Đồ Thị Quan Hệ Giữa Vận Tốc Góc Của Gầu Vào Tính Chất Cơ Lý Của Nền

Từ Bảng 3.11 lập được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa vận tốc góc ω và tính chất cơ lý của nền khi công suất N1 thay đổi như sau:

1.9

1.7

1.5

1.3

1.1

0.9

0.7

0.5

ω (rad/s)

39.3 kW

41.2 kW 43 kW

65.1 kW

- 50,000 100,000 150,000

K(N/m2)

200,000

Biểu đồ biểu diễn sự phụ thuộc của ω vào tính chất cơ lý của nền K

Hình 3.8. Đồ thị quan hệ giữa vận tốc góc của gầu vào tính chất cơ lý của nền

Nhận xét:

- Ứng với từng lớp đất xác định, công suất máy càng cao thì vận tốc góc của gầu càng lớn.

- Ứng với một công suất xác định, khi K tăng, đất càng cứng thì vận tốc góc của gầu giảm đi.

- Giá trị của các thông số được tổng hợp trong Bảng 3.11.

Kết luận Chương 3‌

1. Xây dựng được bài toán tối ưu với hàm mục tiêu là chi phí năng lượng riêng E nhỏ nhất với các tham biến là góc cắt δ, vận tốc góc ω của gầu khoan và vận tốc dẫn tiến xi lanh vxl đặc trưng cho các thông số kết cấu và thông số làm việc của gầu khoan.

2. Đã giải thành công bài toán tối ưu trên bằng thuật toán tiến hóa vi phân (DE) và ngôn ngữ lập trình Python. Xét cho loại đất cấp III, với gầu khoan Dg= 1,380 (m), chiều cao gầu Hg = 0,65 (m), đường kính lỗ Dl = 1,5 m, các thông số kết cấu và thông số làm việc hợp lý nhận được như sau: góc cắt δ = 35,50 của dao cắt, vận tốc góc của gầu ω = 0,72 (rad/s) và vận tốc dẫn tiến xi lanh vxl = 0,019 (m/s). Kết quả này có thể là cơ sở cho tính toán thiết kế, chế tạo và khai thác bộ công tác MKCN tại Việt Nam phù hợp với điều kiện thực tế nước ta khi cho trước các thông số của cọc đã thiết kế, tính chất cơ lý của đất và công suất máy cơ sở.

3. Trên cơ sở bài toán tối ưu theo chi phí năng lượng riêng E nhỏ nhất, khảo sát sự phụ thuộc của các thông số kết cấu và thông số làm việc của gầu vào đường kính lỗ (Dl) cho trước và hệ số cản đào thuần túy (K) cũng như khảo sát sự thay đổi vận tốc góc của gầu ω theo tính chất cơ lý của nền của đất và công suất tiêu thụ cần thiết. Từ kết quả khảo sát thu được, xác định được bộ thông số hợp lý về góc cắt và vận tốc góc của gầu cũng như vận tốc dẫn tiến xi lanh, đây là cơ sở để giúp các đơn vị thi công tham khảo lựa chọn máy và vận hành thiết bị với các thông số làm việc hợp lý mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật.

4. Kết quả nhận được ở Chương 3 là cơ sở để so sánh, đánh giá về quy luật và sai số với kết quả đo đạc thực nghiệm của Chương 4, từ đó khẳng định tính đúng đắn của mô hình tính toán.

CHƯƠNG 4‌

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MÁY KHOAN CỌC NHỒI HITACHI CX500‌

4.1. Mục đích đo đạc thực nghiệm‌

 Khảo sát máy làm việc ở chế độ không tải và chế độ có tải.

 Xác định các thông số cơ bản của hệ thống TĐTL dẫn động gầu khoan khi làm việc (các xi lanh TL, các động cơ thuỷ lực) ở chế độ không tải và có tải.

 Xác định một số thông số đầu vào để giải bài toán ĐLH hệ thống TĐTL.

 So sánh kết quả thu được bằng lý thuyết với kết quả nghiên cứu thực nghiệm để khẳng định độ tin cậy của mô hình tính toán. .

4.2. Các thông số cần đo đạc, thực nghiệm‌

 Áp suất của 2 xi lanh thuỷ lực ép mâm khoan;

 Áp suất, lưu lượng của 2 động cơ thuỷ lực dẫn động mâm khoan;

 Tốc độ quay của gầu khoan;

 Chuyển vị của xi lanh ép thuỷ lực ép mâm khoan;

Sau khi đo đạc được các thông số ở trên có thể xác định được một cách gián tiếp công suất tiêu thụ của 2 động cơ thuỷ lực dẫn động mâm khoan và xác định được mô men xoắn trên gầu khoan.

Trường hợp 1

MÁY LÀM VIỆC KHÔNG TẢI

Trường hợp 3

MÁY LÀM VIỆC Ở TỐC ĐỘ CAO

4.3. Trình tự đo đạc thực nghiệm‌

Đo áp suất của 2 động cơ (Pa)

Đo lưu lượng của 2 động cơ (l/ph)

Trường hợp 2

MÁY LÀM VIỆC Ở TỐC ĐỘ THẤP

Đo áp suất của 2 động cơ và 2 xi lanh (Pa)

Đo lưu lượng của 2 động cơ (l/ph)

Đo hành trình của 2 xi lanh và tốc độ quay của 2 động cơ (m; v/ph)

Tính công suất của 2 động cơ (kW)

Tính mô men xoắn của gầu và lực ép xi lanh (kNm; kN)

Đo áp suất

	Đo lưu		Đo hành		Tính công		Tính mô
của 2 động		lượng của 2		trình của 2		suất của 2		men xoắn
cơ và 2 xi		động cơ		xi lanh và		động cơ		của gầu và
lanh (Pa)		(l/ph)		tốc độ quay		(kW)		lực ép xi
				của 2 động				lanh (kNm;
				cơ (m;				kN)
				v/ph)

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 160 trang tài liệu này.

Trường hợp 4

MÁY LÀM VIỆC TRONG SUỐT QUÁ TRÌNH KHOAN

(Theo dõi khi máy khoan từ lúc bắt đầu đến hết chiều sâu khoan qua các tầng địa chất khác nhau)

Đo áp suất của 2 động cơ và 2 xi lanh (Pa)

Đo lưu lượng của 2 động cơ (l/ph)

Đo hành trình của 2 xi lanh và tốc độ quay của 2 động cơ (m; v/ph)

Tính công suất của 2 động cơ (kW)

Tính mô men xoắn của gầu và lực ép xi lanh (kNm; kN)

4.4. Lựa chọn đầu đo và thiết bị đo‌

4.4.1. Đầu đo áp suất (cảm biến áp suất)‌

Cảm biến đo áp suất để đo áp suất trong đường ống thuỷ lực. Trong phạm vi luận án, NCS đã chọn đầu đo thông dụng kiểu áp điện. Đầu đo là một kết cấu kín và chắc chắn, một đầu có ren để bắt vào một nhánh rẽ trên đường ống cần đo. Khi áp lực tác động lên màng áp điện của đầu đo sẽ có tín hiệu điện ở đầu ra. Trong đầu đo đã có mạch điện tử để tín hiệu ra là tiêu chuẩn có thể ghép nối với các thiết bị hiển thị khác. Hình ảnh dưới đây là loại đầu đo 520.954S do Hãng Huba Control của Thụy Sỹ chế tạo.

TT	Thông số	Giá trị
1	Nhiệt độ môi trường	-40 đến 1250C
2	Điện áp tín hiệu đầu ra	0 đến 5 V
3	Dòng tín hiệu ra	4 đến 20mA
4	Áp suất làm việc	0 đến 400 bar
5	Áp suất lớn nhất	900 bar

Hình 4.1. Hình ảnh và thông số kỹ thuật của đầu đo áp suất 520.954S

4.4.2. Đầu đo lưu lượng

Có nhiều thiết bị đo lưu lượng khác nhau: Đo lưu lượng bằng đồng hồ cơ học, đo lưu lượng bằng đồng hồ số (Led), đo lưu lượng bằng phương pháp siêu âm, đo lưu lượng bằng chênh áp sau đó chuyển thành tín hiệu điện. Hình 4.2 dưới đây là đầu đo lưu lượng được lựa chọn để đo đạc thực nghiệm:

Hình 4.2. Đầu đo lưu lượng R5S7HK75

Để đo lưu lượng, lựa chọn đầu đo do hãng AW-LAKE của Mỹ sản xuất có ký hiệu R5S7HK75 và thông số như Bảng 4.1. dưới đây.

Bảng 4.1. Thông số đầu đo lưu lượng R5S7HK75

Thông số đầu đo lưu lượng R5S7HK75	Giá trị
1	Nhiệt độ môi trường	-100 đến 1160C
2	Điện áp nguồn đầu vào	12 đến 35 V
3	Điện áp tín hiệu đầu ra	0 đến 5 V
4	Dòng tín hiệu ra	4 đến 20 mA
5	Tần số	0 đến 2000 Hz
6	Lưu lượng	0 đến 285 lít/phút
7	Khoảng làm việc	0 đến 410 bar
8	Nước sản xuất	Mỹ

4.4.3. Đầu đo hành trình đi xuống của gầu khoan‌

Có thể phân loại cách đo độ dịch chuyển của gầu khoan thông qua các phương pháp sau:

- Phương pháp điện trở: Đo dịch chuyển của hành trình chiết áp kiểu xoay hoặc trượt thông qua điện trở tại vị trí tương ứng.

- Phương pháp điện từ: Đo dịch chuyển của lõi sắt từ chuyển động trong cuộn dây thông qua sự thay đổi điện cảm của nó.

- Phương pháp quang học: Đo dịch chuyển thông qua số xung tạo ra do việc quay của bộ đĩa tạo xung.

Hình 4.3. Đầu đo dịch chuyển kiểu quay của hãng Coretech và HengStler

NCS đã lựa chọn đầu đo của hãng HengStler - Anh Quốc với các thông số kỹ thuật cho trong Bảng 4.2 dưới đây:

Bảng 4.2. Thông số đầu đo dịch chuyển HengStler

Thông số đầu đo dịch chuyển HengStler	Giá trị
1	Số xung trên một vòng quay	3600
2	Tần số phản ứng tối đa	100 kHz
3	Nguồn cung cấp	5 VDC 5%
4	Đường kính trục	6 mm
5	Kiểu	523602
6	Nước sản xuất	Đức

4.4.4. Thiết bị ghi và xử lý tín hiệu [43]:‌

Sử dụng thiết bị NI-6009 do hãng National Instrucments của Mỹ chế tạo có chức năng nhận tín hiệu từ các thiết bị đo và chuyển dữ liệu vào máy tính. Thiết bị thu thập tín hiệu được thể hiện như Hình 4.4. dưới đây:

Hình 4.4. Thiết bị thu thập tín hiệu NI-6009

4.5. Đối tượng thực nghiệm‌

Máy khoan cọc nhồi Hitachi CX500 có đầu khoan D12 do Công ty TNHH Việt Sinh sản xuất. Thời gian đo đạc như sau:

- Đo không tải: Ngày 27/4/2019 tại xưởng Trung Chính- Xã Phù Đổng.

- Đo có tải: Ngày 13/7/2019 tại công trường thi công dự án đường Vành đai 2 đoạn Vĩnh Tuy-Minh Khai.

4.6. Các bước tiến hành đo đạc‌

Sơ đồ bố trí thiết bị đo đạc như Hình 4.5. dưới đây:

Má y tính

Bộ thu thập tín hiệu

Hình 4.5. Sơ đồ bố trí thiết bị đo trên máy

1. Vị trí lắp đầu đo lưu lượng; 2. Ví trí lắp đầu đo áp suất dầu trong động cơ thủy lực; 3. Ví trí lắp đầu đo áp suất dầu trong xi lanh thủy lực;

4. Vi trí lắp đầu đo dịch chuyển của mâm khoan.