Bảng Tổng Hợp Kết Quả Tính Toán Các Thông Số Kết Cấu Và Làm Việc Của Gầu Khoan Trên Máy Khoan Cọc Nhồi Theo Chi Phí Năng Lượng Riêng E Nhỏ Nhất

101

Thay vào công thức (3.7) ta được:



Dg 4 

 D H2 

( ) 

M.ω K.Fao .tg x(i,1)-200.( g )2+π. g .R2.ρ+ b .C .(x(i,2))2 2 

N = = 1 

η.l.σ 2 2 g 1

4 .x 1,2

1 1000 1000 

2 

+2.R .K.B.C + Dg .F .f+V.μ. dV 

1 2 2 ao 2 



- Tính công suất N2, N3 ,N4: là hằng số không phụ thuộc vào các biến.

- Tính công suất N5:N

Pxl.. vxl

Pxl .x 1, 3

5 1000 1000

* Tính các giá trị của hàm mục tiêu E(i,j)=f(xi,j), xác định E(i,j)min.

- Kiểm tra điều kiện dừng, nếu thỏa mãn thì xuất kết quả, nếu không thỏa mãn thì xác định véc tơ đột biến.

* Thực hiện các bước tính toán theo véc tơ đột biến như sau:

- Xác định véc tơ đột biến v(i,1); v(i,2); v(i,3) theo công thức (3.39) và (3.40).

- Kiểm tra điều kiện biên của các véc tơ đột biến: nếu không thỏa mãn thì phải tính lại véc tơ đột biến, nếu thỏa mãn thì thực hiện các bước tính lực, mô men và và công cản giống như đã tính đối với véc tơ quần thể ban đầu, chỉ khác thay x(i,j) bằng v(i,j).

- Tính các giá trị của hàm mục tiêu E(i,j)=f(vi,j), xác định E(i,j)min.

* Thực hiện các bước lai ghép và lựa chọn:

- Lai ghép và lựa chọn phải căn cứ vào điều kiện lai ghép và lựa chọn.

- Các bước tính thực hiện theo công thức từ (3.41) đến (3.45).

- Tính và giá trị hàm mục tiêu, tìm giá trị nhỏ nhất của hàm mục tiêu.

* Tiến hành lập chương trình tính toán dựa theo các bước tính toán đã nêu trên bằng ngôn ngữ lập trình Python. Thân chi tiết chương trình được NCS trình bày trong Phụ lục 3. Sau khi chạy chương trình tính toán để xác định giá trị của các biến và hàm số theo hàm mục tiêu đã lựa chọn xuất kết quả ra dạng bảng.

c. Kết quả tính toán

Chương trình tính cho 50 thế hệ, mỗi thế hệ là 50 cá thể. Kết quả dưới đây phân bố ngẫu nhiên, phù hợp với thuật toán đã đặt ra. Cụ thể là: theo Phụ lục 3, tại mỗi một thế hệ, trong các ô kết quả trong bảng phân tích chi phí năng lượng riêng E, có thể xác định được 1 giá trị nhỏ nhất Emin (có màu sẫm) của 1 cá thể xác định. Tương tự như

vậy xét lần lượt cho 50 thế hệ, sau đó lấy giá trị Emin của 50 thế hệ. Từ ô giá trị này dóng sang các cột còn lại cho phép nhận được các giá trị thông số kết cấu và thông số làm việc tối ưu của gầu. Giá trị các thông số của các cá thể trong 1 thế hệ được trình bày trong Bảng 3.5 như sau. NCS chọn ngẫu nhiên thế hệ thứ nhất để đưa vào Bảng 3.5, các thế hệ còn lại được trình bày trong Phụ lục 3.

Bảng 3.5. Bảng tổng hợp kết quả tính toán các thông số kết cấu và làm việc của gầu khoan trên máy khoan cọc nhồi theo chi phí năng lượng riêng E nhỏ nhất với đường kính lỗ Dl= 1500 (mm) và K= 60000 (N/m2) của thế hệ thứ nhất.

Cá thể

δ (độ)	ω(rad/s)	vxl (m/s)	E(kWh/m3)
1	47,59446583	1,11535734	0,060290702	13,18822254
2	38,99152425	2,084286826	0,067545466	14,62946211
3	43,01918663	1,607599708	0,06360967	13,94242998
4	43,71691483	1,115252068	0,021728578	13,06097344
5	39,96371317	1,204415715	0,053104355	13,16852114
6	42,89579957	1,59234372	0,047701017	13,89560689
7	41,36568924	1,15584924	0,062658464	13,12520632
8	38,14688956	1,230555395	0,05236934	13,17478515
9	40,501335	2,288027496	0,020701208	14,97968119
10	42,51095526	1,579676261	0,053116471	13,86825064
11	35,67783038	0,788246216	0,072957837	12,44029714
12	51,8743542	1,109161631	0,042815127	13,26611712
13	53,62642209	1,366271957	0,01983056	13,79410536
14	38,99220741	2,121678662	0,037739839	14,66073266
15	52,56658626	1,541340584	0,028931884	14,10618971
16	41,52923056	1,906627294	0,0746888	14,42225748
17	53,50965664	2,301875601	0,039079276	15,65092462
18	52,61676868	0,868790609	0,07495314	12,85598508
19	40,04236974	2,056552328	0,024379801	14,57358192
20	42,00826715	0,831694734	0,028155034	12,54878066
21	44,31239909	1,059567833	0,063254775	13,019831

Có thể bạn quan tâm!

• Thiết Lập Và Giải Bài Toán Xác Định Các Thông Số Kết Cấu Và Thông Số Làm Việc Hợp Lý Của Gầu Khoan Theo Hàm Chi Phí Năng Lượng Riêng‌
• Giải Bài Toán Xác Định Thông Số Kết Cấu Và Làm Việc Hợp Lý Của Gầu Khoan Theo Hàm Chi Phí Năng Lượng Riêng E‌
• Thuật Toán Giải Bài Toán Chi Phí Năng Lượng Riêng E Theo Phương Pháp Tiến Hoá Vi Phân (De)
• Đồ Thị Quan Hệ Giữa Vận Tốc Góc Của Gầu Vào Tính Chất Cơ Lý Của Nền
• Chuẩn Bị Máy Khoan Cọc Nhồi Để Thực Nghiệm Tại Địa Điểm Khoan
• Nghiên cứu xác định các thông số kỹ thuật hợp lý của bộ công tác máy khoan cọc nhồi kiểu gầu xoay do Việt nam chế tạo - 19

Xem toàn bộ 160 trang tài liệu này.

22

38,81176386	1,002653326	0,058386865	12,81745579
23	40,4944614	2,198530867	0,020713454	14,82697984
24	41,53080632	1,67374673	0,07469464	14,02385945
25	38,78758432	1,159932927	0,020040261	13,03665267
26	37,17366305	2,105618276	0,070111134	14,60678318
27	35,57526315	2,368092356	0,02870396	14,93856253
28	49,78101956	0,925890525	0,049667137	12,87732602
29	44,99207642	1,541099256	0,04277213	13,86303168
30	43,32466214	2,392525312	0,040990436	15,3000531
31	36,48656355	1,003889321	0,023395276	12,7458757
32	41,52201259	1,048009701	0,061885793	12,94430687
33	36,70751354	1,223402572	0,045648782	13,12837836
34	52,06149065	0,724222976	0,020011296	12,50941724
35	35,53752145	1,348471215	0,06360004	13,32645007
36	50,63521674	0,869622868	0,035637923	12,77481531
37	46,85532474	1,106374652	0,039064226	13,13242089
38	36,71526294	0,925903192	0,045661068	12,64658471
39	39,18670015	1,882422755	0,035584794	14,26436042
40	39,95888966	1,603589255	0,082061287	13,86826691
41	43,02055163	1,481310607	0,063582677	13,72355589
42	38,13860499	1,594294478	0,031263609	13,75152283
43	39,59354097	0,934665182	0,056057203	12,71474784
44	37,17269154	1,614292942	0,066536146	13,79707755
45	44,30892194	1,722820809	0,035599454	14,15473005
46	44,04726172	1,721495992	0,057865316	14,16722377
47	51,44099903	0,85858558	0,0530754	12,78870862
48	44,98217701	1,116394011	0,053097853	13,12311973
49	44,68914964	1,397440285	0,024425618	13,58127289
50	45,73996735	2,104621002	0,07007328	14,9238754

Kết quả tính toán giải bài toán xác định các thông số kết cấu và thông số làm việc tối ưu theo hàm mục tiêu chi phí năng lượng riêng nhỏ nhất cho đường kính lỗ Dl= 1500 mm với cấp đất III được lựa chọn tối ưu nhất từ 50 cá thể của 50 thế hệ và tổng hợp vào Bảng 3.6. như sau:

Bảng 3.6. Bảng tổng hợp kết quả tính toán các thông số kết cấu và làm việc của gầu khoan trên máy khoan cọc nhồi theo chi phí năng lượng riêng E nhỏ nhất với đường kính lỗ Dl= 1500 (mm) và K= 60000 (N/m2) của 50 thế hệ

Thế hệ

δ (độ)	ω(rad/s)	vxl (m/s)	E(kWh/m3)
1	35,67783038	0,788246216	0,072957837	12,44029714
2	43,01301939	0,724222976	0,020011296	12,3702425
3	43,01301939	0,724222976	0,020011296	12,3702425
4	43,01301939	0,724222976	0,020011296	12,3702425
5	43,01301939	0,724222976	0,020011296	12,3702425
6	43,01301939	0,724222976	0,020011296	12,3702425
7	35,68307905	0,724033696	0,020007883	12,28181655
8	35,68307905	0,724033696	0,020007883	12,28181655
9	35,68307905	0,724033696	0,020007883	12,28181655
10	35,68307905	0,724033696	0,020007883	12,28181655
11	35,54290737	0,724035253	0,020712427	12,28105423
12	35,5797199	0,723998288	0,019870037	12,28050344
13	35,53752145	0,724068758	0,019998445	12,28029851
14	35,57471281	0,723798191	0,019870037	12,2801297
15	35,57471281	0,723798191	0,019870037	12,2801297
16	35,53753021	0,723677642	0,019837109	12,27950353
17	35,53753021	0,723677642	0,019837109	12,27950353
18	35,53753021	0,723677642	0,019837109	12,27950353
19	35,53753021	0,723677642	0,019837109	12,27950353
20	35,53856846	0,723571872	0,019830832	12,27933897
21	35,53748841	0,723572273	0,019835202	12,27933263
22	35,53748841	0,723572273	0,019835202	12,27933263

23

35,53748841	0,723572273	0,019835202	12,27933263
24	35,53748769	0,723571872	0,019830836	12,27932739
25	35,53748769	0,723572271	0,019830132	12,27932729
26	35,53748769	0,723572271	0,019830132	12,27932729
27	35,53749218	0,723571649	0,019830132	12,27932634
28	35,53749218	0,723571649	0,019830132	12,27932634
29	35,53749218	0,723571649	0,019830132	12,27932634
30	35,53752273	0,723571066	0,019830126	12,27932573
31	35,53752273	0,723571066	0,019830126	12,27932573
32	35,53752273	0,723571066	0,019829961	12,27932555
33	35,53752273	0,723571066	0,019829961	12,27932555
34	35,53745973	0,723571066	0,019830132	12,27932506
35	35,53745973	0,723571066	0,019830132	12,27932506
36	35,5374597	0,723571064	0,019830098	12,27932502
37	35,53745865	0,723571066	0,019829961	12,27932487
38	35,53745865	0,723571066	0,019829961	12,27932487
39	35,53745865	0,723571066	0,019829961	12,27932487
40	35,53745865	0,723571066	0,019829961	12,27932487
41	35,53745865	0,723571066	0,019829961	12,27932487
42	35,53745882	0,723571064	0,019829961	12,27932487
43	35,53745879	0,723571064	0,019829961	12,27932487
44	35,53745877	0,723571064	0,019829961	12,27932487
45	35,53745865	0,723571064	0,019829961	12,27932487
46	35,53745865	0,723571064	0,019829961	12,27932487
47	35,53745865	0,723571064	0,019829961	12,27932487
48	35,5374587	0,723571064	0,019829961	12,27932487
49	35,53745865	0,723571064	0,019829961	12,27932486
50	35,53745865	0,723571064	0,019829961	12,27932486

d. Nhận xét:

Chương trình tính toán theo hàm mục tiêu là chi phí năng lượng riêng E nhỏ nhất cho ta nhận được các giá trị của góc cắt δ, vận tốc góc ω, vận tốc dẫn tiến vxl như trong Bảng 3.6.

- Góc cắt δ= 35,540 nằm trong vùng giá trị tốt nhất mà được các nhà sản xuất khuyến cáo đối với lưỡi cắt 300  550 .

- ω =0,72 rad/s hoàn toàn phù hợp với kết quả thực nghiệm đo đạc được khi

máy làm việc thực tế như sau:

ωTN =0,7÷2,4 rad/s .

- vxl= 0,019 m/s nằm trong dải các giá trị thực tế thu được khi máy hoạt động ngoài công trường.

- Chí phí năng lượng riêng Emin= 12,28 kWh/m3 với Dg= 1,380 m tương ứng đường kính lỗ Dl= 1,5 m phù hợp với giá trị ngoài thực tế máy làm việc.

3.2.3. Khảo sát các thông số kết cấu và thông số làm việc của gầu‌

3.2.3.1. Xác định bộ thông số hợp lý của gầu khi xét đến ảnh hưởng của đường kính lỗ khoan, ứng với đất cấp III (K= 60000 N/m2).

Các thông số của lỗ cọc và thông số của gầu khoan được lấy theo [55] cho như Bảng 3.7 dưới đây:

Bảng 3.7. Các thông số của lỗ và gầu khoan tiêu chuẩn [55]

Dl (m)

1	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,7	2,0
Dg (m)	0,88	0,98	1,08	1,18	1,28	1,38	1,58	1,88
Hg (m)	0,9	0,9	0,9	0,75	0,7	0,65	0,45	0,35
Vg (m3)	0,54	0,67	0,82	0,82	0,90	0,97	0,88	0,97

Tiến hành chạy chương trình tính toán với các giá trị đường kính lỗ và đường kính gầu tiêu chuẩn cho như trong Bảng 3.7, xét cho đất cấp III (K = 60000 N/m2) thu được bộ số liệu về các thông số kết cấu và thông số làm việc của gầu như sau:

Bảng 3.8. Bảng các thông số hợp lý của gầu phụ thuộc vào đường kính lỗ Dl xét cho cấp đất III (K=60000 N/m2)

δ (độ)	ω (rad/s)	vxl (m/s)	Emin (kWh/m3)
Dl= 1(m)	37	0,73	0,014	19,6
Dl= 1,1 (m)	36	0,7	0,011	16,3
Dl= 1,2 (m)	36	0,82	0,012	14,1
Dl= 1,3 (m)	36	0,82	0,015	14,2
Dl= 1,4 (m)	35	0,72	0,011	13
Dl= 1,5 (m)	35,5	0,72	0,019	12,3
Dl= 1,7 (m)	35	0,75	0,011	13,6
Dl= 2 (m)	35	0,73	0,012	12,8

Nhận xét: Từ Bảng 3.8 có thể thấy rằng, để đảm bảo tiêu chí chí phí năng lượng riêng nhỏ nhất, với đường kính lỗ (Dl) từ 1000 mm ÷ 1300 mm góc cắt hợp lý nên dao động từ 360÷ 370, còn đường kính lỗ (Dl) từ 1400 mm ÷ 2000 mm thì góc cắt hợp lý nên lấy là 350. Các giá trị của vận tốc quay gầu khoan và vận tốc dẫn tiến xi lanh thay đổi không đáng kể.

3.2.3.2. Xác định bộ thông số hợp lý của gầu khi xét đến ảnh hưởng của cấp đất K ứng với đường kính lỗ Dl= 1500 mm

Để xác định được bộ số liệu về các thông số kết cấu và thông số làm việc của gầu phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất, xét cho trường hợp đường kính lỗ Dl = 1500 mm, lựa chọn các thông số về nền như trong Bảng 3.9 dưới đây, hệ số cản đào thuần túy K theo [24], lấy giá trị trung bình đối với cấp đất I, II, III và IV.

Bảng 3.9. Bảng tổng hợp các thông số của nền đất [24]

Đất cấp I	Đất cấp II	Đất cấp III	Đất cấp IV
Hệ số cản đào thuần túy K (N/m2)	32000	44000	60000	190000
Tỷ trọng đất ρ (N/m3)	18000	32000	26500	30000
Giới hạn bền nén của đất σ (N/m2)	100000	200000	300000	400000

Sau khi chạy chương trình với các thông số của nền đất cho như trong Bảng 3.9, xét cho đường kính lỗ khoan Dl= 1500 mm, thu được các thông số kết cấu và thông số làm việc hợp lý của gầu như trong Bảng 3.10.

Bảng 3.10. Bảng tổng hợp các thông số hợp lý của gầu theo cấp đất K, xét cho đường kính lỗ khoan Dl= 1500 mm

δ (độ)	ω (rad/s)	vxl (m/s)	Emin (kWh/m3)
K= 32000 (N/m2)	35	0,73	0,011	11,7
K= 44000 (N/m2)	35	0,70	0,012	12,2
K= 60000 (N/m2)	35,5	0,72	0,019	12,3
K=190000 (N/m2)	35	0,71	0,010	12,7

Nhận xét: Từ Bảng 3.10 có thể thấy rằng, đất càng cứng thì chi phí năng lượng E càng tăng, đồng thời tương ứng với các lớp đất để đảm bảo tiêu chí chí phí năng lượng riêng nhỏ nhất thì các thông số hợp lý nên chọn như sau: góc cắt δ=350, vận tốc góc gầu khoan ω = 0,70  0,73 rad/s, vận tốc dẫn tiến xi lanh vxl= 0,010  0,019 m/s.

3.2.3.3. Khảo sát sự phụ thuộc của vận tốc góc ω của gầu khoan vào tính chất cơ lý của nền xét cho trường hợp đường kính lỗ Dl= 1500 mm

Không xét đến tiêu chí chi phí năng lượng riêng nhỏ nhất, thuần túy chỉ khảo sát sự phụ thuộc của vận tốc góc của gầu ω vào tính chất cơ lý của đất, xét cho trường hợp đường kính lỗ Dl= 1500 mm, công suất cắt và tích đất đầy gầu N1 và các thông số của nền đất lấy theo Bảng 3.9. Kết quả ω thu được sau khi thay đổi các tính chất cơ lý của nền tương ứng với từng trường hợp công suất cắt và tích đất đầy gầu N1 thể hiện trong Bảng 3.11 như sau:

Bảng 3.11. Bảng tổng hợp giá trị vận tốc góc ω của gầu theo tính chất cơ lý của nền

K (N/m2)	Đất cấp I 32000	Đất cấp II 44000	Đất cấp III 60000	Đất cấp IV 190000
N1= 39,3 kW	ω (rad/s)	0,99929253	0,954969	0,91356925	0,603614
N1= 41,2 kW	ω (rad/s)	1,04743385	1,00099568	0,95761749	0,632774
N1= 43 kW	ω (rad/s)	1,09301932	1,04458145	0,99933192	0,660396
N1= 65,1 kW	ω (rad/s)	1,65060918	1,57796314	1,51001951	0,999248