui dẫn về trục khuỷu động cơ là nemin = 715.2 v/ph; nemax

= 2014 v/ph)

2) Các biểu thức tính toán các thông số động học, động lực học, năng

lượng, hiệu quả của từng hệ thống, thành phần cơ bản cũng như của chung

toàn máy đào hào dạng xích đào cắt đất bằng các răng cắt phụ thuộc vào các

yếu tố ảnh hưởng cơ bản là các thông số về năng lượng 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

Chương 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 trưng cho chế độ làm

việc hợp lý (tối ưu) của máy theo chỉ tiêu đánh giá sự hợp lý (tối ưu) được

lựa chọn phụ thuộc vào các điều kiện đất đào, các thông số về năng lượng 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

các yếu tố ảnh hưởng, cho phép xác định được chế độ làm việc hợp lý của máy

- Mô hình toán học phải cho phép giải được hoặc bằng phương pháp giải tích hoặc bằng phương pháp số trên các công cụ tính toán hiện đại có trong nước

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 được thực hiện theo các bước:

- 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 như hình (4.2)

Trên mô hình hệ thống gồm các phần tử :

* Phần tử : Dct là tập các véc tơ yêu cầu chiến – kỹ thuật, Dhd là tập các véc tơ

địa hình - đất

* Phần tử : Bao gồm:+ Khối TBĐL: Dpe 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: Dkd là tập các véc tơ cấu trúc, Dpd là tập các véc tơ động học,

động lực học

+ Khối TBCT: Dkx là tập các véc tơ cấu trúc của TBCT, Dpd là tập các véc tơ

động học, động lực học, hiệu quả của TBCT

* Phần tử : Drt 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 được lựa chọn ở dạng mô hình tối ưu rời rạc:



⊂

∈

=

→

n n

2 1 n 2 1

R D x , , x , x x

max x

, , x , x

4.3 Xác định hàm mục tiêu của mô hình toán học Hàm mục tiêu của mô hình toán học được xác định là chỉ tiêu hiệu quả HQij:

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

Dhd

D ct

TBĐL

D pe

HDC

D kd , Đ pd ,

D kd ⊂ D pd

Dct⊂ Dpd

Dhd⊂ Dpd

QpeΙ Qpd

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 Ι D px

D kd Ι D px

D pd Ι D px

D ct

Dhd

D hd

Dct

R M

V

V M

R