Luận văn thạc sĩ về giảm lắc khung chụp xếp dỡ container trong kỹ thuật máy và thiết bị xây dựng

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích kỹ thuật máy và thiết bị xây dựng nâng chuyền nghiên cứu giảm lắc khung chụp xếp dỡ container, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất

• Tác giả: Trần Minh Trung
• Người hướng dẫn: Ts. Lưu Thanh Tùng
• Trường học: Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị xây dựng
• Đề tài: Nghiên cứu giảm lắc khung chụp xếp dỡ container
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT
• MỤC LỤC
• CÁC KÍ TỰ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Tổng quan về thiết bị xếp dỡ container
• 1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng khử lắc cho khung chụp container
• 1.3. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.4. Mục tiêu của đề tài
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG CỦA KHUNG CHỤP CONTAINER TREO DƯỚI XE CON
• 2.1. Phân tích dao động của khung chụp container treo trên xe con
• 2.2. Mô hình con lắc đơn
• 2.3. Mô hình con lắc đôi
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN KHỬ LẮC CHO KHUNG CHỤP CONTAINER
• 3.1. Giảm lắc khung chụp khi di chuyển xe con
• 3.2. Giảm lắc bằng hệ thống cáp giằng
• 3.3. Nguyên lý hoạt động
• 3.4. Mô hình toán học tính toán cơ cấu
• 3.5. Kết luận
• 4. CHƯƠNG 4: THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA CƠ CẤU KHỬ LẮC MỚI
• 4.1. Thí nghiệm giảm lắc khung chụp trên cần trục mô hình
• 4.2. Thí nghiệm giảm lắc trên cần trục Quay-side
• 4.3. Các kết quả chính đã đạt được
• 4.4. Đề xuất các nghiên cứu tiếp theo
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC: MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM KHỬ LẮC

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về thiết bị xếp dỡ container, tình hình nghiên cứu và ứng dụng khử lắc trong lĩnh vực này. Lịch sử vận tải container bắt đầu từ đầu thế kỉ 19, với sự phát triển mạnh mẽ từ những năm 1937 khi container tiêu chuẩn ra đời. Các thiết bị xếp dỡ như cẩu bờ và cẩu bãi đã trở thành những công cụ không thể thiếu trong cảng biển. Việc sử dụng khung chụp tự động (spreader) giúp tăng hiệu quả trong quá trình xếp dỡ, nhưng cũng đặt ra thách thức về việc giảm thiểu dao động trong quá trình thao tác. Tình hình nghiên cứu hiện tại cho thấy nhiều phương pháp khử lắc đã được phát triển nhưng vẫn còn tồn tại hạn chế. Cần phải có những nghiên cứu sâu hơn để cải thiện hiệu suất và độ an toàn trong quá trình xếp dỡ.

1.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng khử lắc

Các nghiên cứu về khử lắc đã được thực hiện từ những năm 1993, với nhiều phương pháp khác nhau được áp dụng cho các thiết bị xếp dỡ container. Những phương pháp này bao gồm sơ đồ mắc cáp và cơ cấu nâng-hạ cứng, tuy nhiên, chúng chỉ có thể giảm thiểu dao động một phần. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc sử dụng hệ thống điều khiển hiện đại như PLC có thể cải thiện đáng kể khả năng khử lắc. Tuy nhiên, giá thành cao và độ phức tạp trong việc triển khai vẫn là những rào cản lớn. Đề tài này hướng tới việc phát triển một phương án khử lắc hiệu quả, phù hợp với các thiết bị xếp dỡ hiện có, nhằm nâng cao năng suất và độ an toàn trong quá trình thao tác.

II. Phân tích dao động của khung chụp container treo dưới xe con

Trong chương này, việc phân tích dao động của khung chụp container treo dưới xe con sẽ được thực hiện thông qua các mô hình toán học. Mô hình con lắc đơn và con lắc đôi sẽ được áp dụng để mô phỏng chuyển động lắc của tải treo dưới xe con. Phân tích này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về các lực tác động lên khung chụp mà còn giúp phát hiện các yếu tố ảnh hưởng đến dao động trong quá trình xếp dỡ. Cụ thể, lắc dọc và lắc ngang sẽ được xem xét, với lắc dọc là yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình thao tác. Việc tối ưu hóa các thông số như tốc độ, gia tốc và chiều dài cáp sẽ được thảo luận để giảm thiểu dao động và cải thiện hiệu suất của thiết bị.

2.1. Mô hình con lắc đơn

Mô hình con lắc đơn được xây dựng với giả định rằng tải nâng được treo trên một sợi dây dài l. Lực tác dụng lên tải gồm trọng lực và lực căng, từ đó áp dụng định luật 2 Newton để thiết lập phương trình chuyển động. Phân tích này cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách thức mà các yếu tố như lực căng và trọng lực tác động đến dao động của tải. Việc áp dụng các phương trình Lagrange cũng sẽ được thảo luận để xác định các điều kiện chuyển động cho tải nâng, từ đó đưa ra các giải pháp khử lắc hiệu quả hơn.

III. Phương án khử lắc cho khung chụp container

Chương này đề xuất một phương án khử lắc cho khung chụp container, tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số kỹ thuật như tốc độ nâng-hạ, vận tốc và gia tốc di chuyển xe con. Sự kết hợp giữa phân tích động lực học và sử dụng hệ thống cáp giằng được xem là giải pháp khả thi để giảm thiểu dao động. Phương pháp này không chỉ giúp tăng cường độ ổn định cho quá trình xếp dỡ mà còn giảm thiểu thời gian thao tác, từ đó nâng cao năng suất làm việc. Kết quả dự kiến từ phương án này sẽ được kiểm nghiệm qua các thí nghiệm thực tế để xác định hiệu quả của nó trong môi trường làm việc thực tế.

3.1. Giảm lắc bằng hệ thống cáp giằng

Hệ thống cáp giằng được thiết kế để tăng cường lực cản lắc và hỗ trợ trong việc khử lắc khi hàng bị lắc do ngoại lực tác động. Nguyên lý hoạt động của hệ thống này dựa trên việc tối ưu hóa lực căng và phân phối trọng lực, từ đó tạo ra một cấu trúc ổn định hơn cho khung chụp. Việc áp dụng mô hình toán học để tính toán lực căng cáp và các yếu tố liên quan sẽ được thảo luận chi tiết, nhằm đưa ra một phương pháp khử lắc hiệu quả và thực tiễn cho các thiết bị xếp dỡ container hiện nay.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của ngành vận tải và logistics, thiết bị xếp dỡ container đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao năng suất và hiệu quả khai thác cảng biển. Theo ước tính, các cảng container lớn trên thế giới xử lý hàng triệu TEU mỗi năm, đòi hỏi thiết bị xếp dỡ phải hoạt động chính xác và an toàn. Tuy nhiên, hiện tượng lắc của khung chụp container khi xếp dỡ gây ra nhiều khó khăn trong thao tác, làm giảm năng suất và tăng nguy cơ tai nạn. Vấn đề này trở nên cấp thiết khi chiều dài cáp nâng lớn, khiến biên độ dao động tăng cao, ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác và an toàn vận hành.

Luận văn thạc sĩ này tập trung nghiên cứu giảm lắc khung chụp xếp dỡ container, với mục tiêu phân tích đặc tính động lực học của khung chụp khi thao tác, xây dựng phương án khử lắc hiệu quả dựa trên tối ưu các thông số vận tốc, gia tốc và kích thước hình học, đồng thời kết hợp hệ thống cáp giằng để tăng lực cản lắc. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các loại cần trục xếp dỡ container phổ biến tại Việt Nam, trong khoảng thời gian từ năm 2011 đến 2012, với các thí nghiệm thực tế tại công ty Tân Cảng Sài Gòn.

Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc phát triển cơ sở lý thuyết và mô hình toán học cho cơ cấu giảm lắc, đồng thời mang lại giá trị thực tiễn lớn khi góp phần nâng cao năng suất xếp dỡ, giảm áp lực cho người vận hành và tăng độ an toàn cho thiết bị và con người trong quá trình vận hành.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai mô hình động lực học chính để phân tích dao động của khung chụp container:

1. Mô hình con lắc đơn: Mô hình này xem vật nâng (container và khung chụp) như một phần tử khối lượng m treo trên dây cáp dài l, chuyển động dao động quanh vị trí cân bằng. Phương trình vi phân chuyển động được xây dựng dựa trên định luật Newton và phương trình Lagrange, cho phép mô tả chính xác dao động lắc dọc theo phương chuyển động của xe con.

2. Mô hình con lắc đôi bốn khâu phẳng: Mô hình này tách khối lượng palăng cáp và tải nâng thành hai phần tử riêng biệt, liên kết bằng thanh cứng, phù hợp với trường hợp chiều dài cáp lớn và cấu trúc mắc cáp 4 khâu phẳng đặc trưng của cần trục xếp dỡ container. Phương trình Euler-Lagrange được sử dụng để xây dựng hệ phương trình phi tuyến mô tả dao động lắc ngang của tải.

Các khái niệm chính bao gồm: tần số dao động riêng, tần số giảm chấn, lực căng cáp, gia tốc và vận tốc di chuyển xe con, lực cản lắc do hệ thống cáp giằng. Ngoài ra, các thuật toán điều khiển dựa trên cảm biến gia tốc và PLC cũng được tham khảo để so sánh hiệu quả các phương án giảm lắc.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu thực nghiệm từ thí nghiệm trên mô hình cần trục và cần trục quay-side tại công ty Tân Cảng Sài Gòn, kết hợp với các phép tính toán mô phỏng trên phần mềm kỹ thuật. Cỡ mẫu thí nghiệm gồm nhiều lần chạy thử với các chế độ vận tốc và gia tốc khác nhau, nhằm đánh giá ảnh hưởng của từng thông số đến biên độ dao động.

Phương pháp phân tích sử dụng chủ yếu là giải các phương trình vi phân động lực học bằng phương pháp số, kết hợp phân tích đồ thị biểu diễn góc lệch, vận tốc, gia tốc theo thời gian. Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 8/2011 đến tháng 1/2012, bao gồm giai đoạn khảo sát, xây dựng mô hình, thiết kế phương án giảm lắc, thí nghiệm và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của vận tốc và gia tốc di chuyển xe con đến dao động lắc: Kết quả thí nghiệm cho thấy khi vận tốc nâng đạt khoảng 1.8 m/s và gia tốc khoảng 1.2 m/s², biên độ dao động lắc giảm nhanh hơn, giúp vật nâng ổn định sau thời gian ngắn. Tỉ số giữa vận tốc và tần số dao động (d/ω) càng lớn thì dao động càng nhanh bị dập tắt.

2. Chiều dài cáp nâng ảnh hưởng đến biên độ dao động: Với chiều dài cáp nhỏ hơn khoảng 3-4 m, biên độ dao động tăng vọt, gây khó khăn trong thao tác. Khi chiều dài cáp vượt quá ngưỡng này, dao động lắc giảm dần theo thời gian với tần số giảm chấn nhỏ hơn tần số riêng, giúp ổn định tải nhanh hơn.

3. Hiệu quả của hệ thống cáp giằng trong giảm lắc: Việc bổ sung hệ thống cáp giằng tạo lực cản lắc ngược chiều chuyển động lắc, giúp giảm biên độ dao động đáng kể. Thí nghiệm thực tế trên cần trục quay-side cho thấy biên độ dao động giảm hơn 30% so với phương án không sử dụng cáp giằng.

4. Phương án kết hợp tối ưu các thông số vận tốc, gia tốc và hệ thống cáp giằng: Phương án này cho kết quả giảm lắc vượt trội so với các phương pháp truyền thống, đồng thời phù hợp với các loại cần trục phổ biến hiện nay, không làm tăng đáng kể kích thước và chi phí thiết bị.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của dao động lắc là do lực quán tính khi xe con khởi động hoặc hãm phanh, gây ra chuyển động dao động quanh vị trí cân bằng. Việc lựa chọn vận tốc và gia tốc hợp lý giúp giảm thời gian và biên độ dao động, đồng thời tránh gây quá tải cho kết cấu cần trục. So với các nghiên cứu trước đây sử dụng hệ thống điều khiển PLC phức tạp và chi phí cao, phương án dựa trên tối ưu động lực học kết hợp cáp giằng mang lại giải pháp đơn giản, hiệu quả và dễ áp dụng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ thể hiện sự phụ thuộc của góc lệch tải theo thời gian, đồ thị biên độ dao động so với chiều dài cáp, và bảng so sánh hiệu quả giảm lắc giữa các phương án. Những kết quả này khẳng định tính khả thi và ưu việt của phương án đề xuất trong việc nâng cao năng suất và an toàn vận hành thiết bị xếp dỡ container.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu chế độ vận hành xe con: Điều chỉnh vận tốc nâng-hạ và gia tốc di chuyển xe con trong khoảng 1.5-1.8 m/s và 1.0-1.2 m/s² để giảm thiểu dao động lắc, áp dụng ngay trong vòng 6 tháng tới bởi bộ phận vận hành cảng.

2. Lắp đặt hệ thống cáp giằng giảm lắc: Triển khai thiết kế và lắp đặt hệ thống cáp giằng cho các cần trục container hiện có, ưu tiên các cần trục có chiều dài cáp nâng lớn, hoàn thành trong 12 tháng, do phòng kỹ thuật và bảo trì thực hiện.

3. Đào tạo nhân viên vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo về nguyên lý giảm lắc và vận hành thiết bị theo chế độ tối ưu, nhằm nâng cao nhận thức và kỹ năng, thực hiện định kỳ hàng năm bởi phòng đào tạo.

4. Nghiên cứu và phát triển tiếp theo: Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng các thuật toán điều khiển tự động kết hợp cảm biến để nâng cao hiệu quả giảm lắc, đặc biệt cho các thiết bị xếp dỡ container tự động không người lái, dự kiến triển khai trong 2 năm tới bởi nhóm nghiên cứu kỹ thuật máy.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế cần trục và thiết bị xếp dỡ: Giúp hiểu rõ cơ sở lý thuyết và mô hình động lực học để thiết kế các cơ cấu giảm lắc hiệu quả, nâng cao chất lượng sản phẩm.

2. Nhân viên vận hành cảng và cần trục: Nắm bắt các phương pháp vận hành tối ưu nhằm giảm dao động lắc, tăng độ an toàn và năng suất làm việc.

3. Nhà quản lý cảng và logistics: Đánh giá hiệu quả đầu tư và vận hành thiết bị, từ đó xây dựng chính sách bảo trì và nâng cấp phù hợp.

4. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật cơ khí, tự động hóa: Tham khảo mô hình toán học, phương pháp phân tích và kết quả thực nghiệm để phát triển nghiên cứu sâu hơn về giảm lắc và điều khiển thiết bị nâng hạ.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương án giảm lắc này có áp dụng được cho tất cả các loại cần trục không?
   Phương án chủ yếu phù hợp với các cần trục xếp dỡ container phổ biến có chiều dài cáp nâng lớn, như cẩu bờ và cẩu bãi. Với các cần trục nhỏ hoặc có chiều cao nâng hạn chế, cần điều chỉnh thiết kế phù hợp.

2. Hệ thống cáp giằng có làm tăng chi phí và trọng lượng thiết bị không?
   Hệ thống cáp giằng được thiết kế tối ưu để không làm tăng đáng kể trọng lượng và chi phí, đồng thời dễ dàng lắp đặt trên các cần trục hiện có, mang lại hiệu quả giảm lắc rõ rệt.

3. Có thể áp dụng phương pháp điều khiển tự động để giảm lắc không?
   Có thể, tuy nhiên các hệ thống điều khiển tự động thường phức tạp và chi phí cao, phù hợp với thiết bị không người lái. Phương án nghiên cứu trong luận văn tập trung vào giải pháp cơ học đơn giản, hiệu quả cho thiết bị có người lái.

4. Thời gian để tải ổn định sau khi khởi động xe con là bao lâu?
   Theo thí nghiệm, với vận tốc và gia tốc tối ưu, thời gian để dao động lắc giảm xuống mức an toàn thường dưới 5 giây, giúp tăng tốc độ thao tác xếp dỡ.

5. Phương án này có ảnh hưởng đến độ bền của cần trục không?
   Việc giảm lắc giúp giảm ứng suất dao động trên kết cấu, từ đó tăng độ bền và tuổi thọ của cần trục, đồng thời nâng cao an toàn vận hành.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công mô hình động lực học con lắc đơn và con lắc đôi bốn khâu phẳng để phân tích dao động lắc của khung chụp container.
• Phương án giảm lắc kết hợp tối ưu vận tốc, gia tốc di chuyển xe con và hệ thống cáp giằng cho hiệu quả vượt trội so với các phương pháp truyền thống.
• Thí nghiệm thực tế tại công ty Tân Cảng Sài Gòn chứng minh biên độ dao động giảm hơn 30%, thời gian ổn định tải nhanh dưới 5 giây.
• Giải pháp phù hợp với các cần trục phổ biến hiện nay, dễ dàng áp dụng và nâng cao năng suất, an toàn vận hành.
• Đề xuất triển khai áp dụng trong 12 tháng tới và nghiên cứu mở rộng cho thiết bị tự động không người lái.

Để nâng cao hiệu quả khai thác thiết bị xếp dỡ container, các đơn vị vận hành và quản lý cần phối hợp triển khai các giải pháp giảm lắc đã đề xuất. Hành động ngay hôm nay sẽ góp phần nâng cao năng suất và an toàn trong ngành logistics hiện đại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ----------------------- TRẦN MINH TRUNG CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ XÂY DỰNG- NÂNG CHUYỂN LUẬN VĂN THẠC SỸ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 06/2011 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học: Giảngviên, tiến sĩ Lưu Thanh Tùng. Cán bộ chấm nhận xét 1: (ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ kí) Họ tên cán bộ chấm nhận xét 1:……………………………………. Cán bộ chấm nhận xét 2: (ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ kí) Họ tên cán bộ chấm nhận xét 2:…………………………………….

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày …. ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN MINH TRUNG MSHV: 10300438 Ngày, tháng, năm sinh: 15/08/1982 Nơi sinh: Bắc Ninh Chuyên ngành: KT máy và TBXD-NC Mã số : I. TÊN ĐỀ TÀI: « Nghiên cứu giảm lắc khung chụp xếp dỡ container » II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm hiểu về tình hình nghiên cứu việc giảm lắc khung chụp xếp dỡ container - Phân tích dao động của tải treo dưới xe con, xây dựng phương trình vi phân mô tả chuyển động của tải, từ đó đưa ra các nhận xét cho phương án khử lắc.

- Đưa ra phương án khử lắc, phân tích và tính toán cụ thể để xác định khả năng khử lắc của phương án. - Tiến hành thí nghiệm để chứng minh khả năng khử lắc của phương án đã đưa ra. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 29/08/2011 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/01/2012 V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : Giảng viên, tiến sĩ Lưu Thanh Tùng Tp. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) TS. Lưu Thanh Tùng TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ (Họ tên và chữ ký) NGHIÊN CỨU GIẢM LẮC KHUNG CHỤP XẾP DỠ CONTAINER LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các kết quả trình bày trong cuốn luận văn này là của bản thân thực hiện, chƣa đƣợc sử dụng cho bất kỳ một khóa luận tốt nghiệp nào khác. Theo hiểu biết cá nhân, chƣa có tài liệu khoa học nào tƣơng tự đƣợc công bố, trừ những thông tin tham khảo đƣợc trích dẫn.

Trần Minh Trung Tháng 06 năm 2011 HVTH: Ks. Trần Minh Trung. Ms: 10300438 HDKH: Ts. Lưu Thanh Tùng 1 NGHIÊN CỨU GIẢM LẮC KHUNG CHỤP XẾP DỠ CONTAINER LỜI CÁM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hƣớng dẫn khoa học của tôi, Tiến sỹ Lưu Thanh Tùng, ngƣời đã tận tình chỉ bảo, động viên và giúp đỡ cho tôi rất nhiều trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp.

Tôi cũng xin cám ơn công ty Tân Cảng Sài Gòn đã tạo điều kiện để tôi tham gia và hoàn thành khóa học này, cảm ơn các đồng nghiệp, các kỹ thuật viên phòng kĩ thuật của công ty, các chú bác trong phân xƣởng gia công cơ khí đã giúp đỡ tôi trong việc thực hiện các thí nghiệm của đề tài này. Lòng biết ơn chân thành tôi xin bày tỏ tới gia đình của tôi vì tất cả những gì mà gia đình đã dành cho tôi, cảm ơn mẹ đã luôn ủng hộ và động viên tôi tham gia khóa học này. Cuối cùng, tôi xin cám ơn các thầy cô giáo, các bạn bè từ trƣờng Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh đã hỗ trợ và giúp đỡ trong suốt thời gian học tập của tôi. Trần Minh Trung.

Ms: 10300438 HDKH: Ts. Lưu Thanh Tùng 2 NGHIÊN CỨU GIẢM LẮC KHUNG CHỤP XẾP DỠ CONTAINER TÓM TẮT Qua việc phân tích nguyên lý làm việc của cần trục khi thao tác xếp dỡ, nghiên cứu đặc tính động lực học chuyển động lắc của hàng, một phƣơng án khử lắc mới cải tiến đã dƣợc thiết kế và thử nghiệm và cho ra kết quả tích cực hơn hẳn các phƣơng án khử lắc trƣớc đây. Phƣơng án này đáp ứng đƣợc yêu cầu chống lắc khi di chuyển xe con và khử lắc nhanh khi hàng bị lắc. Phƣơng án khử lắc mới dựa trên việc phân tích động lực học để tối ƣu các thông số nhƣ vận tốc, gia tốc, thời gian thay đổi vận tốc, gia tốc xe con, tối ƣu các thông số kích thƣớc hình học,.Kết hợp với việc sử dụng hệ thống cáp giằng để tăng lực cản lắc và khử lắc khi hàng bị lắc do ngoại lực tác động.

Trần Minh Trung. Ms: 10300438 HDKH: Ts. Lưu Thanh Tùng 3 NGHIÊN CỨU GIẢM LẮC KHUNG CHỤP XẾP DỠ CONTAINER MỤC LỤC Lời cam đoan …………………………………………………………………. 1 Lời cảm ơn …………………………………………………………………… 2 Tóm tắt ……………………………………………………………………….

3 Mục lục …………………………………………………………………………4 Các kí tự viết tắt ………………………………………………………….…… 6 Danh mục các hình ảnh ………………………………………………….…… 7 Chƣơng 1: GIỚI THIỆU ……………………………………………………… 10 1. Tổng quan về thiết bị xếp dỡ container …………………………… 10 1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng khử lắc cho khung chụp container 12 1. Tính cấp thiết của đề tài …………………………………………… 17 1.

Mục tiêu của đề tài …………………………………………………. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ………………… 17 Chƣơng 2: PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG CỦA KHUNG CHỤP CONTAINER TREO DƢỚI XE CON ……………………………………………………… 19 2. Phân tích dao động của khung chụp container treo trên xe con … 20 2. Mô hình con lắc đơn ………………………………………….

Mô hình con lắc đôi …………………………………………… 23 HVTH: Ks. Trần Minh Trung. Ms: 10300438 HDKH: Ts. Lưu Thanh Tùng 4 NGHIÊN CỨU GIẢM LẮC KHUNG CHỤP XẾP DỠ CONTAINER 2.

Mô hình tính toán dao động khi di chuyển xe con có treo hàng trên cáp ……………………………………………………………………. Mô hình con lắc đôi bốn khâu phẳng ………………………… 34 Chƣơng 3. PHƢƠNG ÁN KHỬ LẮC CHO KHUNG CHỤP CONTAINER 40 3. Giảm lắc khung chụp khi di chuyển xe con ……………………….

Giảm lắc bằng hệ thống cáp giằng ……………………. Nguyên lý hoạt động ………………………………………… 47 3. Mô hình toán học tính toán cơ cấu …………………………. Kết luận ……………………………………………………… 55 Chƣơng 4.

THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA CƠ CẤU KHỬ LẮC MỚI …………………………………………………………………………. Thí nghiệm giảm lắc khung chụp trên cần trục mô hình …………. Thí nghiệm giảm lắc trên cần trục Quay-side ……………………. Các kết quả chính đã đạt đƣợc …………………………………….

Đề xuất các nghiên cứu tiếp theo …………………………………. 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………. 69 Phụ lục: MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM KHỬ LẮC ……………. Trần Minh Trung.

Ms: 10300438 HDKH: Ts. Lưu Thanh Tùng 5 NGHIÊN CỨU GIẢM LẮC KHUNG CHỤP XẾP DỠ CONTAINER CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT PLC Thiết bị điều khiển lập trình (Programmable Logic Controller) LVDT Thiết bị đo chuyển vị tuyến tính (Linear Variable Displacement Transducer) Cont Thùng hàng tiêu chuẩn (container) Trolley Di chuyển xe con Travel Di chuyển cẩu RTG Rubber Tyred Gantry Crane HVTH: Ks. Trần Minh Trung. Ms: 10300438 HDKH: Ts.

Lưu Thanh Tùng 6 NGHIÊN CỨU GIẢM LẮC KHUNG CHỤP XẾP DỠ CONTAINER DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cẩu bờ xếp dỡ container (Container Quay-Crane) …………… .2 Cẩu bãi xếp dỡ container (Container Stacking-Crane) ………… .3 Khung chụp container tự động (spreader) …………………….4 Sơ đồ mắc cáp cơ cấu nâng của Yuso Shimizu năm 1993 ……13 Hình 1.5 Sơ đồ mắc cáp cân bằng của Enoko năm 2001 …………………13 Hình1.6 Nghiên cứu khử lắc cho cẩu bơ Quay-Crane của Shuji Hasegawa năm 1996 ……………………………………………………… 14 Hình 1.7 Cơ cấu nâng của Rail-Mounted Gantry Cranes ………………… 14 Hình 1.8 Giải thuật khử lắc cho khung chụp container của JoukoVirkkunen năm 1992 ……………………………………………………….9 Phƣơng pháp xác định dao động lắc khung chụp của Alois Recktenwald năm 2010 ………………………………………….1 Đặc điểm cấu tạo cần trục xếp dỡ container …………………….2 Vật nâng treo trên xe con ……………………………………….3 Mô hình dao động của tải dạng con lắc đơn …………………… 21 Hình 2.4 Dao động vật nâng khi chiều dài cáp treo lớn ………………… 24 Hình 2.5 Mô hình dao động của tải dạng con lắc đơn …………………….6 Sơ đồ tính toán dao động của hàng treo trên cáp khi di chuyển xe con ……………………………………………………………….7 Đồ thị x2(t) khi Pdu= const …………………………………… 34 HVTH: Ks. Trần Minh Trung. Ms: 10300438 HDKH: Ts. Lưu Thanh Tùng 7 NGHIÊN CỨU GIẢM LẮC KHUNG CHỤP XẾP DỠ CONTAINER Hình 2.8 Cần trục xếp dỡ container với sơ đồ cáp 4 khâu phẳng ……… 35 Hình 2.9 Sơ đồ con lắc đôi bốn khâu phẳng …………………………… 36 Hình 3.1 Dao động vật nâng trong quá trình khởi động và hãm phanh … 41 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của dao động vào …………….3 Đồ thị biểu diễn sự phụ thộc của vào L ……………………….4 Đồ thị biểu diễn góc lệch của tải theo thời gian ……………… 44 Hình 3.5 Sơ đồ cơ cấu khử lắc bằng cáp giằng ………………………… 46 Hình 3.6 Torque motor với tốc độ quay thay đổi theo tải……………… 47 Hình 3.7 Cấu tạo phanh điện thƣờng đóng…………………………….8 Torque brake dùng trong cơ cấu khử lắc …………………….9 Cảm biến tiệm cận phát hiện trùng cáp ……………………… 49 Hình 3.10 Mô hình tính toán cơ cấu khử lắc …………………………….11 Sơ đồ tính lực căng cáp giằng ………………………………… 51 Hình 3.12 Sơ đồ tính cơ cấu giảm lắc …………………………………….13 Dao động tắt dần của vật nâng ……………………………….14 Ảnh hƣởng của lực cản tới dao động vật nâng ……………….1 Mô hình thí nghiệm giảm lắc khung chụp container ………… 58 Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn kết quả thí nghiệm khử lắc bằng cáp giằng …60 Hình 4.3 Cần trục thí nghiệm của công ty Tân Cảng ………………….4 Sơ đồ mô tả thí nghiệm khử lắc trên cần trục ………………… 62 Hình 4.5 Các thiết bị thí nghiệm trên cần trục ………………………… 63 HVTH: Ks.

Trần Minh Trung. Ms: 10300438 HDKH: Ts. Lưu Thanh Tùng 8 NGHIÊN CỨU GIẢM LẮC KHUNG CHỤP XẾP DỠ CONTAINER Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn thời gian gia tốc xe con …………………….7 Kết quả thí nghiệm khử lắc trên cần trục Quay-side ………. Trần Minh Trung.

Ms: 10300438 HDKH: Ts. Lưu Thanh Tùng 9 NGHIÊN CỨU GIẢM LẮC KHUNG CHỤP XẾP DỠ CONTAINER Chƣơng 1 GIỚI THIỆU Chƣơng này sẽ giới thiệu một cách tổng quát về thiết bị xếp dỡ container, tình hình nghiên cứu và ứng dụng khử lắc trong và ngoài nƣớc, cơ sở lý luận và tính cần thiết thực hiện đề tài nghiên cứu, các mục tiêu và tóm tắt các kết quả đạt đƣợc. Phần cuối cùng là trình bày cấu trúc của luận văn. Tổng quan về thiết bị xếp dỡ container.

Lịch sử vận tải container có thể nói bắt đầu từ đầu thế kỉ 19 khi quân đội Mỹ sử dụng các container (chƣa tiêu chuẩn hóa) để vận chuyển hàng quân sự tới các chiến trƣờng châu Âu trong Chiến tranh thế giới thứ nhất. Tuy nhiên, sự ra đời của container tiêu chuẩn đƣợc sử dụng phổ biến ngày nay đƣợc cho là bắt đầu từ năm 1937 khi Malcolm McLean, khi đó còn là một lái xe ngƣời Mỹ, nghĩ ra cách thức sử dụng các thùng xe tải vận chuyển nhƣ những công cụ chứa hàng trên biển.