Luận án Nghiên cứu xác định các thông số kỹ thuật hợp lý của bộ công tác máy khoan cọc nhồi kiểu gầu xoay do Việt Nam chế tạo

ong đường ống cao áp, Pa; 
Hệ số tổn thất lưu lượng ở động cơ thủy lực 1 được xác định: 
 rd1 =
Vd1.[nd1].(1−ηd1)
[pd1]
, (m3/s)/Pa 
Với: 
 [nd1]: Số vòng quay danh nghĩa của động cơ thủy lực 1, vòng/s; 
 [pd1]: Áp suất danh nghĩa của động cơ thủy lực 1, Pa; 
 ηd1: Hiệu suất thể tích của động cơ thủy lực 1; 
0 X(t) 1 
47 
 Vd1: Lưu lượng riêng của động cơ thủy lực 1, m
3/vòng; 
 Lưu lượng dầu làm biến dạng đường ống: 
 QE = Ea.
dpa
dt
 m3/s (2.7) 
Với: Ea : Biến dạng đàn hồi trong đường ống cao áp [69]: 
 Ea =
Vc
Ec
+ 
Vkl
Ekl
 , m3/Pa 
 Vc: Thể tích dầu công tác trong đường ống dẫn bằng cao su, m3; 
 Vkl: Thể tích dầu công tác trong đường ống dẫn bằng kim loại, m3; 
 Ec: Mô đun biến dạng đàn hồi của đường ống dẫn bằng cao su, Pa; 
 Ekl: Mô đun biến dạng đàn hồi của đường ống dẫn bằng kim loại, Pa. 
Thể tích dầu công tác trong đường ống dẫn bằng cao su được xác định như sau: 
 Vc = lc.
π.dc
2
4
, m3 
Với: dc : Đường kính trong của ống dẫn dầu bằng cao su, m; 
 lc : Chiều dài đường ống dẫn dầu bằng cao su, m; 
Thể tích dầu công tác trong đường ống dẫn bằng kim loại được xác định như sau: 
 Vkl = lkl.
π.dkl
2
4
, m3 
Với: dkl : Đường kính trong của ống dẫn dầu bằng kim loại, m; 
 lkl : Chiều dài đường ống dẫn dầu bằng kim loại, m; 
Lưu lượng dầu qua van an toàn tổng: 
 Qat = (pa − pat). kat, m
3/s (2.8) 
Nếu (pa − pat) ≥ 0 thì Qat = (pa − pat). kat, ngược lại Qat = 0 
Với: pat: Áp suất cài đặt của van an toàn, Pa; 
 kat: Hệ số lưu lượng qua van an toàn, m3/s. 
Lưu lượng dầu qua van an toàn thứ cấp Qc: 
 Qc = ( pa -pc ).kc , m3/s (2.9) 
Nếu (pa − pc) ≥ 0 thì Qc = (pa − pc). kc, ngược lại Qc = 0 
Với: pc: Áp suất cài đặt của van an toàn thứ cấp, Pa; 
 kc: Hệ số lưu lượng qua van an toàn thứ cấp, m3/s; 
Thay các biểu thức (2.3), (2.4), (2.5), (2.6), (2.7), (2.8), (2.9) vào biểu thức (2.2) ta 
có: 
48 
Ea.
dpa
dt
= Vb1. nb1. X(t) −
1
2
(pa − pc). Kc −
Vb1. [nb1]. (1 − ηb1)
[pb1]
. pa
− Vd1. nd1 −
Vd1[nd1](1 − ηd1)
[pd1]
. pa −
1
2
(pa − pat). Kat 
(2.10) 
b. Phương trình cân bằng mô men: 
Mqt1 = Md1 − Mms1 − Mc1 (2.11) 
Với: Mqt1: Mô men quán tính của động cơ thủy lực 1, N.m; 
 Md1: Mô men dẫn động trên trục động cơ thủy lực 1, N.m; 
 Mms1: Mô men ma sát nhớt trong hệ thống thủy lực 1, N.m; 
 Mc1: Mô men cản chuyển động quay trên trục của động cơ thủy lực 1, N.m. 
Các đại lượng trong (2.11) được xác định như sau: 
Mô men quán tính của động cơ thủy lực 1: 
Mqt1 = Jm1
dnd1
dt
 , N.m (2.12) 
Với Jm1 là mô men quán tính quy dẫn của hệ lên trục của động cơ thủy lực 1, kg.m2. 
 Mô men dẫn động trên trục động cơ thủy lực 1: 
 Md1 = Vd1
pa
2π
 , N.m (2.13) 
Mô men ma sát nhớt trong hệ thống thủy lực: 
 Mms1 = f. nd1, N.m (2.14) 
Với fn là hệ số ma sát nhớt và được xác định như sau, [69] : 
fn1 =
Vd1. [pd1]. (1 − ηc1ηh1ηd1)
2π[nd1]
 ηc1 : Hiệu suất cơ khí của động cơ thủy lực 1; 
 ηh1 : Hiệu suất cơ khí của bộ truyền động; 
 ηd1 : Hiệu suất thể tích của động cơ thủy lực 1. 
Mô men cản trên trục động cơ thủy lực 1: 
Mc1 =
Mc
2. i2. η
Với: 
 Mc: Mô men cản chuyển động quay trên gầu khoan được xác định thông qua đo 
đạc thực nghiệm, (Mục 4.7.2.2.b Chương 4), N.m; 
49 
 i2: Tỷ số truyền của bộ truyền hộp giảm tốc và bộ truyền bánh răng, Phụ lục 1; 
 i2 = ihgt.ibr 
 ight: tỷ số truyền của hộp giảm tốc; 
 ibr: tỷ số truyền bộ truyền bánh răng; 
 : Hiệu suất của bộ truyền. 
Thay các biểu thức (2.12), (2.13), (2.14) vào biểu thức (2.11) ta có: 
Jm1.
dnd1
dt
= Vd1.
pa
2π
−
Vd1. [pd1]. (1 − ηc1ηh1ηd1)
2π. [nd1]
. nd1 − Mc1 (2.15) 
Vậy hệ phương trình vi phân mô tả hoạt động của hệ thống TĐTL dẫn động động cơ 
thủy lực quay mâm khoan như sau: 
Ea.
dpa
dt
= Vb1. nb1. X(t) −
1
2
(pa − pc). Kc −
Vb1.[nb1].(1−ηb1)
[Pb1]
. pa − Vd1. nd1 −
Vd1.[nd1].(1−ηd1)
[pd1]
. pa −
1
2
(pa − pat). Kat
Jm1.
dnd1
dt
= Vd1.
pa
2π
−
Vd1.[pd1].(1−ηc1ηh1ηd1)
2π.[nd1]
. nd1 − Mc1
 (2.16) 
2.2.1.3. Ứng dụng Matlab – Simulink giải phương trình chuyển động 
Qua nghiên cứu và tìm hiểu, NCS lựa chọn phần mềm MATLAB SIMULINK 
để xây dựng chương trình tính toán mô phỏng ĐLH của hệ. MATLAB (Matrix 
Laboratory) là một phần mềm khoa học được thiết kế để cung cấp việc tính toán số 
và hiển thị đồ họa bằng ngôn ngữ lập trình cấp cao. MATLAB cung cấp các tính năng 
tương tác cho phép người sử dụng thao tác dữ liệu linh hoạt dưới dạng mảng ma trận 
để tính toán và quan sát. 
Simulink là một công cụ trong Matlab dùng để mô phỏng và phân tích các hệ 
thống động với môi trường giao diện sử dụng bằng đồ họa [31]. Việc xây dựng mô 
hình được đơn giản hóa bằng các hoạt động nhấp chuột và kéo thả. Simulink bao gồm 
một bộ thư viện khối với các hộp công cụ toàn diện cho cả việc phân tích tuyến tính 
và phi tuyến. Simulink là một phần quan trọng của Matlab và có thể dễ dàng chuyển 
đổi qua lại trong quá trình phân tích, và vì vậy người dùng có thể tận dụng được ưu 
thế của cả hai môi trường. 
Để nghiên cứu khảo sát đánh giá các thông số ĐLH của hệ TĐTL dẫn động động 
cơ thủy lực quay mâm khoan trên MKCN kiểu gầu xoay, tiến hành tính toán xác định 
các thông số đầu vào của bài toán, kết quả tính toán thu được như trong Bảng 2.1. Chi 
tiết về kết quả tính toán được trình bày trong Phụ lục 1 của luận án. 
50 
Bảng 2.1. Bảng các thông số chạy chương trình mô phỏng của động cơ thủy lực 1 
quay mâm khoan 
TT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị 
 Bơm thủy lực số 1 
1 Lưu lượng riêng của bơm thủy lực số 1 Vb1 m3/vòng 0,000071 
2 
Số vòng quay danh nghĩa của bơm thủy 
lực số 1 
[nb1] vòng/s 36,67 
3 Áp suất danh nghĩa của bơm thủy lực số 1 [pb1] Pa 3.107 
4 Hệ số điều chỉnh lưu lượng bơm X(t) - 0 – 1 
 Động cơ thủy lực số 1 
5 Lưu lượng riêng của động cơ thủy lực số 1 Vd1 m3/vòng 0,00009 
6 
Số vòng quay danh nghĩa của động cơ thủy 
lực số 1 
[nd1] vòng/s 55 
7 
Áp suất danh nghĩa của động cơ thủy lực 
số 1 
[pd1] Pa 3.107 
 Van an toàn 
8 Áp suất van an toàn tổng pat Pa 2,8.107 
9 Áp suất van an toàn pa Pa 2,5.107 
 Đường ống dẫn dầu thủy lực 
10 Chiều dài đường ống bằng cao su lc m 7,5 
11 Chiều dài đường ống bằng kim loại lkl m 3,0 
12 Đường kính trong của đường ống cao su dc m 0,03175 
13 Đường kính trong của đường ống kim loại dkl m 0,03175 
14 
Mô đun biến dạng đàn hồi của đường ống 
cao su 
Ec MPa 0,21.106 
15 
Mô đun biến dạng đàn hồi của đường ống 
kim loại 
Ekl MPa 0,09.106 
16 Chiều dày của đường ống cao su cδ m 0,006 
17 Chiều dày của đường ống kim loại klδ m 0,004 
 Các thông số khác 
18 Mô đun biến dạng đàn hồi của dầu công tác Elq MPa 150 
19 Tỷ số truyền của hộp giảm tốc ir - 25 
20 Tỷ số truyền của bộ truyền động cuối irw - 4 
51 
21 
Mô men quán tính của các phần tử quay quy 
dẫn về trục quay của động cơ thủy lực 1 
 Jm1 Kg.m2 0,093 
Sơ đồ mô men cản cho như Hình 2.4 dưới đây: 
Hình 2.4. Sơ đồ mô men cản thay đổi theo thời gian ứng với tầng địa chất sét 
pha màu xám nâu trạng thái dẻo mềm 
2.2.1.4. Chương trình chạy mô phỏng động lực học động cơ thủy lực dẫn động mâm 
khoan 
Xây dựng chương trình, xác lập được sơ đồ khối bài toán biểu thị như trên Hình 
2.5 dưới đây: 
Hình 2.5. Sơ đồ khối của chương trình mô phỏng động cơ thủy lực quay mâm khoan 
2.2.1.5. Kết quả chạy chương trình mô phỏng 
52 
Sau khi chạy chương trình thu được các kết quả như sau: 
Hình 2.6. Áp suất dầu trong khoang cao áp của động cơ thủy lực dẫn động mâm khoan 
Hình 2.7. Vận tốc góc của động cơ thủy lực dẫn động mâm khoan 
Hình 2.8. Tổng công suất của động cơ thủy lực dẫn động mâm khoan 
53 
Hình 2.9. Tổng lưu lượng dầu cung cấp cho động cơ thủy lực dẫn động mâm khoan 
Hình 2.10. Số vòng quay của mâm khoan 
Nhận xét: Với các kết quả nhận được sau khi chạy chương trình mô phỏng có 
thể thấy rằng, các thông số ĐLH thay đổi nhiều trong giai đoạn khởi động hoặc 
khi lực cản tác dụng vào gầu khoan thay đổi, sau đó bình ổn về giá trị trung bình 
của nó, cụ thể như sau: 
- Áp suất trong mạch cao áp thay đổi phụ thuộc vào sự thay đổi của mômen cản, 
áp suất động lớn nhất là 80.105 Pa. (Hình 2.6). 
- Tổng công suất của động cơ thủy lực dẫn động mâm khoan dao động trong 
khoản từ 16 ÷30 Kw, (Hình 2.8). 
- Tổng lưu lượng dầu cung cấp cho động cơ thủy lực dẫn động mâm khoan thay 
đổi theo thời gian với giá trị lớn nhất 342 lít/phút tại thời điểm 0,5s khi khởi động, 
lưu lượng đạt giá trị trung bình 236 lít/phút, (Hình 2.9). 
- Số vòng quay của mâm khoan thay đổi theo thời gian, giá trị lớn nhất 17,4 
vòng/phút tại thời điểm 0,5s khi khởi động và đạt giá trị trung bình 12 vòng/phút, 
(Hình 2.10). 
54 
2.2.2. Nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thuỷ lực ép mâm khoan 
Từ sơ đồ hệ thống thủy lực dẫn động chung cho MKCN lắp trên cần trục bánh 
xích Hitachi CX500 ở Hình 2.1 ta có sơ đồ mạch thủy lực của hệ thống xi lanh thuỷ 
lực ép mâm khoan được biểu diễn như Hình 2.11 dưới đây: 
Hình 2.11. Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực của xi lanh ép mâm khoan 
1 - Động cơ Diezel; 2, 3 - Bơm thủy lực; 4 -Bơm điều khiển; 
5 - Van phân phối chính; 6 - Xi lanh ép mâm khoan. 
Nguyên lý làm việc: Động cơ Diezel (1) dẫn động bơm dầu (3) tạo ra dòng dầu 
có áp suất cao cung cấp cho hai xi lanh thủy lực (6) ép mâm khoan. Khi van (5) ở 
trạng thái đóng, dầu quay trở về thùng, khi van (5) mở, dầu cao áp được cung cấp cho 
2 xi lanh tác động ép mâm khoan đi xuống. Để đảm bảo an toàn cho xi lanh ép mâm 
khoan trong mạch có sử dụng các van an toàn. 
2.2.2.1. Xây dựng mô hình động lực học hệ thống xi lanh thủy lực khi ép mâm khoan 
Khi ép mâm khoan đi xuống, dầu áp suất cao sẽ được cung cấp cho xi lanh ép, 
nhờ vậy xi lanh thủy lực duỗi ra để ép mâm khoan. Quá trình ép không diễn ra liên 
tục mà chỉ khi bị kẹt, người lái mới cho xi lanh ép làm việc trong thời gian ngắn 
để gầu thoát qua khỏi điểm kẹt hoặc khi gặp lớp đất cứng, người lái kết hợp cho 
P4P3P2P1
55 
động cơ thủy lực dẫn động mâm khoan kết hợp với ép xi lanh để tăng cường hiệu 
quả cắt đất. 
Để xây dựng mô hình ĐLH, cần sử dụng các giả thiết như sau [10], [17]: 
- Không xét quá trình tạo sóng trong ống thủy lực; 
- Van an toàn được coi như khâu không tuyến tính và không quán tính; 
- Lực cản nội ma sát của xi lanh thủy lực được tính đến thông qua hiệu suất 
cơ khí ηc; 
- Mô đun dầu đàn hồi của các ống dẫn không phụ thuộc vào áp suất trong hệ 
thống; 
- Tổn thất năng lượng trong hệ thống được tính thông qua ma sát nhớt, ma 
sát khô và mất mát thể tích của bơm thủy lực; 
- Không xét đến quán tính của dầu trong quá trình hệ thống thủy lực làm 
việc; 
- Các thông số kỹ thuật của dầu (trọng lượng riêng, độ nhớt, mô đun đàn 
hồi) được coi là hằng số; 
- Tổn thất lưu lượng của bơm thủy lực trong giới hạn chế độ làm việc tỷ lệ 
với áp suất trong đường ống; 
- Không xét tới ảnh hưởng của rò rỉ trong các khoang của xi lanh; 
- Lực ma sát ở van an toàn là nhỏ nên bỏ qua; 
- Chưa xét đến ảnh hưởng của van tiết lưu; 
- Không xét đển ảnh hưởng của van phân phối trong quá trình làm việc; 
- Coi lực cản đất tác dụng vào xi lanh là hằng số; 
- Hai xi lanh thủy lực ép mâm khoan giống nhau. 
Từ sơ đồ hệ thống thủy lực dẫn động xi lanh ép mâm khoan đã mô tả ở trên, 
xây dựng được mô hình ĐLH xi lanh ép mâm khoan như sau: 
56 
Hình 2.12. Mô hình nghiên cứu động lực học xi lanh thuỷ lực ép mâm khoan 
Trong đó: 
Vb: Lưu lượng riêng của bơm số 3, m3/vòng; 
nb: Số vòng quay của trục bơm số 3, vòng/s; 
rb: Hệ số tổn thất lưu lượng ở bơm thủy lực số 3, (m3/s)/Pa; 
pa: Áp suất của dầu công tác trong nhánh cao áp của xi lanh, Pa; 
pt: Áp suất của dầu công tác trong nhánh thấp áp của xi lanh, Pa; 
pat: Áp suất cài đặt của van an toàn, Pa; 
Ea: Biến dạng đàn hồi trong đường ống cao áp, m3/Pa; 
Qb: Lưu lượng của bơm số 3, m3/s; 
Qxl: Lưu lượng cần thiết cung cấp cho xi lanh, m3/s; 
Qat: Lưu lượng dầu qua van an toàn, m3/s; 
Fc: Tổng lực cản quy dẫn về cán xi lanh trong quá trình làm việc, N. 
2.2.2.2. Thiết lập phương trình chuyển động 
NCS sử dụng định luật bảo toàn năng lượng, viết cho phương trình dòng chảy liên 
tục của dầu công tác trong các đường ống và phương trình cân bằng lực. Xét cho trường 
hợp khi gầu khoan bị kẹt, cần ép xi lanh để gầu khoan thoát qua điểm kẹt. 
a) Phương trình dòng chảy liên tục trong đường ống cao áp: 
 Qb = QE + Qrb + Qxl + Qat 
Suy ra: QE = Qb - Qrb - Qxl - Qat (2.17) 
Các đại lượng trong (2.17) được xác định như sau: 
mqd
qe
Fqt
D
d
Qb
pt
Qxl
Qt
Ea pa
M
pat
Qat
rb
Vb
P
pt
pa
T
A B
nb
D
d
A1
A2
Fc
57 
Lưu lượng lý thuyết của bơm: 
 Qb= Vb.nb.X(t), m3/s (2.18) 
Trong đó: Vb: Lưu lượng riêng của bơm số 3, m3/vòng; 
 nb: Tốc độ quay của trục bơm, vòng/s; 
 X(t): Hệ số điều chỉnh lưu lượng của bơm: 
Lưu lượng chất lỏng rò rỉ ở bơm thủy lực: 
 Qrb=rb.pa, m3/s (2.19) 
Trong đó: pa: Áp suất của dầu công tác trong nhánh cao áp, Pa; 
 rb: Hệ số tổn thất lưu lượng ở bơm thủy lực số 3, (m3/s)/Pa. 
Hệ số tổn thất lưu lượng ở bơm thủy lực được xác định như sau [50]: 
 rb =
Vb.[nb].(1−ηb)
[pb]
, (m3/s)/Pa (2.20) 
Trong đó: 
 b: Hiệu suất thể tích của bơm thủy lực số 3; 
 [pb]: Áp suất danh nghĩa của bơm thủy lực số 3, Pa; 
 [nb]: Tốc độ quay danh nghĩa của bơm thủy lực số 3, vòng/s. 
Lưu lượng tiêu thụ của 2 xi lanh: 
 Qxl = 2A1.vxl, (m3/s) (2.21) 
Trong đó: A1: Diện tích tiết diện khoang cao áp của xi lanh ép, m2; 
 vxl: Vận tốc dịch chuyển của xi lanh, m/s. 
 Lưu lượng chất lỏng làm biến dạng đường ống: 
 QE = Ea.
dpa 
dt
 , (m3/s) (2.22) 
 Trong đó: Ea : Biến dạng đàn hồi trong ống dẫn cao áp, được xác định như sau[70]: 
 Ea =
Vc
Ec
+
Vkl
Ekl
 , (m3/Pa) (2.23) 
 Vc: Thể tích dầu công tác trong đường ống dẫn bằng cao su, m3; 
 Vkl: Thể tích dầu công tác trong đường ống dẫn bằng kim loại, m3; 
 Ec: Mô đun biến dạng đàn hồi của đường ống dẫn bằng cao su, Pa; 
 Ekl: Mô đun biến dạng đàn hồi của đường ống dẫn bằng kim loại, Pa. 
Thể tích dầu công tác trong đường ống dẫn bằng cao su được xác định như sau: 
 Vc = lc.
π.dc
2
4
, m3 (2.24) 
Trong đó: dc: Đường kính trong của ống dẫn dầu bằng cao su, m; 
0 X(t) 1 
58 
 lc: Chiều dài đường ống dẫn dầu bằng cao su, m. 
Thể tích dầu công tác trong đường ống dẫn bằng kim loại được xác định như sau: 
 Vkl = lkl.
π. dkl
2
4
, m3 (2.25) 
Trong đó: dkl: Đường kính trong của ống dẫn dầu bằng kim loại, m; 
 lkl: Chiều dài đường ống dẫn dầu bằng kim loại, m. 
 Lưu lượng qua van an toàn tổng: 
 Qat = (pa − pat). kat, m
3/s 
 Nếu pa pat thì Qat =(pa-pat).kat , ngược lại Qat = 0; 
Trong đó: pat: Áp suất cài đặt của van an toàn tổng, Pa; 
 kat: Hệ số lưu lượng qua van an toàn tổng, (m3/s)/Pa. 
Thay các giá trị trên vào phương trình (2.17) ta được: 
 Ea.
dpa
dt
= Vb. nb. X(t) −
Vb.[nb].(1−ηb)
[Pb]
. pa − 2A1. vxl − (pa − pat). Kat (2.26) 
b) Phương trình cân bằng lực 
 Fqt - mqd.g + Fc -2Fxl = 0 
Suy ra: Fqt= 2Fxl + mqd.g – Fc 
(2.27) 
(2.28) 
Các đại lượng trong (2.27) và (2.28) được xác định như sau: 
Lực quán tính: 
 Fqt = mqd.
dVe
dt
 (N) 
 (2.29) 
Với mqd: Khối lượng quy dẫn về đỉnh piston, kg. 
 mqd = mmâmquay + mkelly + mgầu + mđất + mben (2.30) 
 mmâmquay: Khối lượng của mâm quay, kg; 
 mkelly: Khối lượng của thanh kelly, kg; 
 mgầu: Khối lượng của gầu, kg; 
 mđất: Khối lượng của đất, kg; 
 mben: Khối lượng của Bentonite, kg. 
Lực ép do xi lanh thủy lực tạo ra: 
 Fxl = (pa. A1 − pt. A2). ηc , (N) (2.31) 
 pa: Áp suất dầu công tác trong nhánh cao áp xi lanh ép, Pa; 
 pt: Áp suất dầu công tác trong nhánh thấp áp xi lanh ép, Pa; 
59 
 A1: Diện tích tiết diện khoang cao áp của xi lanh ép, m2; 
 A2: Diện tích tiết diện khoang thấp áp của xi lanh ép, m2; 
 c: Hệ số tổn thất trong xi lanh ép. 
Fc: Tổng lực cản quy dẫn về cán xi lanh trong quá trình máy làm việc, N, (Phụ lục 
P1.5). 
Thay (2.29), (2.30) và (2.31) vào phương trình (2.28) chúng ta được: 
e
qd a 1 t 2 c qd c
dv
m 2(p .A p .A ). m .g F
dt
= −  + − (2.32) 
Vậy hệ phương trình vi phân mô tả hoạt động của hệ thống TĐTL dẫn động xi 
lanh thủy lực ép mâm khoan đi xuống như sau: 
Ea.
dpa
dt
= Vb.nb.X(t) −
Vb. [nb]. (1 − ηb)
[pb]
. pa − 2A1. vxl − (pa − pat). Kat 
 eqd a 1 t 2 c qd c
dv
m 2(p .A p .A ). m .g F
dt
= −  + − (2.33) 
2.2.2.3. Ứng dụng Matlab – Simulink giải phương trình chuyển động 
 Để giải hệ phương trình vi phân (2.33) trên, sử dụng thuật toán Runge-Kutta 
trong môi trường Matlab Simulink [38]. Để nghiên cứu khảo sát đánh giá các thông số 
ĐLH của xi lanh ép mâm khoan trên MKCN kiểu gầu xoay, tiến hành xác định các 
thông số đầu vào của bài toán, nội dung tính toán được trình bày trong Phụ lục 1. 
Các thông số tính toán được liệt kê tóm tắt trong Bảng 2.2 dưới đây: 
Bảng 2.2. Bảng các thông số chạy chương trình mô phỏng của xi lanh thủy lực ép 
mâm khoan 
TT Thông số 
Ký 
hiệu 
Đơn vị Giá trị 
 Bơm thủy lực số 3 
1 Lưu lượng riêng của bơm thủy lực số 3 Vb m3/vòng 0,000112 
2 Số vòng quay danh nghĩa của bơm thủy lực số 3 [nb] vòng/s 35 
3 Áp suất danh nghĩa của bơm thủy lực số 3 [pb] Pa 2,5.107 
4 Hiệu suất thể tích của bơm thủy lực số 3 ηb - 0.92 
5 Hệ số điều chỉnh lưu lượng bơm X(t) - 0 - 1 
 Van an toàn 
60 
6 Áp suất van an toàn tổng pat Pa 2,8.107 
7 Hệ số lưu lượng qua van an toàn tổng Kat (m3/s)/Pa 6,67.10-10 
8 Lưu lượng qua van an toàn tổng Qat m3/s 0,004 
 Đường ống dẫn dầu thủy lực 
9 Chiều dài đường ống bằng cao su lc m 5,5 
10 Chiều dài đường ống bằng kim loại lkl m 3,0 
11 Đường kính trong của đường ống cao su dc m 0,018 
12 Đường kính trong của đường ống kim loại dkl m 0,018 
13 
Mô đun biến dạng đàn hồi của đường ống làm bằng 
cao su 
Ec MPa 0,09.106 
14 
Mô đun biến dạng đàn hồi của đường ống làm 
bằng kim loại 
Ekl MPa 0,21.106 
15 Chiều dày của đường ống cao su δc m 0,006 
16 Chiều dày của đường ống kim loại δkl m 0,004 
 Dầu công tác 
17 Mô đun biến dạng đàn hồi của dầu công tác Elq MPa 150 
 Xi lanh thuỷ lực 
18 
Đường kính trong của xi lanh thuỷ lực ép mâm 
khoan 
D mm 112 
19 Đường kính cán piston ép mâm khoan d mm 50 
20 Hành trình xi lanh thuỷ lực ép mâm khoan H mm 800 
 Các thông số khác 
21 Khối lượng quy dẫn về đỉnh của piston mqd kg 25171 
22 
Tổng lực cản quy dẫn về cán xi lanh trong quá 
trình máy làm việc 
Fc N 22660 
2.2.2.4. Chương trình chạy mô phỏng động lực học xi lanh thủy lực ép mâm khoan 
Sau khi xây dựng chương trình, xác lập được sơ đồ khối bài toán biểu thị như 
trên Hình 2.13 dưới đây: 
61 
Hình 2.13. Sơ đồ khối chương trình mô phỏng xi lanh thủy lực ép mâm khoan 
2.2.2.5. Kết quả chạy chương trình mô phỏng 
Sau khi chạy chương trình mô phỏng thu được kết quả như sau: 
Hình 2.14. Áp suất dầu thủy lực trong xi lanh ép mâm khoan 
62 
Hình 2.15. Lực ép của xi lanh ép mâm khoan 
Hình 2.16. Vận tốc của xi lanh ép mâm khoan 
Nhận xét: 
Khi khởi động xi lanh để ép gầu khoan đi xuống, trong thời gian ngắn sẽ làm 
cho gầu khoan vượt qua điểm bị kẹt, biên độ và tần số của áp suất dầu trong hệ thống 
thay đổi gây ra các lực động làm ảnh hưởng xấu đến hoạt động của hệ thống, ảnh 
hưởng đến chất lượng và tuổi thọ của các phần tử thủy lực và sự làm việc đồng thời 
của hai xi lanh thủy lực. Ở trường hợp này áp suất dầu lớn nhất là 31.105 Pa và khi 
làm việc bình ổn tại giá trị 16.105 Pa, (Hình 2.14). 
Lực ép của xi lanh thủy lực cũng thay đổi khi ép gầu khoan đi xuống. Giá trị 
của lực ép xi lanh khi làm việc bình ổn là 1,63.104 N, (Hình 2.15). 
Vận tốc và gia tốc của xi lanh thủy lực thay đổi theo thời gian. Sự thay đổi này 
sẽ làm xuất hiện lực động trong hệ thống và gây ra tải trọng động trong kết cấu thép 
của máy khi làm việc, vận tốc dao động quanh giá trị bình ổn 0,05 m/s, (Hình 2.16). 
V
a
n
 t
o
c
 e
p
 c
ủ
a
 x
i 
la
n
h
 m
/s
63 
2.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến đặc trưng động lực học hệ thống truyền 
động thủy lực của máy khoan cọc nhồi 
2.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của các tầng địa chất đến các thông số động lực học 
của hệ thống truyền động thủy lực dẫn động mâm khoan 
Để khảo