Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu xác định các thông số hợp lý cho máy đặt cụm tà vẹt đường sắt Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xác định các thông số hợp lý cho máy đặt cụm tà vẹt đường sắt Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xác định các thông số hợp lý cho máy đặt cụm tà vẹt đường sắt Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xác định các thông số hợp lý cho máy đặt cụm tà vẹt đường sắt Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xác định các thông số hợp lý cho máy đặt cụm tà vẹt đường sắt Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xác định các thông số hợp lý cho máy đặt cụm tà vẹt đường sắt Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xác định các thông số hợp lý cho máy đặt cụm tà vẹt đường sắt Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xác định các thông số hợp lý cho máy đặt cụm tà vẹt đường sắt Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xác định các thông số hợp lý cho máy đặt cụm tà vẹt đường sắt Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu xác định các thông số hợp lý cho máy đặt cụm tà vẹt đường sắt Việt Nam (Luận án tiến sĩ)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -o0o - NGÔ VIẾT DÂN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HỢP LÝ CHO MÁY ĐẶT CỤM TÀ VẸT ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ XÂY DỰNG, NÂNG CHUYỂN Mã số: 62.52.01.16.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1- PGS.TS NGUYỄN BÍNH 2- PGS.TS NGUYỄN VĂN VỊNH Hà Nội - 2017 i LỜI CẢM ƠN Lời xin gửi đến PGS.TS Nguyễn Bính PGS.TS Nguyễn Văn Vịnh - Bộ môn Máy xây dựng Xếp dỡ Trường Đại học Giao thông Vận tải lời cảm ơn sâu sắc, hai thày tận tình hướng dẫn tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Thày giáo, Cô giáo môn Máy xây dựng Xếp dỡ, nhà khoa học Trường Đại học Giao thông Vận tải, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Đại học Xây dựng góp ý, giúp đỡ tơi nhiều suốt q trình thực luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Giao thơng Vận tải, phòng Đào tạo Sau Đại học, Phòng Khoa học Công nghệ, Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Máy xây dựng, Trung tâm Đào tạo thực hành Chuyển giao Công nghệ giao thông Vận tải, Trung tâm Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải phòng ban chức nhà trường tạo điều kiện vật chất, thiết bị đo đạc thực nghiệm, mặt thực nghiệm máy, giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu để đạt kết mong muốn Xin trân trọng cảm ơn tới Lãnh đạo đơn vị Cục Đường sắt Việt Nam, Công ty Cổ phần Xây dựng Bảo tàng Hồ Chí Minh, Cơng ty TNHH Thương Mại Xây dựng Linh Hà, Công ty Cổ phần Sản xuất Thương mại Đại Dương tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi vượt khó khăn để hồn thành luận án Tôi xin cảm ơn người bạn chân tình, đồng nghiệp, người thân gia đình đặc biệt vợ tơi hỗ trợ dành tình cảm tốt đẹp động viên tơi hồn thành luận án Ngơ Viết Dân ii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nghiên cứu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác khơng chép từ nguồn Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo qui định Tác giả luận án Ngô Viết Dân iii MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn i Lời cam đoan ii Mục lục iii Danh mục hình vẽ, đồ thị v Danh mục bảng, biểu xi Danh mục các ký hiệu xii Danh mục chữ viết tắt xiv Mở đầu CHƯƠNG 1: Nghiên cứu tổng quan máy đặt cụm tà vẹt đường sắt 1.1 Nhu cầu giới hóa lắp đặt kết cấu tầng đường sắt Việt Nam 1.2 Tổng quan máy lắp đặt tà vẹt đường sắt 11 1.3 Tổng quan cơng trình nghiên cứu liên quan đến đề tài luận án 16 Kết luận chương định hướng nghiên cứu 28 CHƯƠNG 2: Nghiên cứu chọn dạng máy nghiên cứu động lực học máy MĐR đặt cụm tà vẹt 29 2.1 Chọn dạng máy lắp đặt cụm tà vẹt đường sắt Việt Nam 29 2.2 Đánh giá công thông số máy MĐR lắp đặt cụm tà vẹt 35 2.3 Nghiên cứu động lực học hệ thống thủy lực nâng hàng máy MĐR 39 2.4 Nghiên cứu động lực học hệ thống thủy lực di chuyển máy MĐR 46 2.5 Nghiên cứu động lực học máy MĐR nâng hàng 51 2.6 Nghiên cứu động lực học máy MĐR di chuyển 61 Kết luận chương 73 CHƯƠNG 3: Thực nghiệm máy MĐR đặt cụm tà vẹt 74 3.1 Mục đích thực nghiệm 74 3.2 Phương án thực nghiệm máy MĐR đặt cụm tà vẹt 74 3.3 Các thiết bị phục vụ đo đạc thực nghiệm 78 3.4 Sơ đồ khối nội dung thực nghiệm 79 3.5 Trình tự tiến hành thực nghiệm máy MĐR 80 iv 3.6 Kết thực nghiệm máy MĐR xử lý số liệu 82 3.7 Phân tích so sánh kết nghiên cứu lý thuyết với thực nghiệm 86 Kết luận chương 89 CHƯƠNG 4: Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến đặc trưng động lực học xác định thông số hợp lý máy MĐR 90 4.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến thông số động lực học máy MĐR trường hợp nâng hạ hàng 90 4.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến thông số động lực học máy MĐR trường hợp di chuyển có hàng 96 4.3 Xác định thông số hợp lý máy MĐR 100 4.4 Kiểm tra biến dạng ray di chuyển máy MĐR tăng khối lượng cụm tà vẹt 105 4.5 Xác định khả di chuyển máy MĐR đường cong dùng ray có 109 4.6 Đề xuất thông số hợp lý máy MĐR theo quan điểm động lực học 111 4.7 Phân tích, đánh giá kết nghiên cứu khả áp dụng 111 Kết luận chương 112 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 113 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CƠNG BỐ 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 PHỤ LỤC 120 v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ẢNH TRONG LUẬN ÁN TT Tên hình vẽ Trang Hình 1-1 Mạng lưới đường sắt Việt Nam Hình 1-2 Tà vẹt khổ 1435 mm đường đơn Hình 1-3 Tà vẹt BTCTDƯL đường lồng Hình 1-4 Các yếu tố ảnh hưởng đến cơng tác giới hóa xây dựng đường sắt Hình 1-5 Các yếu tố thích nghi cơng nghệ lắp đặt đường sắt Hình 1-6 Sơ đồ yếu tố kinh tế xã hội ảnh hưởng đến cơng tác giới hóa xây dựng đường sắt Việt Nam 10 Hình 1-7 Tổ máy thiết bị đặt ray cần trục 11 Hình 1-8 Sơ đồ cấu tạo máy đặt ray DESEC TL 50 12 Hình 1-9 Sơ đồ dây chuyền đặt tà vẹt ray máy SVM1000S 13 10 Hình 1-10 Máy đặt cầu ray dạng cổng trục thi công đường sắt Kép-Bãi Cháy 14 11 Hình 1-11: Sơ đồ dây chuyền lắp đặt tà vẹt ray máy MĐR 14 12 Hình 1-12: Mối quan hệ thông số máy lắp đặt đường sắt 15 13 Hình 1-13 Các phương án máy đặt cụm tà vẹt ray Liên Xô (cũ) 16 14 Hình 1-14 Phương pháp đánh giá chi phí, tiêu kỹ thuật để lựa chọn máy 16 15 Hình 1-15 Sử dụng tổ máy TCM60 để đặt tà vẹt Trung Quốc 17 16 Hình 1-16 Cơng nghệ lắp đặt tà vẹt ray máy MĐR 17 17 Hình 1-17 Sơ đồ tính tốn kết cấu khung máy MĐR phần mềm SAP2000 17 18 Hình 1-18 Mơ hình tính tốn ảnh hưởng xe mang hàng di chuyển dầm 18 19 Hình 1-19 Xác định hệ số động lực di chuyển xe dầm 18 20 Hình 1-20 Mơ hình cổng trục nâng hàng 19 21 Hình 1-21 Mơ hình cổng trục di chuyển 19 22 Hình 1-22 Mơ hình tính tốn động lực học cấu nâng có kể đến đàn hồi kết cấu thép 20 23 Hình 1-23 Mơ hình phân tích động lực học cổng trục di chuyển xe 21 24 Hình 1-24 Mơ hình tính toán động lực học cấu nâng cấu di chuyển cổng trục 21 vi 25 Hình 1-25 Mơ hình tính tốn động lực học cấu nâng cấu di chuyển 22 26 Hình 1-26 Mơ hình tính tốn động lực học cấu nâng cấu di chuyển cổng trục bánh lốp 22 27 Hình 1-27 Mơ hình tính tốn động lực học cấu nâng cổng trục 23 28 Hình 1-28 Mơ hình động lực học cổng trục lắp đặt xà mũ trụ cầu nâng hàng có độ chùng cáp 23 29 Hình 1-29 Sơ đồ tính cách đánh số phần tử kết cấu 24 30 Hình 1-30 Sơ đồ tính tối ưu hệ khung theo phương pháp chuyển vị 24 31 Hình 1-31 Sơ đồ xác định độ cứng xi lanh thủy lực 25 32 Hình 1-32 Sơ đồ truyền động mô tơ thủy lực quay 25 33 Hình 1-33 Sơ đồ tính tốn truyền động thủy lực cầu trục 26 34 Hình 1-34 Mơ hình truyền động xi lanh nâng hàng xe nâng 26 35 Hình 1-35 Sơ đồ trường hợp thực nghiệm đánh giá kết tính tốn lý thuyết với thực nghiệm 27 36 Hình 2-1 Sơ đồ tiêu chí đánh giá cho cơng tác chọn dạng máy 29 37 Hình 2-2 Sơ đồ cấu trúc tiêu chí chọn dạng máy lắp đặt tà vẹt theo AHP 30 38 Hình 2-3 Trị số đánh giá phương án máy 33 39 Hình 2-4 Trị số ưu tiên tổng hợp phương án máy 34 40 Hình 2-5 Đồ thị kết đánh giá chọn dạng máy 34 41 Hình 2-6 Sơ đồ cấu tạo tổng thể máy MĐR 35 42 Hình 2-7 Sơ đồ cấu nâng tà vẹt 35 43 Hình 2-8 Cơ cấu di chuyển 36 44 Hình 2-9 Sơ đồ hệ thống thủy lực 36 45 Hình 2-10 Sơ đồ thi công đặt tà vẹt máy MĐR 38 46 Hình 2-11 Mặt cắt mơ tả vị trí ray di chuyển máy MĐR khối tà vẹt BTCT DƯL lớp ba lát 38 47 Hình 2-12 Lắp đặt ray di chuyển máy kiểm tra khoảng cách hai ray 38 48 Hình 2-13 Sơ đồ máy MĐR nâng, chuyển cụm tà vẹt 39 49 Hình 2-14 Mơ hình động lực học hệ thống nâng hạ cụm tà vẹt xi lanh thủy lực 40 50 Hình 2-15 Chương trình tính lực tác động lên xi lanh (Fxl) phần mềm Matlab_Simulink 43 51 Hình 2-16 Chương trình tính thơng số động lực học phần 44 vii mềm Matlab_Simulink 52 Hình 2-17 Áp suất dầu thủy lực nâng cụm tà vẹt P1 (Pa) 44 53 Hình 2-18 Vận tốc móc nâng hàng nâng cụm tà vẹt (Vh) (m/s) 45 54 Hình 2-19 Lực căng cáp máy MĐR nâng hàng từ trạng thái cáp chùng 45 55 Hình 2-20 Mơ hình động lực học mô tơ thủy lực cấu di chuyển máy 46 56 Hình 2-21 Chương trình tính tốn thơng số động lực học hệ thống thủy lực di chuyển máy MĐR phần mềm MatlabSimulink 49 57 Hình 2-22 Sự thay đổi áp suất dầu thủy lực di chuyển máy theo thời gian, P1(Pa) 50 58 Hình 2-23 Tốc độ quay trục mô tơ thủy lực di chuyển, Wd(vòng/s) 50 59 Hình 2-24 Vận tốc di chuyển máy MĐR mang cụm tà vẹt, Vdc (m/phút) 50 60 Hình 2-25 Mơ hình động lực học máy MĐR nâng hàng khơng có độ chùng cáp 52 61 Hình 2-26 Chương trình tính tốn thơng số động lực học máy MĐR nâng hàng Matlab-Simulink 57 62 Hình 2-27 Áp suất dầu thủy lực P1 58 63 Hình 2-28 Tốc độ nâng hàng Vh 58 64 Hình 2-29 Lực căng cáp Fcap 58 65 Hình 2-30 Chiều cao nâng hàng Hh 59 66 Hình 2-31 Tỷ lệ lưu lượng dầu thủy lực từ bơm cấp cho xi lanh nâng hàng 59 67 Hình 2-32 Lực căng cáp Fcap(N) 60 68 Hình 2-33 Áp suất dầu thủy lực P1(Pa) 60 69 Hình 2-34 Vận tốc nâng hàng Vh (m/s) 60 70 Hình 2-35 Dao động q3 khối lượng m3 61 71 Hình 2-36 Mơ hình máy MĐR di chuyển mang cụm tà vẹt 62 72 Hình 2-37 Chương trình nhập thơng số đầu vào tính áp suất dầu thủy lực 67 73 Hình 2-38 Chương trình tính tốn thơng số động lực học máy MĐR di chuyển mang cụm tà vẹt 68 74 Hình 2-39 Khoảng cách di chuyển máy có hàng, q4 (m) 69 75 Hình 2-40 Vận tốc di chuyểnmáy có hàng, Vdc (m/s) 69 viii 76 Hình 2-41 Áp lực dầu thủy lực di chuyển máy, P1(Pa) 69 77 Hình 2-42 Góc lắc hàng máy di chuyển q8(rad) 70 78 Hình 2-43 Vận tốc quay mơ tơ thủy lực q (vòng/s) 70 79 Hình 2-44 Lực căng nhánh cáp Fcap(N) máy di chuyển 70 80 Hình 2-45 Tỷ lệ lưu lượng dầu thủy lực từ bơm cấp cho mô tơ thủy lưc di chuyển 71 81 Hình 2-46 Vận tốc quay mơ tơ thủy lực q (vòng/s) 71 82 Hình 2-47 Vận tốc di chuyển Vdc (m/s) dừng hãm máy 71 83 Hình 2-48 Áp lực dầu thủy lực P1(Pa) dừng hãm máy 72 84 Hình 2-49 Góc lắc cáp nâng hàng dừng máy, q8(rad) 72 85 Hình 2-50 Lực căng cáp di chuyển dừng hãm, Fcap(N) 72 86 Hình 2-51 Lực căng cáp Fcap(N) thời điểm dừng hãm 72 87 Hình 3-1 Mặt ga Phú Diễn 74 88 Hình 3-2 Mặt ga Bắc Hồng 74 89 Hình 3-3 Triển khai mặt thực nghiệm máy MĐR lắp đặt cụm tà vẹt 75 90 Hình 3-4 Thi cơng lớp ballast lớp đất cho ray di chuyển máy MĐR 75 91 Hình 3-5 Đầm đất đạt độ chặt K=0,85÷0,95 76 92 Hình 3-6 Lắp đặt đường ray di chuyển dài 28m đất ballast 76 93 Hình 3-7 Tập kết hai máy lên ray di chuyển đặt đá đất 76 94 Hình 3-8 Sơ đồ vị trí gắn thiết bị đo 77 95 Hình 3-9 Lắp cảm biến đồng hồ áp suất 77 96 Hình 3-10 Lắp tenxo đo biến dạng kết cấu khung 77 97 Hình 3-11 Cảm biến gia tốc khung 77 98 Hình 3-12 Lắp kẹp khung nâng với tà vẹt thành cụm 05 thanh, 07 78 99 Hình 3-13 Gắn lắp đầu đo lên máy MĐR 79 100 Hình 3-14 Thiết bị ghi lưu tín hiệu đo 79 101 Hình 3-15 Đo chuyển vị kết cấu khung máy nâng cụm tà vẹt 79 102 Hình 3-16 Sơ đồ thực nghiệm theo trường hợp làm việc máy 79 103 Hình 3-17 Đo đạc kiểm sốt số liệu thu nhận q trình thử nghiệm 80 104 Hình 3-18 Đo đạc máy MĐR trình nâng cụm tà vẹt di chuyển ballast đất đầm lèn 81 ix 105 Hình 3-19 Thu thập tín hiệu đo thiết bị Trung tâm KHCN Đại học Giao thơng Vận tải lưu giữ máy tính 81 106 Hình 3-20 Hồn thành cơng tác kiểm tra đo thu thập số liệu thực nghiệm 81 107 Hình 3-21 Tín hiệu đầu đo q trình máy MĐR nâng - di chuyển - hạ cụm tà vẹt máy làm việc với ray đặt đất 83 108 Hình 3-22 Thu thập tín hiệu đo máy MĐR nâng cụm tà vẹt đất 84 109 Hình 3-23 Di chuyển máy có hàng với ray đặt đá 84 110 Hình 3-24 Di chuyển máy có hàng với ray đặt đất ballast 84 111 Hình 3-25 Đồ thị lực căng cáp Fcap đo từ thực nghiệm MĐR nâng hàng 85 112 Hình 3-26: Đồ thị áp suất dầu thủy lực P1 đo từ thực nghiệm MĐR di chuyển với cụm tà vẹt dừng hãm 85 113 Hình 3-27 Đồ thị so sánh lực căng cáp Fcap (N) lý thuyết với thực nghiệm 86 114 Hình 3-28 Đồ thị so sánh giá trị áp suất dầu thủy lực tính tốn lý thuyết với kết thực nghiệm máy MĐR 87 115 Hình 3-29 Đồ thị so sánh giá trị lực căng cáp tính tốn lý thuyết với thực nghiệm 87 116 Hình 3-30 Đồ thị so sánh giá trị áp suất dầu tính tốn lý thuyết với thực nghiệm 88 117 Hình 4-1 Chương trình khảo sát thông số động lực học thay đổi khối lượng hàng nâng phần mềm Matlab-Simulink 91 118 Hình 4-2 Lực căng cáp Fcap(N) 91 119 Hình 4-3 Áp suất dầu thủy lực P1(Pa) 91 120 Hình 4-4 Vận tốc nâng hàng Vh (m/s) 91 121 Hình 4-5 Dao động q3 khối lượng m3 91 122 Hình 4-6 Chương trình khảo sát thơng số động lực học thay đổi khối lượng kết cấu khung máy Matlab-Simulink 92 123 Hình 4-7 Lực căng cáp Fcap(N) 92 124 Hình 4-8 Áp suất dầu thủy lực P1(Pa) 92 125 Hình 4-9 Vận tốc nâng hàng Vh (m/s) 92 126 Hình 4-10 Dao động q3 (m) 92 127 Hình 4-11 Chương trình khảo sát thơng số động lực học thay đổi độ 93 ... Nghiên cứu chọn dạng máy nghiên cứu động lực học máy MĐR đặt cụm tà vẹt 29 2.1 Chọn dạng máy lắp đặt cụm tà vẹt đường sắt Việt Nam 29 2.2 Đánh giá công thông số máy MĐR lắp đặt cụm. .. máy 31 16 Bảng 2-3 So sánh chi phí lắp đặt tà vẹt theo phương án máy 32 17 Bảng 2-4 Bảng tính chi phí ca máy lắp đặt tà vẹt đường sắt 32 18 Bảng 2-5 Thông số kỹ thuật máy MĐR lắp đặt tà vẹt đường. .. tầng CBCNV Cán cơng nhân viên ĐSVN Đường sắt Việt Nam ĐS Đường sắt ĐLH Động lực học MĐR Máy đặt tà vẹt đường sắt, mã hiệu MĐR MĐR-01 Máy MĐR số 01 MĐR-02 Máy MĐR số 02 NCKH Nghiên cứu khoa học