Luận án: Nghiên cứu xác định thông số hợp lý cho máy đặt cụm tà vẹt đường sắt Việt Nam

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: 62.01 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 đầu tiên tôi xin được gửi đến PGS.TS Nguyễn Bính và PGS.TS Nguyễn Văn Vịnh - Bộ môn Máy xây dựng và Xếp dỡ Trường Đại học Giao thông Vận tải lời cảm ơn sâu sắc, hai thày đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn các Thày giáo, Cô giáo tại bộ môn Máy xây dựng Xếp dỡ, các nhà khoa học của Trường Đại học Giao thông Vận tải, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Đại học Xây dựng. đã góp ý, giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Giao thông 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 và Chuyển giao Công nghệ giao thông Vận tải, Trung tâm Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải cùng các phòng ban chức năng trong nhà trường đã tạo điều kiện vật chất, thiết bị đo đạc thực nghiệm, mặt bằng thực nghiệm máy, giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu để đạt được kết quả mong muốn.

Xin trân trọng cảm ơn tới Lãnh đạo các đơn vị Cục Đường sắt Việt Nam, Công ty Cổ phần Xây dựng Bảo tàng Hồ Chí Minh, Công ty TNHH Thương Mại và Xây dựng Linh Hà, Công ty Cổ phần Sản xuất Thương mại Đại Dương đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi vượt khó khăn để hoàn thành luận án này. Tôi xin cảm ơn những người bạn chân tình, đồng nghiệp, những người thân trong gia đình và đặc biệt là vợ tôi đã hỗ trợ và dành tình cảm tốt đẹp nhất động viên tôi hoàn thành luận án. Ngô Viết Dân ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong công trình nào khác và không sao chép từ bất kỳ nguồn nào.

Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng 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 các hình vẽ, đồ thị. v Danh mục các bảng, biểu. xi Danh mục các các ký hiệu. xii Danh mục các chữ viết tắt.

xiv Mở đầu. 1 CHƯƠNG 1: Nghiên cứu tổng quan về máy đặt cụm tà vẹt đường sắt. Nhu cầu cơ giới hóa lắp đặt kết cấu tầng trên đường sắt Việt Nam. Tổng quan về máy lắp đặt tà vẹt đường sắt.

Tổng quan về các công trình nghiên cứu liên quan đến đề tài luận án. 16 Kết luận chương 1 và định hướng nghiên cứu. 28 CHƯƠNG 2: Nghiên cứu chọn dạng máy và nghiên cứu động lực học máy MĐR đặt cụm tà vẹt. Chọn dạng máy lắp đặt cụm tà vẹt đường sắt Việt Nam.

Đánh giá công năng và các thông số của máy MĐR lắp đặt cụm tà vẹt. Nghiên cứu động lực học hệ thống thủy lực nâng hàng của máy MĐR. Nghiên cứu động lực học hệ thống thủy lực di chuyển máy MĐR. Nghiên cứu động lực học máy MĐR khi nâng hàng.

Nghiên cứu động lực học máy MĐR khi di chuyển. 61 Kết luận chương 2. 73 CHƯƠNG 3: Thực nghiệm máy MĐR khi đặt cụm tà vẹt. Mục đích thực nghiệm.

Phương án thực nghiệm máy MĐR đặt cụm tà vẹt. Các thiết bị phục vụ đo đạc thực nghiệm. Sơ đồ khối các nội dung thực nghiệm. Trình tự tiến hành thực nghiệm trên máy MĐR.

Kết quả thực nghiệm máy MĐR và xử lý số liệu. Phân tích và so sánh kết quả nghiên cứu lý thuyết với thực nghiệm. 86 Kết luận chương 3. 89 CHƯƠNG 4: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến đặc trưng động lực học và xác định các thông số hợp lý của máy MĐR.

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến các thông số động lực học của máy MĐR trong trường hợp nâng hạ hàng. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến các thông số động lực học của máy MĐR trong trường hợp di chuyển có hàng. Xác định các thông số hợp lý của máy MĐR. Kiểm tra sự biến dạng của ray di chuyển máy MĐR khi tăng khối lượng cụm tà vẹt.

Xác định khả năng di chuyển của máy MĐR trên đường cong khi dùng ray hiện có. Đề xuất các thông số hợp lý của máy MĐR theo quan điểm động lực học 111 4. Phân tích, đánh giá kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng. 111 Kết luận chương 4.

112 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 113 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ. 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 120 v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ẢNH TRONG LUẬN ÁN TT Tên hình vẽ Trang 1 Hình 1-1.

Mạng lưới đường sắt Việt Nam 5 2 Hình 1-2. Tà vẹt khổ 1435 mm đường đơn 7 3 Hình 1-3. Tà vẹt BTCTDƯL đường lồng 7 4 Hình 1-4. Các yếu tố ảnh hưởng đến công tác cơ giới hóa xây dựng 8 đường sắt 5 Hình 1-5.

Các yếu tố thích nghi của công nghệ lắp đặt đường sắt 9 6 Hình 1-6. Sơ đồ các yếu tố kinh tế xã hội ảnh hưởng đến công tác cơ 10 giới hóa xây dựng đường sắt ở Việt Nam 7 Hình 1-7. Tổ máy và thiết bị đặt ray bằng cần trục. Sơ đồ cấu tạo máy đặt ray DESEC TL 50.

Sơ đồ dây chuyền đặt tà vẹt và ray bằng máy SVM1000S 13 10 Hình 1-10. Máy đặt cầu ray dạng cổng trục thi công đường sắt Kép-Bãi 14 Cháy 11 Hình 1-11: Sơ đồ dây chuyền lắp đặt tà vẹt và ray bằng máy MĐR 14 12 Hình 1-12: Mối quan hệ giữa các thông số cơ bản của máy lắp đặt 15 đường sắt 13 Hình 1-13. Các phương án máy đặt cụm tà vẹt và ray ở Liên Xô (cũ). Phương pháp đánh giá chi phí, chỉ tiêu kỹ thuật để lựa chọn 16 máy.

Sử dụng tổ máy TCM60 để đặt tà vẹt ở Trung Quốc. Công nghệ lắp đặt tà vẹt và ray bằng máy MĐR 17 17 Hình 1-17. Sơ đồ tính toán kết cấu khung máy MĐR bằng phần mềm 17 SAP2000 18 Hình 1-18. Mô hình tính toán ảnh hưởng bởi xe con mang hàng di 18 chuyển trên dầm 19 Hình 1-19.

Xác định hệ số động lực khi di chuyển xe con trên dầm chính 18 20 Hình 1-20. Mô hình cổng trục khi nâng hàng 19 21 Hình 1-21. Mô hình cổng trục khi di chuyển 19 22 Hình 1-22. Mô hình tính toán động lực học cơ cấu nâng có kể đến đàn 20 hồi của kết cấu thép 23 Hình 1-23.

Mô hình phân tích động lực học cổng trục di chuyển xe con 21 24 Hình 1-24. Mô hình tính toán động lực học cơ cấu nâng và 21 cơ cấu di chuyển cổng trục vi 25 Hình 1-25. Mô hình tính toán động lực học cơ cấu nâng và cơ cấu di 22 chuyển 26 Hình 1-26. Mô hình tính toán động lực học cơ cấu nâng và cơ cấu di 22 chuyển cổng trục bánh lốp 27 Hình 1-27.

Mô hình tính toán động lực học cơ cấu nâng cổng trục 23 28 Hình 1-28. Mô hình động lực học cổng trục lắp đặt trên xà mũ trụ cầu 23 khi nâng hàng có độ chùng cáp 29 Hình 1-29. Sơ đồ tính và cách đánh số phần tử của 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 của 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 toán truyền động thủy lực cầu trục 26 34 Hình 1-34. Mô hình truyền động xi lanh nâng hàng của xe nâng 26 35 Hình 1-35.

Sơ đồ các trường hợp thực nghiệm đánh giá kết quả tính 27 toán lý thuyết với thực nghiệm 36 Hình 2-1. Sơ đồ tiêu chí đánh giá cho công tác chọn dạng máy 29 37 Hình 2-2. Sơ đồ cấu trúc tiêu chí chọn dạng máy lắp đặt tà vẹt theo 30 AHP 38 Hình 2-3. Trị số đánh giá các phương án máy 33 39 Hình 2-4.

Trị số ưu tiên tổng hợp của phương án máy 34 40 Hình 2-5. Đồ thị kết quả đánh giá chọn dạng máy 34 41 Hình 2-6. Sơ đồ cấu tạo tổng thể máy MĐR. Sơ đồ cơ 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 bằng máy MĐR 38 46 Hình 2-11. Mặt cắt mô tả vị trí ray di chuyển của máy MĐR và khối tà 38 vẹt BTCT DƯL trên lớp ba lát 47 Hình 2-12.

Lắp đặt ray di chuyển máy và 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. Mô hình động lực học của hệ thống nâng hạ cụm tà 40 vẹt bằng xi lanh thủy lực 50 Hình 2-15. Chương trình tính lực tác động lên xi lanh (Fxl) bằng phần 43 mềm Matlab_Simulink 51 Hình 2-16.

Chương trình tính các thông số động lực học bằng phần 44 vii mềm Matlab_Simulink 52 Hình 2-17. Áp suất dầu thủy lực khi nâng cụm tà vẹt P1 (Pa) 44 53 Hình 2-18. Vận tốc của móc nâng hàng khi nâng cụm tà vẹt (Vh) (m/s) 45 54 Hình 2-19. Lực căng cáp khi máy MĐR nâng hàng từ trạng thái cáp 45 chùng 55 Hình 2-20.

Mô hình động lực học của mô tơ thủy lực cơ cấu di chuyển 46 máy 56 Hình 2-21. Chương trình tính toán thông số động lực học hệ thống thủy 49 lực di chuyển máy MĐR bằng phần mềm Matlab- Simulink. Sự thay đổi áp suất dầu thủy lực di chuyển máy theo thời 50 gian, P1(Pa) 58 Hình 2-23. Tốc độ quay của trục mô tơ thủy lực di chuyển, Wd(vòng/s) 50 59 Hình 2-24.

Vận tốc di chuyển máy MĐR khi mang cụm 5 tà vẹt, Vdc 50 (m/phút) 60 Hình 2-25. Mô hình động lực học máy MĐR khi nâng hàng không có độ 52 chùng cáp 61 Hình 2-26. Chương trình tính toán thông số động lực học máy MĐR khi 57 nâng hàng bằng Matlab-Simulink 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.