CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về đệm cách dao động Hệ thống treo trên ô tô nói chung và máy xây dựng nói riêng có nhiệm vụ nối đàn hồi giữa khối lượng không được treo (cầu xe, bánh xe) với khối lượng được treo (thân xe) tạo thành một hệ thống dao động. Ngoài hệ thống treo trên ô tô và các máy xây dựng còn được trang bị các đệm cách dao động nhằm làm giảm một cách có hiệu quả các lực va đập khi ô tô chạy trên đường mấp mô tác dụng lên ca bin và dập tắt hoàn toàn mô men phản lực xuất hiện khi động cơ làm việc, ngay cả ở trên các động cơ có tính cân bằng tốt nhưng trong quá trình làm việc vẫn có hiện tượng rung xảy ra, làm giảm tuổi thọ của các chi tiết trên ô tô và ảnh hưởng đến sức khỏe người điều khiển. Một số loại đệm cách dao động trên máy xây dựng Đệm cách dao động được đặc trưng chủ yếu hai thông số độ cứng của bộ phận đàn hồi, và hệ số cản của bộ phận giảm chấn.
Bộ đàn hồi của đệm cách dao động nối mềm giữa nguồn kích thích dao động và vùng lan truyền dao động đến bề mặt cần cách dao động. Bộ phận đàn hồi gồm có cao su, khí nén, dây kim loại, điện từ,. Bộ giảm chấn có tác dụng dập tắt các dao động lan truyền đến bề mặt cần cách dao động. Bộ phận giảm chấn đệm cách dao động gồm có nội và ngoại ma sát, thủy lực, điện từ,.
Một số kết cấu loại đệm cách dao động: (a) Cao su (b) Khí nén 5 (c)Điện từ (c) Cao su thủy lực (e)Đệm cách dao động cao su thủy lực[27] (f) Mô hình dao động[27] Hình 1. Một số loại đệm cách dao động Hệ thống đệm cách dao động cao su thủy lực có điều khiển van tiết lưu thông giữa các khoang được thể hiện trên các hình 1. Ưu điểm của kết cấu và mô hình là bộ phận đàn hồi cao su có khả năng dập tắt dao động ở các tần số cao và hệ số cản thủy lực dập tắt dao động ở các tần số thấp. Do vậy các kết cấu đệm cách dao động kết hợp có ưu điểm vượt trội giảm dao động truyền cabin người điều khiển.
Trong luận văn này tác giả chọn kết cấu này làm đối tượng nghiên cứu. Đệm cách dao động trên xe lu rung Xe lu rung bánh đơn XS120 do hãng máy xây dựng Từ Châu sản xuất, hình dáng bên ngoài hình 1. Hệ thống đệm cách dao động sử dụng vật liệu cao su như hệ thống đệm cabin, động cơ, bơm và bánh lu. Ưu điểm: Đệm cách dao động cao su có khả năng chịu mài mòn cực tốt, khả năng chống va đập và chống rung cao.
Mặt khác nó còn đáp ứng nhu cầu khắt khe của môi trường như chịu dầu, chịu nhiệt, chịu hóa chất, chống lão hóa. 6 Đệm cách dao động cao su có hiệu quả dập tắt dao động ở tần số kích thích dao động cao, chính vì vậy đệm cao su hay được sử dụng ở các máy công trình làm việc ở các vùng mỏ. Đệm cách dao động trang bị trên xe lu rung bánh đơn Nhược điểm: Hệ thống đệm cao su có nhược điểm khả năng dập tắt dao động ở tần số kích thích kém do hệ số cản sinh ra nội ma sát giữa các lớp cao su nhỏ. Xe lu rung bánh đơn làm việc trên nguyên lý sử dụng trọng lượng của bản thân kết hợp với dao động của bánh lu nhờ lực ly tâm từ quả văng để nén các bề mặt nền đến mặt độ nén theo yêu cầu.
Để giảm dao động truyền lên khung xe trước, kết cấu xe lu rung hê thống đệm cách dao động cao su như hình 1. Đệm cách dao động cao su bánh lu 7 Để nâng cao độ êm dịu cũng cho người điều khiển, trên xe trang bị đệm cách dao động cabin giảm dao động truyền từ khung xe và bánh xe tác dụng lên người điều khiển. Đệm các dao động cao su ca bin nguyên bản Ngoài ra, trên xe còn trang bị các đệm cách động cơ và bơm nhằm giảm rung và ồn. Trong luận văn này tiến hành mô phỏng và điều khiển Fuzzy logic hệ số cản thủy lực hệ thống đệm cách dao động cao su thủy lực hình 1.1(e),(f) của cabin xe lu rung bánh đơn XS120 của Trung Quốc.
Phát triển hệ thống đệm cách dao động Đặc tính đệm cách dao động cabin phát triển theo hướng nhằm nâng cao độ êm dịu người điều khiển bằng cách hoàn thiện các đệm cách dao động bị động bằng các phương phát điều khiển tích cực. Tuy nhiên, ý tưởng điều khiển tích được đã có rất từ sớm và được áp dụng cho hệ thống treo của ô tô. Năm 1974, Skyhook đưa ra ý tưởng tạo ra một lực tỷ lệ thuận với tốc độ tuyệt đối của khung xe tạo ra bởi các van điều tiết để giảm chuyển động của khối khung xe. Skyhook được giả định thích hợp giữa hệ thống tĩnh và khối thân trên (hình phải).
Tuy nhiên, lực Skyhook mong muốn được cung cấp bởi các van điều tiết bán tích cực được tích hợp phần tĩnh và khối thân trên bị thụ động và cần phải tính được vận tốc tương đối giữa các khối. Các lực giảm chấn Skyhook tác động lên khung xe có thể thực hiện được theo lực cản dịu được tạo ra bởi các van điều tiết, thuật toán Skyhook tính lực cản dịu như sau[15]: 8 bsky xc , x s ( x s xus ) 0 (1-1) Fe , sky 0 , x s ( x s xus ) 0 Fe, sky bsky Điều khiển bởi van điều tiết ms ms bs bs Fe(t) mus mus bt bt Hình 1. Hệ thống giảm chấn bán tích cực và ý tưởng của Skyhook[15] Trong đó, x s và x us là vận tốc của khung xe và bánh xe (theo mô hình 1/4). Nếu lực Fe vượt quá giới hạn của các van điều tiết, khi đó các van điều tiết sẽ được thiết lập ở trạng thái cứng nhất hoặc mềm nhất Bộ điều khiển lực cản dịu Fe(t) được thực hiện bằng công thức: Fe (t ) bact ( x s xus ) , bact R (1-2) Trong đó, hệ số của cơ cấu cơ cấu cản dịu bs trong khoảng [bs min, bs max] bm ax , bm ax bact (1-3) bs bact , bm in bact bm ax b , b b m in act m in Hệ thống bán tích cực chỉ có thể thay đổi độ nhớt của bộ giảm chấn, và không làm tăng độ cứng cho bộ phận đàn hồi.
Mặc dù bị hạn chế trong việc can thiệp vào hệ thống treo cũng như đệm cách dao động, nhưng hệ thống bán bán tích cực tốn kém ít chi phí và tiêu thụ năng lượng ít. Trong thời gian gần đây, nghiên cứu về hệ thống treo bán tích cực được liên tục phát triển để tạo ra hiệu 9 quả cao nhất, thu hẹp khoảng cách giữa các hệ thống đệm cách bán tích cực và hệ thống tích cực hoàn toàn. Điều khiển hệ giảm chấn thủy lực tích cực: hệ thống treo tích cực sử dụng các bộ chấp hành riêng biệt để tạo ra các lực đến từng bộ phận đàn hồi 1 cách độc lập ở mỗi bánh xe để cải thiện độ êm dịu chuyển động. Tuy nhiên, nhược điểm tính kinh tế của hệ thống cao.
Trong phân này chủ yếu các nhà nghiên cứu chỉ tập trung điều khiển tích cực lỗ tiết lưu của giảm chấn thủy lực. Tình hình nghiên cứu trong nước và nước ngoài Theo thống kê các báo cáo, tài liệu khoa học công bố nghiên cứu về lĩnh vực nghiên cứu ta có các công trình nghiên cứu trong nước và ngoài nước. Đối với nhà nghiên cứu trên thế giới Hiện nay, các nghiên cứu về dao động xe lu rung nói riêng và và các máy xây dựng nói chung chủ yếu tập trung vào nghiên cứu về hiệu quả đầm nén quả bánh lu, nhiều công trình đã đưa ra các giải pháp cho điều khiển đầm nén thông minh. Dưới đây là các công trình nghiên cứu chung về xe lu rung và máy xây dụng nói chung: Đối nghiên cứu hiệu quả rung động bánh lu những công trình nghiên cứu R.
von Felten, and Kuno Kaufmann[16], công trình này trình phươn pháp điều khiển thông minh rung bánh lu để đạt được mật độ nén theo yêu cầu; Công trình Patrick B. Gorman and Michael A. Mooney[17] trình bày các kết quả giám sát độ rung trong quá nén chặt của vật liệu nền đàn hồi. Kết quả đạt được cung cấp cho việc sử dụng hiệu quả giám sát thời gian thực nén chặt mặt nền của bánh lu; Công trình nghiên Norman W.
Facas và cộng sự [18]đưa ra mô hình quan hệ động học bánh lu với nến đất và đưa ra mối tương quan giữa mật độ nền của 10 các lớp đất nén với gia tốc rung xe lu rung. Từ đó dựa kết quả đo độ cứng với nền nén làm cơ sở để kiểm chứng tính đúng đắn của mô hình; Công trình nghiên cứu Paul J. van Susante và các công[19] đưa ra mô hình động lực quan hệ bánh lu và khung xe trước của xe lu rung bánh đơn. Từ đó phân tích đặc tính động lực quan hệ độ cứng của các lớp nén với tần số kích thích rung động của bánh lu; và vông trình nghiên cứu R.
von Felten and Kuno Kaufmann[20] trình bày phương nén thông minh của bánh lu. Kết quả nghiên cứu đưa ra cơ sở cho hệ thống điều khiển phản hồi linh hoạt của bánh lu. Công trình nghiên cứu Sergey Abramov Bài viết này mô tả một quy trình thiết kế mô phỏng nhằm đạt được hiệu quả cải thiện của hệ thống treo bán chủ động của xe. Các vấn đề liên quan đến thiết kế các loại xe có điều khiển skyhook.Công trình đã khảo sát với mô hình không gian của xe.Các giá trị bình phương gốc bình thường của gia tốc khối lượng và lực tải lốp được sử dụng để đánh giá mức độ thoải mái và khả năng xử lý của xe dựa trên năm cấu hình đường chuẩn được sử dụng trong các thử nghiệm công nghiệp Đối với nghiên cứu hiệu quả các hệ thống đệm cách đến độ êm dịu hoạt động của cabin cũng như người điều khiển, các công trình như công trình nghiên cứu Ario Kordestani và các cộng sự [21] đưa ra mô hình không gian của xe lu rung bánh đơn với 12 bậc tự, mô hình bao gồm hệ thống treo ghế ngồi người điều khiển, hệ thống đệm cách dao động cabin, hệ thống đệm cách dao động bánh lu và lốp xe.
Một thí nghiệm đo dao động toàn xe được tiến hành trên nền đàn hồi dẻo.