Nghiên cứu ứng dụng phần mềm AMESIM mô phỏng và nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào một gầu

Thông tin chung - Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm AMESIM mô phỏng và nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào một gầu. - Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Mạnh Lê Đức Hùng Đinh Mạnh Tùng - Lớp: Cơ khí Giao thông công chính Khóa: 56 Khoa: Cơ khí - Năm thứ: 4 Số năm đào tạo: 4 năm - Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Vịnh 2. Mục tiêu đề tài Các kết quả nghiên cứu thu được phục vụ học tập và các môn học có liên quan và nghiên cứu khoa học. 3. Tính mới và sáng tạo LMS AMESIM cho phép mô phỏng trước, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. Giải pháp này cũng giải quyết nhiều thách thức của kỹ thuật thông minh. Kết hợp tốt các mô phỏng hệ thống cơ điện tử và ứng dụng chuyên dụng, mô phỏng này giúp người dung đưa ra những lựa chọn đúng đắn trong quá trình thiết kế và mang lại kết quả chất lượng cao hơn trong một thời gian ngắn hơn

Trang 1

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1 Thông tin chung

- Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm AMESIM mô phỏng và

nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào một gầu

- Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Mạnh

Lê Đức Hùng

Đinh Mạnh Tùng

- Lớp: Cơ khí Giao thông công chính Khóa: 56 Khoa: Cơ khí

- Năm thứ: 4 Số năm đào tạo: 4 năm

- Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Vịnh

4 Kết quả nghiên cứu

Trang 2

- Các giải pháp giảm thiểu lực động trong hệ thống truyền động thủy lực.

5 Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc

phòng và khả năng áp dụng của đề tài

Mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực mạch kín, mạch hở tiêu biểu trên máy xây dựng trong nước và trên thế giới

6 Các công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài

- Ghi rõ họ và tên tác giả, nhan đề và các yếu tố về xuất bản (nếu có) hoặc nhận xét, đáng giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có).

Hà Nội, ngày 09 tháng 04 năm 2019Sinh viên chịu trách nhiệm chính

(ký, ghi rõ họ và tên)

Khoa Cơ khí 2 Bộ môn MXD - XD

Trang 3

- Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên

thực hiện đề tài (do người hướng dẫn ghi).

Hà Nội, ngày 09 tháng 04 năm 2019

Người hướng dẫn

(ký, ghi rõ họ và tên)

Trang 4

THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC

HIỆN ĐỀ TÀI

1 Sơ lược về sinh viên

Họ và tên: Vũ Văn Mạnh

Ngày sinh: 23/08/1997

Quê quán: Thái Bình

Lớp: Cơ khí Giao thông công chính

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày này với sự phát triển của khoa học công nghê ̣ viê ̣c tính toán các kết cấu trở nên đơn giản hơn với sự hỗ trợ của các phần mềm Sự bùng nổ của ngành công nghê ̣

Trang 5

phần mềm đã dấn tới sự ra đời của rất nhiều các phần mềm trên mọi lĩnh vực nhằm hỗ trợ con người giảm bớt thời gian, nâng cao đô ̣ chính xác, tính thẩm mỹ, … và mục tiêu chính là hiê ̣u quả kinh tế cao Do vâ ̣y viê ̣c áp dụng các thành tựu khoa học công nghê ̣ này vào từng lĩnh vực cụ thể là điều rất quan trọng.

Trong ngành Máy xây dựng – Xếp dỡ hiê ̣n này viê ̣c sử dụng các hê ̣ thống truyền truyền đô ̣ng ngày càng được cải tiến và nâng cao hơn đề cho máy có thể làm viê ̣c được

an toàn, êm dịu, gọn nhẹ mà hiê ̣n nay sự dụng hê ̣ thống truyền đô ̣ng thuỷ lực là chiếm đa

số Để có được hê ̣ thống truyền đô ̣ng như thế thì con người không ngừng nghiên cứu để đưa ra những ứng dụng mới, với mạch phức tạp thì viê ̣c sử dụng công cụ đơn giản để

mô phỏng mô hình truyền đô ̣ng là rất khó khắn kết quả, thông số đầu ra cũng không xác định được chính xác Để có mô ̣t kết quả nhanh, chính xác, mô hình mạch truyền đô ̣ng gần đúng với mạch thực tế nhất, phần mềm đáp ứng được các tiêu chí trên chỉ có phần mềm AMESIM mới đáp ứng được Với kho thư viê ̣n chứa các mô hình mô phỏng phongphú hầu hết trong các lĩnh vực khoa học - kỹ thuâ ̣t cho phép người dùng thao tác rất nhanh để tạo thành mạch điều khiển, truyền đô ̣ng Chính vì thế nhóm nghiên cứu chúng

em đã mạnh dạn tìm hiểu chức năng và cách thức sử dụng phần mềm AMESIM này để phục vụ học tập và từng bước ứng dụng vào trong thực tiễn sản xuất

Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài không tránh khỏi những thiếu sót và những hạn chế Em mong nhận đựơc sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô và các bạn sinh viên để đề tài được hoàn thiện hơn Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn PGS - TS

Nguyễn Văn Vịnh cùng toàn thể các thầy, cô giáo trông bộ môn Máy Xây Dựng – Xếp

dỡ đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này

Trang 6

ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Hiê ̣n nay viê ̣c sử dụng, ứng dụng phần mềm AMESIM vào giải quyết các bài toánkhoa học – kỹ thuâ ̣t được sử dụng rô ̣ng rãi trên thế giới đă ̣c biê ̣t là các nước phát triển vìcho phép người dùng sử dụng mô ̣t các linh hoạt, tiê ̣n dụng và thiết lâ ̣p, tính toán mô ̣t bài toán mô ̣t cách nhanh chóng, cho kết quả nhanh và chính xác Nhưng ở nước ta viê ̣c ứng dụng phần mềm này vào các bài toán còn hạn chế hoă ̣c ứng dụng nhưng chỉ đơn thuẩn

sử dụng để giải quyết các bài toán đơn giản và thiết lâ ̣p các mạch đơn giản mà chưa khaithác hết được các tính năng mà phần mềm này mang lại

Viê ̣c sử dụng phần mềm AMESIM vào mô phỏng các bài toán truyền đô ̣ng trên các máy nói chung và máy xây dựng nói riêng cho phép chúng ta cái nhìn tổng quanchính xác về sơ đồ truyền đô ̣ng của máy và bô ̣ phâ ̣n máy, không đơn thuần chỉ để giải quyết mô ̣t bài toán đô ̣ng học, đô ̣ng lực học bằng các mạch điều khiền thuần cơ khí, điê ̣n,thuỷ lực,… mà chúng ta có thể kết hợp sử dụng các mô hình cơ khí, điê ̣n, thuỷ lực… Đểtạo nên mô ̣t hê ̣ thống điều khiển phức tạp và hiê ̣u quả hơn

LMS AMESIM cho phép mô phỏng trước, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí Giải pháp này cũng giải quyết nhiều thách thức của kỹ thuật thông minh Kết hợp tốt các

mô phỏng hệ thống cơ điện tử và ứng dụng chuyên dụng, mô phỏng này giúp người dung đưa ra những lựa chọn đúng đắn trong quá trình thiết kế và mang lại kết quả chất lượng cao hơn trong một thời gian ngắn hơn

Trang 7

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SIEMENS LMS AMESIM

1.1 Giới thiệu phần mềm Siemens LMS Amesim

LMS Imagine.Lab Amesim cung cấp cho các kỹ sư một nền tảng mô phỏng tích

hợp để dự đoán chính xác hiệu năng đa ngành của các hệ thống thông minh LMS

Amesim cho phép bạn mô hình hoá, mô phỏng và phân tích các hệ thống điều khiển đa miền và cung cấp các khả năng mô hình hoá nhà máy để kết nối với thiết kế điều khiển giúp bạn đánh giá và xác nhận chiến lược kiểm soát

LMS Amesim cho phép mô phỏng trước, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí Giải

pháp này cũng giải quyết nhiều thách thức của kỹ thuật thông minh Kết hợp tốt các mô phỏng hệ thống cơ điện tử và ứng dụng chuyên dụng, mô phỏng này giúp các công ty đưa ra những lựa chọn đúng đắn trong quá trình thiết kế và mang lại kết quả chất lượng cao hơn trong một thời gian ngắn hơn

LMS Amesim Platform là mô ̣t nền tảng mở, mạnh mẽ và thân thiê ̣n với người

dùng cho viê ̣c mô hình và phân tích hê ̣ thống đa miền Nó cho phép bạn đánh giá hiê ̣u suất chức năng của các hê ̣ thống cơ điê ̣n tử thông minh, bắt đầu từ giai đoạn phát triển ban đầu

LMS Amesim Libraties cung cấp thư viê ̣n vâ ̣t lý cho chất lỏng, nhiê ̣t đô ̣ng lực

học, điê ̣n tử, cơ điê ̣n, cơ khí và xử lý tín hiê ̣u cũng như các thư viê ̣n ứng dụng cho hê ̣ thống làm mát, điều hoà không khí, đô ̣ng cơ đốt trong, không gian vũ trụ và các hê ̣ thống khác

Biểu tượng phần mềm:

Trang 8

Một số vùng làm việc cơ bản:

- Khu vực phác thảo: Dùng để mô tả, thể hiện các phần tử trong mạch thủy lực

- Vùng thư viện: Nơi chứa các phần tử

Trang 9

- Thanh công cụ: Dùng để thực hiện các lệnh cần thiết

- Thanh tiêu đề: Nơi hiển thị tên của thư mục

Trang 10

- Thanh truy cập nhanh: Thực hiện nhanh các thao tác cơ bản

Khoa Cơ khí 10 Bộ môn MXD

-XD

Trang 11

1.2 Một số thư viện và phần tử thường được sử dụng trong phần mềm AMESIM

- Thư viện thủy lực (Hydraulic)

-XD

Trang 12

- Thư viện cơ khí (Mechanical)

- Thư viện tín hiệu, điều khiển (Signal, Control)

-XD

Trang 13

- Thư viện cơ cấu cơ khí (Planar Mechanical)

CHƯƠNG 2 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM LMS AMESIM 2.1 Ứng dụng phần mềm LMS AMESIM mô phỏng mạch thủy lực đơn giản

2.1.1 Mục tiêu

- Giới thiệu các thao tác cơ bản trên phần mềm

- Xây dựng, mô phỏng một hệ thống thủy lực đơn giản

- Đưa ra các kết quả cơ bản sau khi thao tác trên phần mềm

-XD

Trang 14

Hình 2-1 Một mạch thủy lực đơn giản

Elementary hydraulic Biểu tượng mô phỏng hệ thống thủy lựcElectrical motor Phần tử mô phỏng động cơ điện

Fixed displacement hydraulic pump

Phần tử mô phỏng bơm thủy lực chạy 1 chiều

Hydraulic relief or sequence valve Phần tử mô phỏng van an toàn

Fixed displacement hydraulic motor Phần tử mô phỏng động cơ một chiềuRotary load with 1 port and fiction

Phần tử mô phỏng tải quay với 1 cổng

ma sát Hydraulic tank of reservoil Phần tử mô phỏng thùng dầu

3 Port hydraulic node

Phần tử mô phỏng ống nối thủy lực 3 cổng

-XD

Trang 15

Mạch thủy lực hình II-1: Mô tơ được lắp với bơm cung cấp năng lượng cho bơm, khi mô

tơ quay bơm sẽ hút dầu từ thùng từ thùng dầu, dòng dầu cao áp sau đó di chuyển trongđường ống tới động cơ thủy lực, dưới áp lực cao của dầu, động cơ thủy lực sẽ quay cungcấp năng lượng cho tải phía ngoài Van an toàn có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho hệthống, khi áp suất trong đường ống quá cao vượt giá trị cho phép van an toàn sẽ mở đểmột phần dầu quay trở lại thùng dầu

Trên hình vẽ mô phỏng ta thấy 3 biểu tượng thùng dầu nhưng thực chất chỉ có 1 thùngdầu chính

2.1.2 Các thao tác trên phần mềm LMS AMESIM

Bước 1: Khởi động phần mềm và tạo file mới

- Nhấn đúp vào biểu tượng chương trình LMS AMESIM trên màn hình

- Chọn File > New > Click chọn biểu tượng dầu thủy lực như hình II-2 dưới đây:

-XD

Trang 16

Hình 2-2

- Sau khi chọn xong click vào “OK” Màn hình sẽ suất hiện biểu tượng dầu thủy

lực ở góc bên trái phía trên màn hình

- Cũng có thể click chọn vào biểu tượng để chọn một trang mới nhưng phải chọn lại các phần tử thủy lực

Bước 2: Xây dựng mô phỏng hệ thống thủy lực

-XD

Trang 17

- Lấy các phần tử trong mạch từ các Library tree (thư viện của phần mềm)

Hình 2-3 Danh mục các thư viện

-XD

Trang 18

Cụ thể ở đây ta lấy từ hai thư viện:

+ Hydraulic (thư viện thủy lực)

Hình 2-4 Thư viện Hydraulic (thư viện thủy lực)

+ Mechanical (thư viện cơ khí)

-XD

Trang 19

Hình 2-5 Thư viện Mechanical (thư viện cơ khí)

- Lần lượt lấy các phần tử cần thiết trong các thư viện để xây dựng mạch hoàn chỉnh Click chuột phải vào dấu “X” bên góc phải màn hình nếu muốn đóng thư viện này hoặc giữ chuột trái vào ô thư viện này và di chuyển lên tới sát mép thanh công cụ để sử dụng dễ dàng hơn

- Vào File chọn Save để lưu lại sau khi đã xây dựng thành công mạch với tên

“mạch 1”

- Click vào submole

Các tên ở trong phần tử thủy lực sẽ không xuất hiện tên kĩ thuật của phần tử nếu không định tên của phần tử đó bằng lệnh submole nên muốn xuất tên của phần tử ra màn hình thì ta phải thực hiện bước này

Bấm vào biểu tượng dưới cùng của thanh công cụ Sau đó click chuột phải

vào phần tử mạch chọn Label(s) sau đó tích chọn mục Show line label(s)

-XD

Trang 20

Hình 2-6 Tên các phần tử được liệt kê

- Như hình II-5 các phần tử nào được kê khai sẽ có tên như trên Ống dẫn dầu đầu thường có tên HL000 được liên kết với một trong những đường dầu khác Sẽ có một vài sự thay đổi nhỏ dựa trên những lệnh đã xây dựng trên những đường dầu Chúng sẽ không bị ảnh hưởng bới kết quả mô phỏng

- Một đặc điểm quan trọng của cái tên (HL000) là nó không phải là một đường dẫn trực tiếp Để nhấn mạnh điểm này của đường ống có hình dạng đặc biệt (ống này sẽ to hơn các ống còn lại):

- HL000 tính toán lượng dầu đi vào mạng lưới dẫn qua các ống và nhằm mục đích tính toán lưu lượng của dầu bên trong ống Nếu dòng dầu chạy trong ống mang dấu dương, áp lực sẽ tăng dần theo thời gian Nếu dòng dầu chạy trong ống mang dấu âm, áp lực sẽ giảm theo thời gian Áp lực này sẽ tự động làm

mở van an toàn nếu cần thiết Động cơ làm việc dựa theo truyền tải của các điểm nút và các ống dẫn trực tiếp

Bước 3: Hiệu chỉnh Parameters

- Chuyển sang chế độ Parameters

-XD

Trang 21

- Hiệu chỉnh các thông số của các phần tử theo bảng sau bằng cách kích đúp vàophần tử được khai báo các thông số, hoặc có thể click chuột phải vào phần tử

muốn thay đổi thông số và chọn Change Parameters.

Trang 22

-XD

Trang 23

Hình 2-7 Thông số của phần tử Hydraulic pipe – HL000 ( ống thủy lực)

- Bảng ở trên cho ta thấy các thông số của đường ống dẫn đầu tiên từ bơm (HL000).Giải thích các thông số của đường ống này ta có thể thấy có đường

kính của ống, chiều dài ống áp suất ở cổng một được đánh dấu ở mục initial conditions.

- Click chọn vào biểu tượng dầu thủy lực Sẽ xuất hiện ra bảng như hình II-7 Bảng này sẽ cho chúng ta biết các đặc tính của dầu thủy lực Hiện tại

-XD

Trang 24

chúng ta đang thấy bảng này là những thông số mặc định của dầu thủy lực khi

ta mới mở phần mềm như mô đun đàn hồi, tên của chất lỏng, nhiệt độ dầu,…

Hình 2-8 Thông số của dầu thủy lực

-XD

Trang 25

- Để ý phần tử kê khai đầu tiên trong bảng là đặc tính của dầu thủy lực Lựa

chọn tối ưu nhất khi thiết kế mạch thủy lực là sử dụng elementary.

- Khi đã thay đổi xong các thông số ta click chọn close để đóng bảng lại

Bước 4: Chạy chương trình với lệnh Simulation

- Click chọn vào Simulation Mode Mặc định trong phần này sẽ sử dụng các

thông số đã được thay đổi theo phần Change Parameters theo bảng trên.

- Khi mạch của bạn bảo đảm rằng mạch thủy lực đã thông suốt sẽ có hiện lên

bảng thông báo, sau đó ta click chọn Close:

- Click chọn Start a simulation để thực hiện quá trình chạy của mạch thủy lực.

-XD

Trang 26

Bước 5: Xuất ra các biểu đồ

- Để vẽ ra 1 biểu đồ cho mạch thủy lực này ta sẽ click đúp vào phần tử cần vẽ

biểu đồ (hoặc click chuột phải vào phần tử đó chọn Variable List) Sau đó click vào chỉ số cần vẽ biểu đồ sau đó chọn lệnh Plot để xuất biểu đồ.

Ví dụ: Vẽ biểu đồ Pressure at port 2 (áp suất ở cổng 2) của phần tử bơm thủy

lực :

Hình 2-9 Biểu đồ áp suất ở cổng số 2 của phần tử bơm thủy lực

-XD

Trang 27

Nhận xét:

Biểu đồ này ta có thể thấy được dòng dầu sau khi đi qua bơm sẽ lên tới giá trị

150 bar Đây là thời điểm dầu đi với áp lực lớn nhất vào đường ống nên giá trị đầu của bơm đưa dầu vào đường ống rất lơn sau lượng dầu bơm sẽ ổn định dần

và áp lực bơm sẽ ổn định dần quanh mức 20 bar do lúc đầu lực hút do mới mở máy lớn lên áp suất lên rất cao rồi sau đó ổn định dần ở chế độ làm việc bình thường của đường ống

-XD

Trang 28

2.2 Ứng dụng phần mềm LMS AMESIM trong các lĩnh vực khác

Viê ̣c sử dụng phần mềm AMESIM vào mô phỏng các bài toán truyền đô ̣ng trên các máy nói chung và máy xây dựng nói riêng cho phép chúng ta cái nhìn tổng quan chính xác về sơ đồ truyền đô ̣ng của máy và bô ̣ phâ ̣n máy, không đơn thuần chỉ để giải quyết mô ̣t bài toán đô ̣ng học, đô ̣ng lực học bằng các mạch điều khiền thuần cơ khí, điê ̣n,thuỷ lực,… Bên cạnh đó chúng ta có thể kết hợp sử dụng các mô hình cơ khí, điê ̣n, thuỷ lực…để tạo nên mô ̣t hê ̣ thống điều khiển phức tạp và hiê ̣u quả hơn áp dụng ở rất nhiều thiết bị cũng như các lĩnh vực khác nhau như: Hàng không vũ trụ, xe hơi, máy móc thiết bị,…

Có thể kể đến ứng dụng của phần mềm AMESIM trong việc mô phỏng và tính toán các hệ thống trên ô tô như: Hệ thống treo, hệ thống lái, động cơ, hệ thống phanh cũng như hệ thống điện động cơ, điện thân xe của ô tô,… cho phép mô phỏng thực nghiệm và tính toán trước giúp tiết kiệm chi phí và thời gian

-XD

Trang 29

-XD

Hình 2-10 Hê thống lái trợ lực điện trên ô tô

Trang 30

-XD

Hình 2-11 Hệ thống treo Mac Pherson

Trang 31

-XD

Trang 32

-XD

Hình 2-12 Hệ thống phanh có trợ lực

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	2,02 MB