Thạc Sĩ Nghiên cứu động lực học và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực dẫn động bộ công tác của máy khoan

Nghiên cứu động lực học và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực dẫn động bộ công tác của máy khoan cọc nhồi lắp trên cần trục bánh xích
PHẦN MỞ ĐẦUI. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay công tác xây dựng nền móng công trình nói chung, xây dựng nền móng công trình giao thông nói riêng đang phát triển rất nhanh và mạnh mẽ. Để thi công nền móng các loại công trình trên nền đất yếu ở nước ta hiện nay, người ta sử dụng rất nhiều loại thiết bị khác nhau như: máy khoan cọc nhồi, máy đóng cọc cát, máy ép bấc thấm, máy ép cọc tĩnh, máy gia cố cọc xi măng đất, búa đóng cọc Tuy nhiên để thi công các móng nhà cao tầng cũng như thi công các mố trụ cầu người ta sử dụng phổ biến nhất là các thiết bị khoan cọc nhồi. Trong các loại máy khoan cọc nhồi đang sử dụng ở Việt Nam hiện nay, loại máy khoan cọc nhồi lắp trên cần trục bánh xích là loại phổ biến nhất, vì ưu điểm nổi bật của nó là: Tính cơ động cao, di chuyển tốt trên nền đất không bằng phẳng, làm được nhiều công việc, thao tác khác nhau như vừa khoan, vừa tự phục vụ cẩn hạ hàng mà không cần phải có thêm thiết bị khác phục vụ.Chính vì tính tiện ích và tính cơ động nên hiện nay, thiết bị này được sử dụng ở hầu hết các đơn vị thi công.
Để có được các loại máy khoan kiểu này, các đơn vị thi công chủ yếu phải nhập ngoại với giá thành cao vì khó khăn nhất trong việc “nội địa hóa” sản phẩm là chế tạo các bộ công tác của máy. Trong đó hệ thống dẫn động thủy lực, quyết định chất lượng làm việc của thiết bị, đảm bảo cho kết cấu của bộ công tác gọn nhẹ, làm việc ít gây rung động, hiệu suất cao, tổn thất công suất bởi ma sát nhỏ ., vì vậy thường có giá thành cao. Để giảm bớt khó khăn về tài chính trong việc đầu tư thiết bị do khả năng tài chính hạn hẹp, một số đơn vị thi công, đơn vị chế tạo cơ khí đang tìm cách nghiên cứu, tính toán thiết kế bộ công tác của máy để thay thế thiết bị nhập ngoại, tuy nhiên, nhìn chung vẫn là sao chép một cách đơn thuần, chưa có những công trình nghiên cứucơ bản làm cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo loại thiết bị này.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế sản xuất, thi công đã nêu ở trên, một số đơn vị đang mong muốn tiến hành hợp tác với các nhà khoa học của các trường đại học để nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ công tác này nhằm thay thế thiết bị nhập ngoại. Nhu cầu cung cấp sản phẩm này cho thị trường Việt Nam là rất lớn, chính vì vậy Bộ môn Máy xây dựng – Xếp dỡ đã giao cho tôi thực hiện để tài “ Nghiên cứu động lực học và mô phỏng hệ thống truyền động thủy lực dẫn động bộ công tác của máy khoan cọc nhồi lắp trên cần trục bánh xích”. Đề tài có tính thực tiễn và tính cấp thiết cao.
II. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Đề tài được tiến hành nhằmmục đích tạo cơ sở khoa học cho việc thiết kế, chế tạo trong nước bộ công tác của máy khoan cọc nhồi lắp trên cần trục bánh xích, cũng như trong khai thác sử dụng chúng ở điều kiện Việt Nam.
III. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là bộ công tác của máy khoan cọc nhồi lắp trên cần trục bánh xích.
IV. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu hệ thống truyền động thủy lực dẫn động bộ công tác của hai loại máy khoan cọc nhồi lắp trên cần trục bánh xích là cẩu LIEFBHERR - HS833 vàIHI DCH800
V. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
- Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết ( Phương pháp phân tích, phương pháp số, phương pháp thống kê, phương pháp chuyên gia )
- Ứng dụng các công cụ mô phỏng, tính toán hiện đại với sự trợ giúp của máy tính để tính toán, thiết kế hệ thống truyền động thủy lực dẫn động của bộ công tác.
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ. 6
PHẦN MỞ ĐẦU 9
CHƯƠNG I. 11
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI. 11
1.1. Tổng quan về thi công nghệ thi công cọc khoan nhồi 11
1.1.1. Ứng dụng. 11
1.1.2. Công tác chuẩn bị 14
1.1.3.Các bước thi công: 16
1.2. Tổng quan về máy khoan cọc khoan nhồi 28
1.3. 1.3. Tổng quan về máy khoan cọc khoan nhồi lắp trên cần trục bánh xích. 31
1.4. 1.4. Đặt vấn đề nghiên cứu: 34
CHƯƠNG II. 36
NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC DẪN ĐỘNG BỘ CÔNG TÁC CỦA MÁY KHOAN CỌC NHỒI. 36
1.5. 2.1. Lựa chọn phương án thiết kế máy khoan cọc nhồi lắp trên cần trục bánh xích. 36
1.6. 2.2. Tính toán thiết kế hệ thống truyền động thủy lực dẫn động công tác. 45
2.1.1. Tổng quan về hệ thống thủy lực trên máy cơ sở IHI DCH800. 45
2.2.2. Lựa chọn phương án dẫn động cho bộ công tác khoan. 48
2.2.3. Tính chọn các xi lanh phục vụ bộ công tác. 50
2.2.4. Lựa chọn van phân phối cho hệ thống. 54
2.2.5. Lựa chọn phương án trích và kiểm tra công suất động cơ. 55
2.2.6. Mạch thủy lực của máy khoan cọc nhồi IHI DCH 800. 56
2.2.7. Các phần tử thủy lực lắp thêm trên hệ thống thủy lực của cần trục cơ sở IHI DCH800 58
1.7. 2.3.Mô phỏng và nghiên cứu các động lực học hệ thống truyền động thủy lực dẫn động bộ công tác 59
2.3.1. Giới thiệu phần mềm Automation studio 5.0. 59
2.3.2. Ứng dụng phần mềm Automation Studio để mô phỏng. 64
2.3.3. Một số kết quả đạt được. 69
2.3.4. Nghiên cứu sự thay đổi của áp suất dầu trong xi lanh thủy lực nâng hạ mâm khoan 71
2.3.5. Nghiên cứu động lực học của hệ thống truyền động thủy lực dẫn động động cơ thủy lực quay thanh Kelly. 74
2.3.6. Xây dựng mô hình toán nghiên cứu động lực học. 76
2.3.7. Xây dựng chương trình tính toán mô phỏng động lực học. 83
2.3.8. Tính toán xác định các thông số đầu vào của bài toán. 85
2.3.9. Chạy chương trình tính toán mô phỏng. 102
CHƯƠNG III. 108
1.8. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 108
1.9. DẪN ĐỘNG BỘ CÔNG TÁC 108
1.10. 3.1.1. Mục đích của đo đạc thực nghiệm tại hiện trường. 108
3.1.2. Trình tự đo đạc. 110
1.11. 3.2. Đo đạc, xác định các thông số làm việc của bộ công tác. 111
3.2.1. Lựa chọn đầu đo và thiết bị đo. 111
1.12. 3.3. Các bước tiến hành đo đạc. 114
1.13. 3.4. Kết quả đo đạc thực nghiệm 118
3.4.1. Địa chất công trình. 118
3.4.2. Kết quả đo đạc thực nghiệm 123
1.14. 3.5. Đề xuất các thông số làm việc hợp lý của máy và thông số kết cấu hợp lý của bộ công tác 131
3.5.1. Thông số kết cấu hợp lý của bộ công tác. 131
3.5.2. Thông số làm việc hợp lý của máy. 132
TÀI LIỆU THAM KHẢO 135