TỔNG QUAN 3
Mục đích và nhu cầu của việc tạo hình bê tông cốt pha trượt: 4
1.1 Tổng quan về máy tạo hình bê tông cốt pha trượt
1.2 Tình hình thi công bằng máy tạo hình bê tông cốt pha trượt trên thế giới
1.3 Tình hình thi công bằng máy tạo hình bê tông cốt pha trượt tại nước ta.
Mục tiêu của luận văn 16
1 Mục đích và nhu cầu của việc tạo hình bê tông cốt pha trượt
Với sự phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực xây dựng cơ sở hạ tầng và dân dụng, việc tạo hình bê tông ngày càng trở nên quan trọng Công nghệ tiên tiến hiện nay đã góp phần đáng kể vào sự phát triển của ngành xây dựng, đặc biệt là trong tạo hình bê tông Việc áp dụng các công nghệ hiện đại không chỉ cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu thời gian và nhân lực trong quá trình sản xuất.
1.1 Tổng về máy tạo hình bê tông cốt pha trượt
Máy đúc lề đường bê tông cốt pha trượt là thiết bị phổ biến và được ứng dụng rộng rãi tại các quốc gia phát triển, đặc biệt là ở những nước tiên phong trong ngành xây dựng như Mỹ, Nhật Bản, Pháp và Nga.
Hình 1.1 Máy tạo hình bê tông cốt pha trượt trong việc làm đường bê tông
Máy đúc lề đường bê tông cốt pha trượt được sử dụng rộng rãi trong xây dựng hạ tầng và dân dụng, với nhiều loại máy khác nhau về cơ chế hoạt động và kích cỡ tùy thuộc vào chức năng Chúng hoạt động chủ yếu theo cơ chế đùn ép, rung và tạo hình theo khuôn mẫu đã được thiết lập.
Máy đúc lề đường bê tông cốt pha trượt mang lại nhiều lợi thế so với các phương pháp thủ công trong việc tạo hình bê tông Thiết bị này không chỉ tăng năng suất về thời gian mà còn giảm thiểu nhân công Bên cạnh đó, bề mặt và hình dáng của sản phẩm luôn được kiểm soát chặt chẽ nhờ vào các khuôn định hình được chế tạo sẵn.
Hình 1.2 Tạo hình Ba Re bê tông
Hình 1.3 Máy tạo hình gạch lát đường 1.2 Tình hình thi công bằng máy tạo hình bê tông cốt pha trượt trên thế giới
Hiện nay, thi công bê tông trong các công trình hạ tầng và dân dụng tại các nước phát triển đã được cải tiến nhờ vào việc áp dụng công nghệ tiên tiến.
Việc áp dụng công nghệ tiên tiến trong tạo hình bê tông tại chỗ đã cải thiện đáng kể thời gian và giảm thiểu nhân công Thay vì sử dụng phương pháp thủ công, máy tạo hình bê tông hiện đại đã được triển khai hiệu quả trong thi công các công trình hạ tầng như đường và vỉa hè.
Sau đây là hình ảnh áp dụng các máy tạo hình bê tông tại chỗ trong việc thi công các công trình hạ tầng và dân dụng
Hình 1.4 Máy tạo hình bê tông tại chỗ trong việc thi công đường
Hình1.5 Máy tạo hình bê tông tạo ba rê đường
13 Hình 1.6 Áp dụng máy tạo hình bê tông tại chỗ trong việc làm ba rê lề đường
Hình 1.7 Máy tạo hình bê tông tạo giải phân cách đường
14 Hình 1.8 Máy tạo hình bê tông tạo ứng dụng trong xây dựng dân dụng
Hình 1.9 Tạo hình trong trang trí sân vườn
Máy đúc lề đường bê tông cốt pha trượt đang trở thành công nghệ phổ biến trong các công trình hạ tầng và dân dụng trên toàn cầu, đặc biệt là ở các nước phát triển.
1.3 Tình hình thi công bằng máy tạo hình bê tông cốt pha trượt tại nước ta
Công nghệ tạo hình bê tông tại chỗ ở Việt Nam vẫn còn mới mẻ và chưa được áp dụng rộng rãi trong các công trình hạ tầng Hiện nay, việc thi công bê tông chủ yếu vẫn dựa vào các phương pháp thủ công truyền thống như ghép cốt pha, đổ bê tông, lu hoặc đầm, và lắp ghép các mảng bê tông đã được định hình sẵn.
Sau đây là một số hình ảnh thi công bê tông bằng phương pháp thủ công:
16 Hình 1.10 Phương pháp tạo hình bê tông thủ công bằmg cách ghép cốt pha
17 Hình 1.11 Phương pháp tạo hình bê tông thủ công bằmg cách ghép cốt pha
Việc thi công vỉa hè tại các con đường trong thành phố chủ yếu được thực hiện bằng phương pháp thủ công.
Hình 1.13 Làm vỉa hè bằng phương pháp lát đá thủ công
Công nghệ tạo hình bê tông tại chỗ, đặc biệt là ứng dụng Máy đúc lề đường bê tông cốt pha trượt, vẫn chưa phổ biến tại Việt Nam và gặp nhiều hạn chế Việc thi công thủ công không chỉ tốn nhiều nhân công mà còn kéo dài thời gian thi công, gây bất lợi cho tiến độ dự án.
2 Phân tích hướng lựa chọn phương pháp tạo hình và dự báo tính công nghệ của đề tài
Máy tạo hình bê tông cốt pha trượt có nhiều mẫu mã và chức năng, đã phổ biến tại các nước phát triển, nhưng tại Việt Nam, công nghệ này vẫn còn mới mẻ và hạn chế Việc áp dụng công nghệ này không thể giống như ở các nước khác, do đó, cần lựa chọn hướng phát triển hợp lý cho phương pháp tạo hình bê tông Bài viết sẽ tập trung nghiên cứu công nghệ máy tạo lề đường bê tông cốt pha trượt, vì đây là sản phẩm thông dụng và công nghệ của Việt Nam có thể phù hợp cho sự phát triển dòng sản phẩm này.
Đề tài này mang tính công nghệ cao, mở ra hướng phát triển mới cho ngành chế tạo máy trong lĩnh vực xây dựng hạ tầng dân dụng, đặc biệt là trong công nghệ tạo hình bê tông cốt pha trượt.
3 Nhu cầu và tính cấp thiết của đề tài
Công nghệ bê tông cốt pha trượt đã được áp dụng rộng rãi tại các nước phát triển, mang lại hiệu quả cao trong thi công Việc sử dụng máy tạo hình bê tông cốt pha trượt không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu nhân công và thời gian thi công Chỉ cần một công nhân điều khiển máy, có thể thay thế một đội ngũ nhân công đông đảo, từ đó nâng cao năng suất và hiệu quả thi công.
Việt Nam đang trải qua một giai đoạn phát triển nhanh chóng về cơ sở hạ tầng, với nhiều công trình đang được triển khai Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ tạo hình bê tông cốt pha trượt còn hạn chế, dẫn đến việc thi công chủ yếu dựa vào phương pháp thủ công, tiêu tốn nhiều nhân lực và thời gian.
Để nâng cao hiệu quả thi công, giảm chi phí nhân lực và thời gian, việc áp dụng máy tạo hình bê tông là rất cần thiết tại Việt Nam hiện nay Công nghệ này mở ra hướng đi mới cho việc thi công đường bằng xi măng, nhất là khi giá dầu ngày càng tăng và nguồn xi măng trong nước dồi dào Trong tương lai, một số tuyến đường cao tốc sẽ được xây dựng bằng bê tông xi măng, điển hình là dự án cao tốc Bắc Nam đoạn Ninh Bình - Thanh Hóa (Nghi Sơn) dài khoảng 121 km, bao gồm 3 cầu lớn và 2 hầm, với tiêu chuẩn đường cao tốc loại A, tốc độ thiết kế 120 km/h và 80-100 km/h ở các đoạn địa hình khó khăn.
Hình 1.14 Đường dân dụng được làm bằng bê tông
CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC MÁY TẠO HÌNH BÊ TÔNG CỐT PHA TRƯỢT 17
Máy 1 : Tạo hình bê tông trên phương pháp ép đùn 18
3.1.1 Tạo hình bằng cơ cấu tay quay con trượt
3.1.2 Tạo hình bằng cơ cấu trục vít.
Máy 2 : Tạo hình bê tông kết hợp rung động 24
3.1 Máy 1 : Tạo hình bê tông bằng phương pháp ép đùn
3.1.1 Tạo hình bằng cơ cấu tay quay con trượt (Curb forming apparatus and method) a Phương pháp thủ công :
Hình 2.1 Máy tạo hình bê tông thủ công Cấu tạo :
C : Bê tông 10 : Khuôn tạo hình
13, 14, 15 : Phễu chứa bê tông 22 : Đầu đẩy bê tông
17, 19, 21 : Khớp quay 18 : Thanh công tác
Nguyên lý làm việc : Bê tông sẽ được đổ vào phễu chứa 13, 14, 15 Qua cơ cấu cánh tay đòn
Các thanh công tác truyền lực đẩy sang đầu đẩy 22, nơi bê tông trong phễu được ép vào khuôn 10 Khi lực ép vượt quá lực ma sát của thành khuôn, bê tông sẽ thoát ra với hình dáng tương ứng với khuôn tạo hình 10 Phương pháp này được thực hiện theo cách bán tự động.
Hình 2.2 Máy tạo lề vỉa hè dạng đùn
Hình 2.3 Hình chiếu tổng thể của máy Cấu tạo:
25 tang cuốn 44 cụm điều khiền máy
27 ống dẫn dây cáp 46 thanh gá khuôn lên máy
Nguyên lý làm việc của máy:
Máy được trang bị phễu chứa vật liệu, sử dụng cơ cấu đẩy để chuyển vật liệu vào khuôn, tạo hình lề vỉa hè Thân máy kết nối với cụm điều khiển, cho phép điều chỉnh độ cao khi di chuyển trên địa hình không bằng phẳng, giúp máy linh hoạt di chuyển theo các cung cong với bán kính khác nhau.
Hình 2.5 Cụm điều chỉnh độ cao
3.1.2 Tạo hình bằng cơ cấu trục vít (Curb forming and extruding apparatus)
Hình 2.6 Máy tạo hình bằng cơ cấu trục vít
11 khung máy 20 cụm nén vật liệu
14a thanh chống 22 khoang chứa có độ dốc
14b tay cầm điều khiển 28 hộp chứa cặp bánh răng
15 núm xoay điều khiển trục vít 30 Động cơ
Máy đùn trục vít được vận hành bằng tay để tạo ra lề vỉa hè, thanh chắn và tường từ bê tông, xi măng hoặc các vật liệu xây dựng khác Thiết bị này có phễu rung giúp tiếp nhận và cung cấp bê tông vào khoang chứa trục vít, nơi bê tông sẽ được vận chuyển vào khuôn với hình dạng mong muốn, từ đó tạo thành lề vỉa hè.
30 3.2 Máy 2 : Tạo hình bê tông kết hợp rung động
Hình 2.7 Máy tạo hình bê tông bằng phương pháp rung động
Hình 2.8 Cơ cấu rung động
14, 16, 18 các thành bên của máy 39 thùng xăng
28, 29 đường ray dẫn hướng 42a, 42b thanh truyền rung
Khi vận hành máy, cần xác định đường bao của lề vỉa hè để thiết lập đường ray và tời kéo máy phù hợp Phễu chứa bêtông cần có độ dốc để bêtông rơi vào khoang chứa ở đáy máy, đảm bảo đủ vật liệu cho việc tạo hình lề vỉa hè Thiết bị tạo rung được gắn ở phễu giúp bêtông khuấy đảo và di chuyển dễ dàng hơn Ngoài ra, máy phát điện được gắn chặt ở tấm trượt cung cấp nguồn điện cho thiết bị tạo rung và tời kéo máy hoạt động hiệu quả.
Kết luận, có nhiều nguyên lý và phương pháp được áp dụng trong chế tạo máy tạo hình bê tông cốt pha trượt, như đùn ép theo nguyên lý tay quay con trượt, trục vít và đùn rung Việc lựa chọn phương pháp phù hợp với đặc thù của từng công trình là rất quan trọng để đạt hiệu quả và năng suất tối ưu Luận văn này tập trung vào nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy tạo hình bê tông cốt pha.
Máy trượt theo nguyên tắc ép đùn với cơ cấu tay quay con trượt là thiết bị sử dụng nguyên lý cơ khí đơn giản, dễ chế tạo Loại máy này có tính ứng dụng cao trong các công trình xây dựng và trong đời sống dân dụng hiện nay.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT 27
Công nghệ và thiết bị tạo hình bê tông cốt pha trượt: 56
2.1 Tạo hình bê tông bằng phương pháp rung động Áp dụng kỹ thuật rung trong xây dựng đã được ứng dụng rất phổ biến và ngày càng được cải tiến hơn Chính vì thế trong công nghệ tạo hình bê tông cốt pha trượt, kỹ thuật
58 rung lại một lần nữa cho thấy tính khả thi của nó khi được áp dụng trong công nghệ tạo hình bê tông này
2.1.1 Bài toán rung hạt trong môi trường có ma sát khô
Khi một hạt cốt liệu di chuyển trong môi trường có sự tiếp xúc với các hạt khác và chịu tác động của ma sát khô, lực ma sát sẽ tăng lên khi hỗn hợp trở nên chặt chẽ hơn Môi trường có ma sát nhớt, như bê tông tươi, cũng mang tính chất tương tự Để đơn giản hóa bài toán, ta giả định hạt cốt liệu nằm trong môi trường dao động đồng chất Sự dao động này giúp giảm hệ số ma sát, cho phép hạt chỉ cần một lực nhỏ, như trọng lượng của chính nó, để có thể di chuyển và lèn chặt vào nhau.
Nhiều nghiên cứu cho thấy khi lực cản chuyển động của hạt cốt liệu trong hỗn hợp bê tông giảm, tốc độ dao động tương đối giữa hạt và môi trường sẽ tăng lên Điều này cho phép chúng ta thiết lập mối quan hệ giữa biên độ hoặc nửa độ lệch của tốc độ dao động tương đối U m với kích thước hạt k và tần số dao động ω Đồng thời, cũng có thể xác định mối quan hệ giữa nửa độ lệch của tốc độ Um với biên độ tốc độ dao động Va của môi trường.
Giả sử môi trường là hỗn hợp bê tông tươi dao động theo định luật:
Giả sử rằng chuyển động của hạt cốt liệu chỉ chịu tác động của lực ma sát khô, phương trình vi phân mô tả chuyển động tương đối của hạt cốt liệu sẽ được thiết lập như sau.
U là tốc độ chuyển động tương đối của hạt
Lực ma sát F ảnh hưởng đến chuyển động của hạt có khối lượng m và biên độ gia tốc v cùng với ω Góc lệch pha ban đầu ϕ của hỗn hợp tại thời điểm t=0 là khi hạt có tốc độ U = 0 và gia tốc dU/dt > 0.
= ω cos( ) v=va ω ϕt+ sin( ) si a mdU mv t F gnU dt = ω +ϕ −
η càng lớn thì hiệu quả làm chặt hỗn hợp bê tông càng cao, cho thấy rằng η là yếu tố quan trọng trong quá trình tạo hình và làm chặt.
Khảo sát phương trình (3.7), tác giả cho biết rằng để hạt chuyển động tương đối liên tục thì phải bảo đảm điều kiện:
Khi điều kiện (3.8) đảo bảo thì sẽ có mối liên hệ dưới đây:
2 2 π απ η = −α −α − α − Để hạt vật liệu dừng hai lần trong một chu kỳ 2
= ω , thì ở các vị trí biên phải đảm bảo điều kiện sau [ 3.9, tltk.6 ]:
Từ (3.9), có mối liên hệ sau: η =2 1−α 2 −α π( −2 arcsin )α (3.10) [tltk.6 ]
Trường hợp α≥1 không có chuyển động tương đối giữa hạt và hỗn hợp
Xây dựng đồ thị ( )η α từ hai biểu thức (3.9 và 3.10), hình 2.7
Hình 3.9 Đồ thị η α( ) Đặc trưng kich thước hạt là r, thì khối lượng hạt phụ thuộc bậc ba vào đặc trưng kích thước hạt đó: m=k r 1 3 (3.11) [ tlt.6 ]
Hằng số k1 có giá trị phụ thuộc vào loại vật liệu và hình dáng của hạt Lực cản ma sát F tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt của hạt tiếp xúc với các hạt trong môi trường xung quanh.
(3.12) [tltk.6 ] trong đó: k2 là hằng số mà giá trị của nó phụ thuộc vào dạng và sự phân bố của hạt
Thế (3.11), (3.12) vào công thức tính α ở biểu thức (3.9), ta được:
Giả sử tất cả các hạt đồng dạng hình học có vị trí giống nhau trong không gian của môi trường rung và có cùng khối lượng riêng, ta có k = const Dựa vào biểu thức (3.13) và sự giảm liên tục của ( )η α, ta có thể rút ra kết luận quan trọng.
Hiệu quả làm chặt hỗn hợp bê tông tăng lên khi biên độ gia tốc kích thích v và ω được nâng cao, cùng với việc tăng kích thước hạt Điều này cho thấy rằng, khi tốc độ dao động kích thích giữ nguyên, việc điều chỉnh các yếu tố trên sẽ cải thiện đáng kể chất lượng bê tông.
( v a = const ) thì kích thước hạt càng nhỏ càng phải tăng tần số
Hình 3.10 Sự phụ thuộc η vào ω
Hình 2.8, là các đường cong η phụ thuộc vào ω, khi giá trị v a =const Cho 5 giá trị của r r r r r 1 : : : : 2 3 4 5 =1: 2 : 5 :10 : 20 Trong đồ thị trục 0 ω đưa về không thứ nguyên (ví dụ
Kẻ đường thẳng song song với 0ω (đường nét đứt) có cùng mức η, cho phép xác định các giá trị tần số góc tối thiểu tương ứng với kích thước hạt khác nhau khi vận tốc kích thích v a =const Điều này cho thấy rằng nếu một tần số nào đó đáp ứng dao động cần thiết cho một kích thước hạt nhất định, thì tần số đó cũng có hiệu quả với các loại hạt lớn hơn Các kết luận này vẫn đúng trong môi trường nhớt và đàn hồi.
Việc xây dựng tần số rung hiệu quả với kích thước hạt cốt liệu nhỏ nhất sẽ bác bỏ giả thuyết rằng các hạt có kích thước khác nhau sẽ tạo ra tần số rung khác nhau.
2.1.2 Các giả thuyết về quá trình làm chặt hỗn hợp bê tông: Đến nay vẫn còn tồn tại các cuộc thảo luận về mô hình cơ học và toán học về trạng thái của hỗn hợp bê tông khi rung, tồn tại các tranh luận về giả thuyết hiệu quả làm chặt và chất lương bề mặt cấu kiện bê tông Hiệu quả rung phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Một mặt phụ thuộc vào phối liệu và tính chất cơ lý của hỗn hợp, mặt khác phụ thuộc vào đặc điểm tác động của lực Về tính chất cơ lý của hỗn hợp, mặt khác phụ thuộc vào đặc điểm tác động của lực Về tính chất cơ lý thì hỗn hợp bê tông nằm giữa vật cứng và vật lỏng
Quá trình phát triển các giả thuyết về cơ chế làm chặt hỗn hợp bê tông chia làm hai hướng:
Hỗn hợp bê tông có cấu trúc mạng tinh thể, trong đó các nút là hạt cốt liệu to và giữa các nút là vữa cát xi măng Theo hướng này, bê tông được hình thành từ các hạt cốt liệu lớn, được liên kết bởi vữa xi măng có tính nhớt Giả thuyết này giúp giải thích các quá trình lưu biến xảy ra trong hỗn hợp bê tông khi có rung động.
Hỗn hợp bê tông được xem như một môi trường liên tục với các tính chất đàn hồi và nhớt, nhờ vào sự hiện diện của bọt khí.
Các thông số mô hình có thể thay đổi phụ thuộc vào thể tích, hình dáng của khối hỗn hợp bê tông
Giả thuyết đầu tiên cho phép phát triển ý tưởng về việc kích thích rung cộng hưởng cho các hạt cốt liệu trong kết cấu định hình cố định Điều này có nghĩa là tần số rung hợp lý có thể được lựa chọn dựa trên kích thước của cốt liệu.
Từ giả thuyết thứ hai cho phép giải thích quá trình làm chặt hỗn hợp bê tông bằng phương trình truyền song
Phân tích ứng suất trên chi tiết của máy (áp dụng phần mềm Asys) 117
1 Kết cấu máy tạo hình bê tông cốt pha trượt
Hình 4.1 Sơ đồ máy tạo hình bê tông cốt pha trượt
1 Khuôn 2 Đầu đùn 3 Thanh đẩy 4 Con trượt 5 Phễu
6 Thân máy 7 Tay quay 8 Đĩa xích 9.Động cơ 10 Thắng 11 Tay lái
Bê tông được đưa vào phễu (5) và sau đó được đùn qua đầu đùn (2) vào khuôn (1) Hệ thống thanh đẩy (3) sử dụng con trượt (4) và tay quay (7) để chuyển đổi chuyển động quay của động cơ (9) qua đĩa xích (8) thành chuyển động tịnh tiến Bê tông sẽ được ép định hình theo khuôn (1) và toàn bộ xe sẽ di chuyển và định hướng nhờ tay lái (11).
2 Động học Cơ cấu tay quay con trượt
Hình 4.2 Sơ đồ cơ cấu đùn theo nguyên tắc tay quay con trượt
Hình 4.3 Sơ đồ động học
Ta có các thông số của cơ cấu: lAB 0 mm, lBC = 400 mm, e = 80 mm, ω 1 =0,02 (π rad s/ )
Xác định khoảng di chuyển (Xc), vận tốc điểm C (V C ), Gia tốc (a c ), vận tốc tại điểm
Chọn hệ trục xAy như hình vẽ:
1 1.t 0 t 0, 1 2,871 ϕ = −ω +ϕ ⇒ = ϕ Với: t tương ứn 1 giây thực hiện một chu kỳ (động cơ quay 60 vòng trên 1 phút) t = 0 ÷100 (% s), ω 1 =0,02 (π rad /% s)
Thế: l AB 0 mm, l BC = 400 mm, e = 80 mm, ω 1 =0,02 (1/π ms)
Vào pt (1), pt (2) ta được:
2 (cos tan sin ) ( / ) vC = π ϕ ϕ + ϕ mm ms
Sử dụng phần mềm Matlab để vẽ các đồ thị vc ,ac :
Giải thuật vc : fplot('2*pi*(sin(2.871-t*pi/50)+cos(2.871-t*pi/50)*tan(asin((100*sin(2.871- t*pi/50)+80)/400)))',[0,100])
84 Hình 4.4 Đồ thị vận tốc Vc thay đổi theo thời gian t
**Kết luận: Nhìn vào đồ thị ta thấy điểm C đạt vận tốc lớn nhất tại thời điểm t'/100s (vc=6,95 mm/ % s), và Vc nhỏ nhất tại tp/100s (vc= - 6,29 mm/% s)
Giải thuật ac : fplot(‘0.04*pi^2*(cos((2.871-t*pi/50)+asin((100*sin(2.2871- t*pi/50)+80)/400))/cos(asin((100*sin(2.871-t*pi/50)+80)/400))+100*(cos(2.871- t*pi/50))^2/(400*(cos(asin((100*sin(2.871-t*pi/50)+80)/400)))^3))’,[0,100])
86 Hình 4.5 Đồ thị gia tốc ac theo thời gian t
**Kết luận: Qua biểu đồ và bảng số liệu, ta thấy ac đạt giá trị lớn nhất tại thời điểm t 46 %s (ac = 0,5068 (mm/ (% s) 2 ), t = 9 % s (0,3421 (mm/ (% s) 2 , chuyển động chậm dần)
Vận tốc, gia tốc tại điểm E:
0,575 cos cos cos 1,575 cos cos xE = l ϕ +l ϕ +l ϕ = l ϕ +l ϕ
2 (sin(2.871- t/50)+1.575cos(2.871- t/50).tan(arcsin((100sin(2.871- t/50)+80)/400)) vE π π π π
) ) aE cos t asin sin t cos asin sin t cos t cos asin sin t π π π π π π
Giải thuật: fplot(‘2*pi*(sin(2.871-t*pi/50)+1.575*cos(2.871-t*pi/50)*tan(asin((100*sin(2.871- t*pi/50)+80)/400)))’,[0,100]) Đồ thị:
Hình 4.6 Đồ thị vận tốc điểm E
Giải thuật: fplot(‘0.04*pi^2*(cos((2.871-t*pi/50)+asin((100*sin(2.2871- t*pi/50)+80)/400))/cos(asin((100*sin(2.871-t*pi/50)+80)/400))+1.575*100*(cos(2.871- t*pi/50))^2/(400*(cos(asin((100*sin(2.871-t*pi/50)+80)/400)))^3))’,[0,100]) Đồ thị:
Hình 4.7 Đồ thị gia tốc a E
Kết luận: Qua phân tích động học và sử dụng phần mềm MATLAB, chúng ta nhận thấy rằng vận tốc và gia tốc tại điểm C và E biến đổi theo chu kỳ hình sin, với sự chênh lệch giữa hai điểm này không đáng kể.
Tính toán moment quán tính Jc
Monen quán tính thu gọn của hệ có dạng :
Trong đó: i : m là khối lượng từng khâu
, x y si si: tọa độ trọng tâm của từng khâu so với góc tọa độ O của hệ
Ji: là momen quán tính của từng khâu ϕ i: là góc quay ứng với từng khâu Đối với hệ cơ cấu tay quay con trượt trong bài thì ta có:
Chọn hệ tọa độ Ox với điểm O trùng với điểm C tại thời điểm t=0, trong đó chiều x dương được xác định theo hướng di chuyển của xe Giá trị góc ϕ tương ứng với góc của đường tròn lượng giác như trong hình vẽ.
Hình 4.8 Sơ đồ động học tính moment quán tính tại điểm C
Ta có các thông số sau: ϕ 1 =ω 1 t⇒ =t 0,ϕ 1 =0 Với t=0:100(%giây),ω1/5 l 1 sinϕ 1 + =e l 2 sinϕ 2
Hình 4.9 Cấu tạo khâu 1 Xác định tọa độ khối tâm C: k k
Vu.30.3g50 (mm3) ρ x50kg/m3 x50.10-9 (kg/mm3)
Xét các phần tử của thanh:
Hình tròn: mk1=π.10 3.7850.10 2 − 9 =7,398.10 − 3 (kg) xk1 = 20 mm (gốc tọa độ như hình vẽ)
Hình chữ nhật rỗng: mk2%.10.3.7850.10 − 9 =5,887.10 − 3 xk1 = 52,5 (mm)
= − − (mm) Moment quán tính của thanh:
Khâu 2: Đối với khâu 2 do thanh chữ nhật có dạng đối xứng nên J2=0, ξ 2 =l 2 / 2 330 / 2 165= = mm
⇒thế các thông số của các khâu vào phương trình 1 trên ta được:
5(( 165sin 50sin ) (165cos ) ) 7( 330.sin 50.sin )
Mà đặt y = arcsinx x = siny x'(y) = cosy = √(1 - sin²y) = √(1 - x²) có y'(x) = 1/x'(y) = 1/√(1-x²)
165)*sin(asin((50*sin(18*t/5)+80)/5))*50*cos(18*t/5)*18/(5*330*(sqrt(1-
((50*sin(18*t/5)+80)/330)))^2)+50*sin(18*t/5)*18/5)^2+(165*cos(asin((50*sin(18*t/5)+80 )/5))*50*cos(18*t/5)*18/(5*330*(sqrt(1-((50*sin(18*t/5)+80)/330)^2))))^2+7*(-
330*sin(asin((50*sin(18*t/5)+80)/5))*50*cos(18*t/5)*18/(5*330*(sqrt(1-
Hình 4.10 Biểu đồ Moment quán tính theo thời gian
3 Động lực học trong quá trình ép đùn của máy :
Quá trình ép đùn bê tông là một quá trình động lực học phức tạp với nhiều thành phần Để nghiên cứu động lực học của việc tạo hình bê tông theo nguyên tắc tay quay con trượt, chúng ta sử dụng sơ đồ động lực học tối giản nhằm phân tích các lực ảnh hưởng đến quá trình này Theo sơ đồ động học, bậc tự do được xác định là 0.
Trong sơ đồ động lực học của cơ cấu đùn, khối m đại diện cho lượng bê tông được cấp trong quá trình ép đùn, với hệ số nhớt b và hệ số đàn hồi c được chọn để tạo hình Cơ cấu tay quay con trượt hoạt động với vận tốc góc ω, và bán kính tay quay ngắn hơn nhiều so với thanh đẩy 5 Để xác định lực tác động của thanh đẩy 5 lên khối lượng bê tông m, chúng ta áp dụng nguyên lý Dalamber, dựa trên trạng thái cân bằng của hệ.
+ Với lực quán tính J = −mx
+ Lực do độ nhớt khối bê tông : B = -bx
+ Lực đàn hồi khối bê tông : S = -cx
+ Lực của thanh đẩy F, m là khối lượng lượng bê tông, b độ nhớt bê tông, c hệ số đàn hồi của bê tông
Khi tần số cộng hưởng
2 2 e 0 2 p h ω = ω − biên độ lực của thanh đẩy truyền lực đạt cực tiểu :
Fape = mrh ω −h Khi không có lực cản tức b=h=0, e 3 0 ω p =ω và
Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng, lực của cơ cấu dẫn động sẽ giảm, điều này tương tự như trong các hệ thống động lực Tại thời điểm cộng hưởng, tỷ số giữa biên độ dịch chuyển và biên độ lực của cơ cấu dẫn động sẽ tăng lên, dẫn đến sự thay đổi đáng kể trong hiệu suất hoạt động.
Theo biểu đồ mối quan hệ giữa vận tốc góc ω và lực thanh đẩy, có một số trường hợp cụ thể Đường cong (1) thể hiện khi h=0, trong khi đường cong (2) tương ứng với trường hợp h