Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu động lực học đường cáp vận chuyển trái thanh long ở vùng Tây Nam Bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN VĂN TRUNG

NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC ĐƯỜNG CÁP VẬN

CHUYỂN TRÁI THANH LONG Ở VÙNG TÂY NAM BỘ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN VĂN TRUNG

NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC ĐƯỜNG CÁP VẬN

CHUYỂN TRÁI THANH LONG Ở VÙNG TÂY NAM BỘ

Ngành: Kỹ thuật cơ khí

Mã số: 9.52.01.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. DƯƠNG VĂN TÀI

HÀ NỘI - 2021

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, được sự hướng

dẫn khoa học của PGS.TS. Dương Văn Tài. Các kết quả nghiên cứu được trình bày

trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được công bố ở bất kỳ công

trình nào khác.

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm

ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày16 tháng 06 năm 2021

Hướng dẫn khoa học Tác giả luận án

Nguyễn Văn Trung PGS.TS. Dương Văn Tài

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học, các cơ quan đã nhiệt tình giúp đỡ tôi

hoàn thành bản luận án khoa học này.

Trước hết xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Dương Văn Tài với

những ý kiến đóng góp quan trọng và chỉ dẫn khoa học quý giá trong quá trình thực

hiện công trình nghiên cứu.

Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, Phòng Đào tạo

sau đại học đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận án.

Trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Lạc Hồng đã tạo điều kiện thuận

lợi để tôi hoàn thành luận án này.

Trân trọng cảm ơn Khoa Cơ điện và Công trình, Bộ môn Công nghệ và máy

chuyên dùng Trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi

hoàn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu.

Trân trọng cảm ơn các nhà khoa học của Trường Đại học Lâm nghiệp, Học

viện Nông nghiệp Việt Nam, Học viện Kỹ thuật quân sự đã đóng góp ý kiếm quý

báu để tôi hoàn thành luận án này

Hà Nội, ngày…..tháng……năm 2021

Tác giả luận án

Nguyễn Văn Trung

iii

MỤC LỤC

Trang

TRANG PHỤ BÌA

LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i

LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii

MỤC LỤC ................................................................................................................ iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT .................................................... viii

DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ xi

DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. xiii

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1

1. Đặt vấn đề ............................................................................................................... 1

2. Mục tiêu của luận án ............................................................................................... 2

3. Những đóng góp mới của luận án ........................................................................... 2

4. Ý nghĩa khoa học của những kết quả nghiên cứu của đề tài luận án .......................... 3

5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài luận án ........................................................................ 3

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 4

1.1. Tình hình trồng và tiêu thụ thanh long ở Việt Nam ............................................. 4

1.1.1. Tình hình trồng thanh long ở Việt Nam ............................................................ 4

1.1.2. Tình hình tiêu thụ thanh long ............................................................................ 4

1.2. Tổng quan về công nghệ và thiết bị thu hoạch thanh long ở Việt Nam.............. 5

1.2.1. Công nghệ thu hoạch thanh long ở Việt Nam ................................................... 5

1.2.2. Thực trạng về thiết bị thu hoạch thanh long ở Việt Nam .................................. 6

1.2.3. Những tồn tại trong thu hoạch và vận chuyển trái thanh long ......................... 9

1.3. Về tình hình nghiên cứu các thiết bị thu hoạch thanh long trên thế giới và ở

Việt Nam ................................................................................................................... 10

1.3.1. Tình hình nghiên cứu các thiết bị thu hoạch thanh long trên thế giới ............ 10

1.3.2. Tình hình nghiên cứu thiết bị thu hái thanh long ở Việt Nam ........................ 11

1.4. Tổng quan về đường cáp sử dụng trong nông lâm nghiệp ................................. 11

1.4.1. Các kiểu đường cáp sử dụng trong lâm nghiệp [11] [15] ............................... 12

1.4.2. Cấu tạo chung và nguyên lý làm việc của đường cáp [1] .............................. 17

1.4.3. Một số loại đường cáp sử dụng trong nông nghiệp ........................................ 20

1.5. Một số công trình nghiên cứu về đường cáp ...................................................... 22

1.6. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 27

1.7. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 27

1.7.1. Nội dung nghiên cứu lý thuyết ........................................................................... 27

1.7.2. Nội dung nghiên cứu thực nghiệm .................................................................. 28

1.8. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................... 28

1.8.1. Vườn trồng thanh long .................................................................................... 28

1.8.2. Đường cáp vận chuyển trái thanh long [21] .................................................. 29

1.9. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 31

1.9.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ................................................................. 31

1.9.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ........................................................... 33

Kết luận chương 1 ..................................................................................................... 36

Chương 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CỦA

ĐƯỜNG CÁP VẬN CHUYỂN TRÁI THANH LONG .......................................... 37

2.1. Xây dựng mô hình tính toán cơ học đường dây cáp .......................................... 37

2.2. Tính toán một số thông số cơ học của dây cáp tựa trên các gối đỡ có cùng độ

cao, chịu tải phân bố đều .......................................................................................... 39

2.2.1. Tính toán một số thông số cơ học của dây cáp không chịu dãn, tải trọng phân

bố đều ........................................................................................................................ 39

2.2.2. Tính toán một số thông số cơ học của dây cáp chịu dãn, trọng tải phân bố đều ... 42

2.2.3. Tính toán một số thông số cơ học của đường cáp không dãn, khép kín có

nhiều nhịp đỡ có cùng cao độ, chịu tải phân bố đều có cường độ khác nhau trên các

nhịp ............................................................................................................................ 45

2.3. Tính toán một số thông số cơ học của dây cáp không dãn, tựa trên các gối có

cao độ lệch nhau, chịu tải phân bố đều ..................................................................... 49

2.3.1. Tính toán một số thông số cơ học của dây cáp không dãn, tựa trên hai gối có

cao độ lệch nhau, chịu tải phân bố đều .................................................................... 49

2.3.2. Tính toán một số thông số cơ học đường dây cáp khép kín tựa trên các gối có

độ cao lệch nhau, chịu tải phân bố đều có cường độ khác nhau trên các nhịp ........ 53

2.4. Mô hình động lực học của các giỏ đựng trái thanh long trong quá trình vận

chuyển trên ruộng khi thu hái.................................................................................... 56

2.4.1. Phương trình vi phân chuyển động của giỏ đựng thanh long trong các nhịp

khi cáp di chuyển có gia tốc và chịu tác động của lực gió theo mặt phẳng ngang .. 56

2.4.2. Phương trình vi phân chuyển động của giỏ đựng thanh long trong quá trình

cáp chuyển hướng và chịu tác động của lực gió theo mặt phẳng ngang .................. 63

2.5. Giải hệ phương trình vi phân dao động của giỏ đựng trái thanh long ............... 65

2.5.1. Thuật toán giải gần đúng hệ phương trình dao động của giỏ đựng thanh long

khi di chuyển trên đường cáp .................................................................................... 65

2.5.2. Thuật toán giải gần đúng hệ phương trình dao động của giỏ đựng thanh long

khi chuyển hướng chuyển động ................................................................................. 67

2.6. Tính toán công suất tiêu thụ khi vận hành đường cáp ....................................... 67

2.6.1. Công suất tiêu thụ cho việc di chuyển các giỏ đựng thanh long .................... 67

2.6.2. Công suất tiêu thụ thắng lực cản ma sát ......................................................... 69

2.6.3. Công suất tiêu thụ cho toàn hệ thống cáp khép kín ....................................... 69

Kết luận chương 2 ..................................................................................................... 70

Chương 3: KHẢO SÁT MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA

ĐƯỜNG CÁP VẬN CHUYỂN TRÁI THANH LONG ....................................... 71

3.1. Khảo sát phương trình độ võng dây cáp ............................................................ 71

3.1.1. Cho trước , f , q tính L ................................................................................ 71

3.1.2. Cho trước f , H, q tính L , .......................................................................... 72

3.1.3. Cho trước L , , q tính f , H ........................................................................ 73

3.1.4. Áp dụng thuật toán chia đôi liên tiếp tìm nghiệm gần đúng độ võng đường

cáp W(u)=0 ............................................................................................................... 74

3.2. Khảo sát độ dãn dài của nhịp dây khi chịu tải phân bố đều .............................. 75

3.3. Khảo sát một số thông số động lực học đường cáp khép kín có các gối đỡ có

cùng cao độ................................................................................................................ 77

3.4. Khảo sát giá trị u trong phương trình độ võng dây tựa trên hai gối có độ cao

chênh nhau................................................................................................................. 78

3.5. Khảo sát độ võng của đường cáp hai trụ đỡ có độ cao chênh nhau ................... 84

3.6. Khảo sát một số thông số động lực học đường cáp kép kín các giối đỡ có độ cao

chênh nhau................................................................................................................. 84

3.7. Khảo sát dao động của giỏ đựng trái thanh long ................................................ 86

3.7.1. Khảo sát miền cộng hưởng của dao động giỏ đựng trái thanh long ............. 87

3.7.2. Khảo sát biên độ dao động cực đại các giỏ đựng thanh long ........................ 93

3.7.3. Sự ảnh hưởng của lực căng ngang H đến biên độ cực đại của dao động giỏ

đựng thanh long ........................................................................................................ 94

3.7.4. Sự ảnh hưởng của độ dài nhịp cáp đến biên độ cực đại của dao động giỏ

đựng thanh long ........................................................................................................ 96

3.7.5. Sự ảnh hưởng của độ dài đoạn dây treo giỏ đựng thanh long r đến biên độ

cực đại của dao động giỏ đựng thanh long............................................................... 97

3.7.6. Khảo sát công thức tính công suất hệ thống ................................................... 98

Kết luận chương 3 ..................................................................................................... 99

Chương 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .................................................... 101

4.1. Mục tiêu và nhiệm vụ của nghiên cứu thực nghiệm ........................................ 101

4.1.1. Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm ................................................................. 101

4.1.2. Nhiệm vụ nghiên cứu thực nghiệm ................................................................ 101

4.1.3. Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm ............................................................... 102

4.2. Chọn phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 102

4.2.1. Chọn phương pháp thực nghiệm ................................................................... 102

4.2.2. Chọn hàm mục tiêu nghiên cứu ..................................................................... 102

4.2.3. Chọn tham số ảnh hưởng đến hàm mục tiêu ................................................. 103

4.3. Phương pháp xác định các đại lượng nghiên cứu và thiết bị đo ...................... 104

4.3.1. Phương pháp xác định biên độ dao động của giỏ đựng trái thanh long ...... 104

4.3.2. Xác định độ võng lớn nhất của đường cáp ................................................... 106

4.3.3. Xác định lực căng ngang của đường cáp ...................................................... 106

4.3.4. Xác định vận tốc giỏ đựng trái thanh long và chiều dài nhịp ....................... 107

4.4. Thiết bị khuếch đại và chuyển đổi A/D ............................................................ 107

4.5. Phương pháp xử lý kết quả thí nghiệm ................................................................. 108

4.5.1. Xác định số lần thí nghiệm ................................................................................ 108

vii

4.5.2. Xác định mô hình toán học............................................................................ 109

4.5.3. Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai ...................................................... 109

4.5.4. Kiểm tra giá trị có nghĩa của hệ số hồi quy .................................................. 110

4.5.5. Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy .................................... 110

4.5.6. Kiểm tra khả năng làm việc của mô hình hồi quy ......................................... 111

4.5.7. Chuyển phương trình hồi quy về dạng thực .................................................. 111

4.6. Tổ chức tiến hành thí nghiệm ........................................................................... 111

4.6.1. Tổ chức thí nghiệm ........................................................................................ 111

4.6.2. Kết quả đo lực căng, độ võng của dây cáp và biên độ dao động giỏ đựng trái

thanh long ................................................................................................................ 113

4.7. So sánh kết quả nghiên cứu lý thuyết với kết quả thực nghiệm ...................... 114

4.7.1. So sánh ảnh hưởng của chiều dài nhịp đến độ võng đường cáp trong trường

hợp không tải ........................................................................................................... 114

4.7.2. So sánh dao động của đường cáp ................................................................. 114

4.8. Xác định một số thông số hợp lý của đường cáp vận chuyển trái thanh long . 115

4.8.1. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố.................................................................... 115

4.8.2. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố ...................................................................... 124

4.8.3. Xác định giá trị hợp lý của tham số ảnh hưởng ............................................ 134

Kết luận chương 4 ................................................................................................... 136

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 137

1. Kết luận ............................................................................................................... 137

2. Kiến nghị ............................................................................................................. 138

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ....................... 139

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

viii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT

Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa

Chiều dài dây cáp m L

Trọng lượng riêng của cáp N/m γ

Tải trọng phân bố đều N/m q

Tải trọng phân bố đều nhịp thứ k N/m

Tổng tải trọng trên đường cáp N Q

Tổng trọng lượng của dây cáp N P

Lực kéo cáp theo phương tiếp tuyến N T

Khoảng cách giữa 2 puly cm

Khoảng cách giữa 2 puly ở nhịp thứ k cm

Lực căng chiếu theo phương ngang ( gọi tắt là lực căng ngang) N H

Lực căng chiếu theo phương thẳng đứng N R

Lực theo phương thẳng đứng tại puly N Ry

Lực theo phương thẳng đứng tại nhịp thứ k N Rk

Lực căng dây tại x N T(x)

Độ võng nhịp cáp tại điểm giữa (hai gối đỡ ngang nhau) cm f

Độ võng cáp ở nhịp thứ k tại điểm giữa (hai gối đỡ ngang nhau) cm fk

Khoảng chênh độ cao từ C điểm thấp nhất của dây với puli đỡ cm fc đầu cao của nhịp cáp (hai gối đỡ có độ chênh cao )

Khoảng chênh độ cao của điểm thấp nhất C của nhịp đường cáp cm fw với điểm puli đỡ đầu cáp di chuyển ra khỏi nhịp

Tần số của gió Hz fz

Phân tố độ dài tại x cm

N/cm2 Ứng suất kéo tại điểm x

Độ dãn dài tại điểm x cm

Độ dãn dài của cáp khi chịu dãn cm

Chiều dài đoạn dây cáp khi chưa có tải cm L0

Chiều dài đoạn dây cáp khi có tải cm

Độ dãn dài của cáp khi chịu dãn ở lần lặp thứ k cm

Chiều dài dây cáp ở lần lặp thứ k cm

N/cm2 Mô-đul đàn hồi dây cáp E

Diện tích thiết diện ngang dây cáp F cm2

Độ cao chênh lệch giữa hai puli đỡ h cm

Góc hợp bởi tiếp tuyến với dây cápvà phương Ox độ

Trọng lượng các giỏ tối đa N Pmax

Góc hợp bởi đường nối 2 trụ đỡ và phương OX độ 

Lực kéo dây cáp N Fx

Lực sinh công khi cáp di chuyển N Fc

Lực ma sát ngang N Fn

Lực cản ma sát N Fp

Khối lượng của dây cáp tại nút A, N M kg

Khối lượng của giỏ chứa và trái thanh long kg m

m/s2 Gia tốc trọng trường g

Góc lệnh giữa giỏ chứa trái thanh long với phương đứng độ 

Chiều dài dây treo giỏ chứa trái thanh long cm r

Lực quán tính của giỏ thanh long N

Gia tốc giỏ đựng trái thanh long m/s2

Vận tốc điểm tiếp xúc v m/s

Gia tốc hướng tâm của giỏ đựng thanh long m/s2

Gia tốc tiếp tuyến giỏ đựng thanh long m/s2

Bán kính puly cm Rpl

Lực tác động của gió N

Thời gian t s

Khoảng cách giữa hai giỏ thanh long S cm

Biên độ dao động cực đại của các giỏ đựng thanh long A cm

Nm/s Công suất tiêu thụ W

Nm/s Công suất tiêu thụ thắng lực ma sát Wm

Nm/s Công suất cần có để di chuyển cáp trên nhịp cáp Wk

m/s2 Giá trị gia tốc cực đại trung bình atb

m/s2 Giá trị gia tốc lần đo thứ i ai

Trị số trung bình mẫu tổng thể

Tiêu chuẩn mẫu thí nghiệm Sm

Mức ý nghĩa thí nghiệm 

Sai số tuyệt đối của ước lượng 

Dung lượng mẫu cần thiết nct

Phương sai lớn nhất trong tổng số thí nghiệm S2

Phương sai thực nghiệm thứ u với số lần lặp lại u S2

Phương sai của hệ số hồi qui Sbi

Phương sai do nhiễu tạo nên

Số lần lặp lại ở mỗi điểm thí nghiệm thứ u mu

Giá trị của thông số ra ở điểm u

Giá trị trung bình thông số ra tại điểm u

Giá trị Kohren theo tính toán Gtt

Giá trị Fisher theo tính toán Ftt

DANH MỤC BẢNG

Tên bảng Trang TT

3.1 Độ dài L (cm) dây cáp tính theo các giá trị của f và 71

Độ võng f (cm) tính theo lực căng ngang H (N) và (cm) khi tải 3.2 72 trọng đều q = 0.2 (N/cm)

3.3 Các bước giải gần đúng các phương trình 75

76 3.4 Độ dãn dài và độ võng f theo độ dài ban đầu L0 và tải trọng q

3.5 Sai số các giá trị L và f giữa hai lần lặp thứ 4 và 5. 76

Lực căng ngang H và phản lực Ry tại giá đỡ đường cáp khép kín có 3.6 77 cùng cao độ.

3.7 Tính độ võng f , Rc, Rt trên nhịp cáp có gối có độ cao chênh nhau 84

3.8 Kết quả tính cho đường cáp khép kín với 23 nhịp, độ dài 50000 cm 85

3.9 Vùng tần số cộng hưởng dao động ngang, dọc của giỏ trên nhịp 90

3.10 Biên độ dao động cực đại của các giỏ theo các vị trí treo trên cáp 93

3.11 Biên độ dao động cực đại (m) của giỏ ứng với các giá trị H 95

Biên độ dao động cực đại (m) của giỏ ứng với các giá trị khi 3.12 96 H=3500N, S =0,80m, r =0,30m

3.13 Biên độ dao động cực đại (m) của giỏ ứng với các giá trị r 97

Công suất tiêu thụ của hệ thống cáp ứng với tổng độ dài đường cáp 3.14 98 và tổng số chuyển hướng trong hệ thống

Kết quả so sánh ảnh hưởng của chiều dài nhịp và lực căng ngang đến 4.1 114 độ võng lớn nhất của đường cáp

Kết quả so sánh ảnh hưởng của chiều dài nhịp và lực căng ngang đến 4.2 115 biên độ dao động

Ảnh hưởng của lực căng đường cáp đến độ võng khi chiều dài nhịp 4.3 115 =2200 cm và tải trọng phân bố đều q = 0,2 N/cm

Ảnh hưởng của lực căng ngang đường cáp đến biên độ dao động cực 4.4 118 đại của giỏ ở giữa nhịp

xii

Ảnh hưởng của chiều dài nhịp đến độ võng khi lực căng ngang 4.5 120 H = 5500 N và tải trọng đều q = 0.2N/cm

4.6 Ảnh hưởng của chiều dài nhịp cáp đến biên độ dao động cực đại 122

4.7 Mức thí nghiệm của các thông số đầu vào 124

Bảng ma trận thí nghiệm độ võng f phụ thuộc lực căng ngang H và 125 4.8 chiều dài nhịp

Bảng ma trận thí nghiệm biên độ dao động cực đại của giỏ tại điểm treo 125 4.9 giữa nhịp phụ thuộc lực căng ngang H và chiều dài nhịp

xiii

DANH MỤC HÌNH

Sơ đồ công nghệ thu hoạch thanh long

Tên hình Trang TT

1.1

1.2 Cắt trái thanh long bằng kéo

1.3 Di chuyển trái thanh long bằng mang vác thủ công

1.4 Di chuyển trái thanh long bằng xe đẩy

1.5 Di chuyển trái thanh long bằng máy kéo

1.6 Bốc xếp trái thanh long vận chuyển đến nơi tiêu thụ

Sơ đồ đường cáp một dây căng cố định

1.7 Trái thanh long được đổ thành từng đống hoặc xếp trong thùng nhựa

Sơ đồ đường cáp một dây kéo căng - thả chùng

1.8

1.9

1.10 Sơ đồ đường cáp một dây chuyển động kiểu con thoi

1.11 Đường cáp một dây lắp thành vòng kín

1.12 Đường cáp ba dây có động lực

1.13 Đường cáp ba dây không động lực

1.14 Đường cáp ba dây có động lực

1.15 Sơ đồ cấu tạo của đường dây cáp 3 dây vận chuyển tuần hoàn liên tục

1.16 Vận chuyển na bằng dây cáp ở Chi Lăng, Lạng Sơn

1.17 Đường cáp vận chuyển cam ở Hàm Yên

1.18 Đường cáp vận chuyển chuối sau thu hoạch

1.19 Vườn trồng thanh long Tây Nam Bộ

1.20 Mô hình đường cáp vận chuyển trái thanh long

2.1 Mô hình đường cáp vận chuyển trái thanh long

2.2 Mô hình tính toán đường cáp khép kín

2.3 Dây cáp tựa trên hai gối có cùng độ cao

2.4 Mô hình tính lực căng của dây cáp

2.5 Tính độ dãn dài của cáp

2.6 Mô hình tính toán đường cáp khép kín

2.7 Mô hình tính độ võng dây tựa trên các gối có độ chênh cao

Sơ đồ động lực học đường cáp vận chuyển trái thanh long

xiv

Sơ đồ phân tích lực trong tính toán dao động của giỏ đựng thanh long

2.8

Sơ đồ phân tích lực tác động vào giỏ trong quá trình đường cáp chuyển

2.9

hướng

Mô hình tính công suất tiêu thụ để di chuyển giỏ đựng thanh long trên

2.10

nhịp cáp

2.11

3.1 Tính độ dãn dài của đường cáp

3.2 Các trường hợp đường cáp tựa trên hai gối có có độ chênh cao

3.3 Đồ thị phương trình độ võng dây cáp khi gối đỡ có độ cao chênh nhau

3.4 Đồ thị biểu diễn dao động của giỏ ở vị trí giữa nhịp cáp

3.5 Hiện tượng phách của dao động ngang khi tần số gió fz = 5,4

3.6 Hiện tượng cộng hưởng của dao động ngang khi tần số gió fz = 5,9

3.7 Hiện tượng phách của dao động dọc khi tần số gió fx = 5,3

Hiện tượng phách của dao động khi giỏ chuyển hướng với tần số gió f

3.8 Hiện tượng cộng hưởng của dao động dọc khi tần số gió fx = 5,4

= 5,5

Hiện tượng cộng hưởng của dao động khi giỏ chuyển hướng với tần số

3.9

gió f = 5,6

Đồ thị biên độ dao động ngang cực đại của giỏ đựng thanh long theo

3.10

vị trí treo giỏ

Đồ thị biên độ dao động cực đại của giỏ treo ứng với các lực căng

3.11

ngang khác nhau, với độ dài r = 0,3 m, = 2400 cm

thay đổi

3.12

Đồ thị biên độ dao động cực đại của giỏ treo ứng với độ dài dây giỏ r

3.13 Đồ thị biên độ dao động cực đại của giỏ ứng với

khác nhau, khi lực căng ngang H = 3500N, = 2400 cm

Đồ thị biểu thị sự phụ thuộc công suất tiêu thụ vào lực căng ngang dây

3.14

cáp và số các puli chuyển hướng

Sơ đồ cấu trúc dạng khối của thiết bị thí nghiệm

104

3.15

105

4.1

106

4.2 Cảm biến đo biên độ dao động B12/1000

4.3 Thiết bị đo độ võng - máy thủy bình

Mô hình thí nghiệm xác định lực căng ngang (H) và độ võng (f) dây

106

cáp bằng cảm biến đo lực và máy đo thủy bình

107

4.4

108

4.5 Cảm biến đo lực kéo HBM

112

4.6 Thiết bị DMC Plus

Quá trình đo độ võng và lực căng dây cáp và biên độ dao động của giỏ

112

4.7 Bố trí thí nghiệm đo lực căng ngang và độ võng đường cáp

đựng thanh long

113

4.8

113

4.9 Kết quả đo lực căng dây cáp

Đồ thị tương quan giữa độ võng lớn nhất và lực căng ngang của dây

117

4.10 Kết quả đo gia tốc của giỏ đựng trái thanh long

cáp

Đồ thị tương quan giữa với biên độ dao động cực đại của giỏ đựng

119

4.11

thanh long ở giữa nhịp cáp với lực căng ngang

121

4.12

Đồ thị tương quan giữa biên độ dao động cực đại của giỏ treo tại giữa

123

4.13 Đồ thị tương quan giữa độ võng lớn nhất và chiều dài nhịp dây cáp

nhịp với chiều dài nhịp cáp

(cm)

133

4.14

133

4.15 Đồ thị độ võng f phụ thuộc vào H và

4.16 Đồ thị độ biên độ dao động cực đại của giỏ phụ thuộc H và

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề

Việt Nam là nước có điều kiện về khí hậu, đất đai và thổ nhưỡng cho việc phát

triển các loại cây ăn quả, hiện Việt Nam có nhiều loại cây đặc sản có giá trị cao, đã

được công nhận chỉ dẫn địa lý và đã xuất khẩu sang một số nước như Nhật Bản,

Mỹ, các nước trong khối Asean.

Theo số liệu của Bộ Công thương, kim ngạch xuất khẩu rau quả của Việt Nam

năm 2018 ước đạt 2,8 tỷ USD, trong đó kim ngạch xuất khẩu các loại quả đạt 1,5 tỷ

USD, dự báo của ngành Nông nghiệp và phát triển nông thôn, kinh ngạch xuất khẩu

rau quả của Việt Nam năm 2019 ước đạt 3,2 tỷ USD [2].

Thanh Long là loại cây ăn quả đặc hữu của Việt Nam, được trồng ở cả ba

miền Bắc- Trung - Nam, giá trị trái thanh long cao, trái thanh long đã được xuất

khẩu sang Nhật bản, Úc và Mỹ mang lại giá trị kinh tế cao.

Sản phẩm thanh long lưu thông trên thị trường chủ yếu ở dạng trái tươi. Ở Việt

Nam, thị trường nội địa chiếm khoảng 15-20% sản lượng, 80-85% còn lại được xuất

khẩu. Với sản phẩm thanh long xuất khẩu đòi hỏi rất khắt khe về chất lượng. Ngoài

các yêu cầu về chất lượng của trái là: Không có ruồi đục trái và các sâu hại khác, dư

lượng thuốc bảo vệ thực vật dưới mức cho phép…, còn có yêu cầu trái không bị

dập, hình dạng các tai của trái cây phải được giữ nguyên. Để giữ được trái thanh

long không bị dập, các tai của trái cây được giữ nguyên, thì khâu thu hái vận

chuyển trái cây đóng vai trò rất quan trọng.

Trong chuỗi sản xuất thanh long thì khâu còn nhiều tồn tại đó là khâu thu hái,

vận chuyển trái thanh long. Qua khảo sát, hiện nay việc thu hái chủ yếu bằng thủ

công, việc vận chuyển trái thanh long từ vườn trồng đến nơi tập kết chủ yếu bằng

vận chuyển bằng xe đẩy hoặc chuyển bằng bưng bê trực tiếp, xe công nông, từ đó

trái thanh long có thể bị dập, tổn thương dẫn đến chất lượng thấp, thời gian bảo

quản ngắn, trái thanh long không xuất khẩu được.

Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết cần để đảm bảo chất lượng cho trái thanh long

ở khâu vận chuyển không bị dập, cũng như giảm công sức cho người lao động và

tăng năng suất thu hái trái cây thanh long, việc thiết kế hệ thống thiết bị vận chuyển

đáp ứng được các yêu cầu trên là cần thiết và mang tính cấp bách hiện nay.

Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, Bộ Khoa học và Công nghệ đã giao cho

Công ty cổ phần thiết bị chuyên dùng Việt Nam phối hợp với các nhà khoa học của

Trường Đại học Lâm nghiệp thực hiện đề tài cấp Nhà nước: "Nghiên cứu thiết kế

chế tạo một số thiết bị cơ giới hóa, tự động hóa một số khâu trong thu hoạch một số

loại cây ăn quả tại vùng Tây Nam Bộ", kết quả của đề tài đã thiết kế chế tạo được

hệ thống đường cáp vận chuyển trái thanh long đáp ứng được yêu cầu về năng suất

và không bị dập, không bị tổn thương. Sau khi được áp dụng vào thực tế sản xuất

thì đường cáp này còn nhiều tồn tại đó là: Độ võng của dây cáp, chiều dài nhịp, lực

căng của dây cáp chưa hợp lý. Ngoài ra, dưới tác động của gió, vận tốc chuyển động

của dây cáp không đều nên giỏ đựng trái thanh long dao động lớn va chạm vào trụ

đỡ ảnh hưởng đến chất lượng vận chuyển.

Đề tài cấp Nhà nước chỉ tập trung vào phần tính toán thiết kế và chế tạo, chưa

có nghiên cứu về động lực học của đường cáp. Để có cơ sở khoa học cho việc, hoàn

thiện hệ thống đường cáp vận chuyển trái thanh long nói trên và khắc phục được

một số tồn tại nêu trên, cần thiết phải có nghiên cứu đầy đủ, toàn diện về đường cáp

này, đặc biệt là nghiên cứu động lực học của đường cáp để là cơ sở khoa học cho

việc tính toán đường cáp cũng như hoàn thiện đường cáp đề tài đã thiết kế chế tạo .

Với lý do đã trình bầy ở trên, chúng tôi chọn và thực hiện đề tài: "Nghiên cứu động

lực học đường cáp vận chuyển trái thanh long ở vùng Tây Nam Bộ".

2. Mục tiêu của luận án

Xây dựng mô hình, thiết lập các phương trình cơ học, động lực học của đường

cáp, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến các thông số động lực học của đường cáp, để

tính toán xác định một số thông số hợp lý của đường cáp vận chuyển trái thanh long do

Việt Nam thiết kế chế tạo.

3. Những đóng góp mới của luận án

1. Đã xây dựng được mô hình động lực học và thiết lập được hệ phương trình

tính toán một số thông số cơ học của đường dây cáp vận chuyển trái thanh long trong

trường hợp chiều cao hai trụ đỡ bằng nhau và có có độ chênh cao, đã xác định được

chiều dài nhịp và lực căng hợp lý của đường cáp.

2. Đã xây dựng được mô hình động lực học và thiết lập được phương trình vi

phân chuyển động của giỏ đựng trái thanh long khi di chuyển trong khoảng hai nhịp

và khi di chuyển qua bánh chuyển hướng chịu lực tác động của gió và có gia tốc, đã

đề xuất giải pháp giảm biên độ dao động và tránh xẩy ra hiện tượng công hưởng của

đường dây cáp vận chuyển trái thanh long .

3. Đã xây dựng được mô hình nghiên cứu thực nghiệm động lực học của đường

cáp vận chuyển trái thanh long, đã xác định được một số thông số động lực học của

đường cáp phục vụ cho bài toán khảo sát và kiểm chứng mô hình tính toán lý thuyết

đã lập, sai lệnh giữa kết quả tính theo lý thuyết và thực nghiệm nằm trong giới hạn

cho phép, do vậy các mô hình tính theo lý thuyết phù hợp với thực tế, đảm bảo độ

tin cậy cần thiết. Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đã xác định được một

số thông số hợp lý của đường cáp vận chuyển trái thanh long đó là chiều dài nhịp

=20m; lực căng ngang H=5kN; độ võng f=21,5cm.

4. Ý nghĩa khoa học của những kết quả nghiên cứu của đề tài luận án

Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án đã xây dựng được mô hình, thiết lập

được phương trình tính toán lực căng ngang (H), độ võng của dây cáp (f) và chiều

dài nhịp ( ), hệ phương trình vi phân chuyển động của giỏ đựng trái thanh long khi

di chuyển trên đường cáp và qua bánh chuyển hướng dưới tác động lực gió và vận

tốc không đều của dây cáp, từ các phương trình lập được, tiến hành khảo sát ảnh

hưởng của một số thông số về lực căng ngang, chiều dài nhịp, vận tốc di chuyển của giỏ

đựng trái thanh long đến các hàm mục tiêu động lực học của đường cáp. Kết quả khảo

sát lý thuyết và kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã xác định được một số thông số hợp lý

của đường cáp. Kết quả nghiên cứu này là cơ sở khoa học cho việc tính toán thiết kế chế

tạo và hoàn thiện đường cáp vận chuyển trái thanh long.

5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài luận án

Kết quả nghiên cứu của luận án được sử dụng cho việc thiết kế chế tạo và

hoàn thiện đường cáp vận chuyển trái thanh long do đề tài cấp nhà nước thiết kế chế

tạo, ngoài ra còn sử dụng để làm tài liệu tham khảo cho các cơ sở thiết kế chế tạo

đường cáp vận chuyển các sản phẩm nông sản khác.

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tình hình trồng và tiêu thụ thanh long ở Việt Nam

1.1.1. Tình hình trồng thanh long ở Việt Nam

Cây thanh long là cây ăn trái thuộc họ xương rồng, có nguồn gốc ở vùng sa

mạc thuộc Mexico và Columbia, thuộc nhóm cây nhiệt đới khô. Thanh long được

người Pháp mang đến Việt Nam từ thế kỷ 19, trồng rải rác trong sân vườn, đến thập

niên 1980 mới được trồng thương mại. Phần lớn thanh long được trồng ở Việt Nam

là loài Hylocereus undatus, có vỏ đỏ hay hồng/ruột trắng, loại vỏ đỏ ruột trắng

chiếm 95%, 5% còn lại là loại vỏ đỏ, ruột đỏ.

Mùa thanh long từ tháng 4 đến tháng 10, rộ nhất từ tháng 5 đến tháng 8. Nhiều

giống thanh long được lai tạo để tăng năng suất, chất lượng và phù hợp đất đai và

khí hậu từng vùng. Tại Viện Cây ăn quả Miền Nam hiện đang bảo tồn 20 giống

thanh long từ nguồn thu thập trong nước và du nhập từ nước ngoài cùng 40 giống

thanh long lai, phục vụ công tác nghiên cứu, bảo tồn gen, chọn tạo giống.

Hiện tại, thanh long đã được trồng rộng rãi ở các tỉnh thành trên toàn quốc. Tuy

nhiên, diện tích tập trung lớn nhất là: Bình Thuận, Long An, Tiền Giang (3 tỉnh này

đã có hơn 37 ngàn ha) tiếp theo là Tây Ninh, Đồng Nai, Ninh Thuận một số tỉnh

Tây Nguyên và các tỉnh phía Bắc. Ở phía Bắc, thanh long mới được đưa vào trồng ở

một số nơi như Lạng Sơn, Vĩnh Phúc, Hải Dương, Quảng Ninh, Thanh Hóa và Hà

Nội. Theo số liệu thống kế của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, diện tích

trồng thanh long trong cả nước đạt 50.000 ha.

1.1.2. Tình hình tiêu thụ thanh long

Sản phẩm thanh long lưu thông trên thị trường chủ yếu ở dạng trái tươi trong đó,

thị trường nội địa chiếm khoảng 15-20% sản lượng; 80-85% sản lượng còn lại được

xuất khẩu mà chủ yếu theo phương thức mua bán biên mậu với thương nhân Trung

Quốc [3].

Thanh long được xuất khẩu sang khoảng 40 Nhà nước và vùng lãnh thổ khác

nhau. Ngoài các thị trường truyền thống xuất khẩu thanh long như Trung Quốc,

Thái Lan, Indonesia, Malaysia, Hà Lan và Đài Loan, thanh long còn được xuất sang

các thị trường khó tính như Mỹ, Ý, Nhật, Singapore và đang thâm nhập một số thị

trường mới như Ấn Độ, New Zealand, Úc và Chi Lê.

Theo số liệu thống kê, năm 2019, Việt Nam xuất khẩu khoảng 980.000 tấn

thanh long, chiếm 49,8% tổng kim ngạch xuất khẩu nhóm trái cây, đạt 887,33 triệu

USD.

1.2. Tổng quan về công nghệ và thiết bị thu hoạch thanh long ở Việt Nam

1.2.1. Công nghệ thu hoạch thanh long ở Việt Nam

Công nghệ thu hoạch trái thanh long hiện nay ở Việt Nam được thực hiện

Xếp quả

đã cắt vào

Hái quả, cắt quả thanh

sọt, thùng

long

Di chuyển sọt, thùng đã xếp đầy trái

như sau:

Vận chuyển đến nhà máy chế biến hoặc nơi tiêu thụ

Bốc xếp sọt, thùng đã chứa đầy trái lên xe ô tô, hoặc lên ghe

Vườn trồng thanh long đã đến thời điểm thu hoạch

Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ thu hoạch thanh long

Thuyết minh công nghệ

- Khâu hái quả, cắt quả: Trong thu hoạch thanh long hiện nay ở Việt Nam

khâu hái và cắt quả chủ yếu bằng thủ công, cắt quả thanh long bằng kéo chuyên dùng.

- Khâu xếp quả đã thu hái vào thùng: Sau khi cắt, hái xong người thu hái

một tay cầm kéo, tay còn lại đỡ lấy quả đã cắt đặt vào thùng, xếp lần lượt từ dưới

lên trên.

- Khâu di chuyển sọt, thùng đã xếp đầy trái: Việc di chuyển các sọt, các

thùng đã xếp đầy trái sau thu hoạch từ trong vườn trồng ra nơi có thể bốc lên xe ô tô

hoặc bốc xếp xuống tầu thuyền có thể bằng 3 hình thức sau:

+ Bằng thủ công: Sử dụng người để khuân vác (gánh, đội lên đầu);

+ Sử dụng xe đẩy bằng tay: Sử dụng xe 3 bánh, xe thồ, xe cút kít;

+ Sử dụng xe công nông, máy kéo có rơ móoc, hoặc sử dụng xuồng 3 lá.

- Khâu bốc xếp lên xe ô tô, lên tầu thuyền: Sau khi di chuyển các sọt, thùng

chứa sau thu hái đến bến bãi tập kết, các sọt, các thùng được bốc xếp lên xe ô tô

hoặc bốc xếp lên tầu thuyền để vận chuyển đến nơi tiêu thụ, quá trình này được thực

hiện chủ yếu bằng thủ công.

- Khâu vận chuyển đến nơi tiêu thụ: Sản phẩm được bốc xếp lên xe, lên tầu

thuyền được vận chuyển đến nơi tiêu thụ, quá trình vận chuyển được thực hiện bằng

đường bộ (ô tô) hặc đường thủy (tầu thuyền).

Nhận xét: Công nghệ thu hoạch trái thanh long hiện nay ở Việt Nam chủ

yếu bằng thủ công, năng suất thấp, lao động nặng nhọc, chất lượng sản phẩm thấp,

quả bị dập vỡ, tổn thất sau thu hoạch lớn (khoảng 15%), chất lượng sản phẩm thấp.

1.2.2. Thực trạng về thiết bị thu hoạch thanh long ở Việt Nam

Thanh long được trồng khá phổ biến hiện nay ở Việt Nam, thanh long

được trồng ở ba miền, Miền Bắc, Miền Trung và ở Miền Nam, tổng diện tích trồng

thanh long trong cả nước khảng 50.000ha, trong đó vùng Tây Nam Bộ có diện tích

trồng thanh long khoảng 15.000 ha và chủ yếu tập trung ở hai tỉnh: Long An và

Tiền Giang.

Hiện nay công nghệ và thiết bị thu hoạch thanh long ở Việt Nam chủ yếu

là bằng dụng cụ thủ công do người dân địa phương cải tiến và sản xuất để sử dụng

trong sản xuất, chưa có nghiên cứu khoa học, sau đây là công nghệ và thiết bị thu

hoạch trái thanh long tại vùng Tây Nam Bộ.

a) Đặc điểm của vườn thanh long đã đến thời điểm thu hoạch

- Thanh long được trồng theo hàng, khoảng cách giữa các hàng là 3m,

khoảng cách giữa các cây trong hàng là 1,5m;

- Thanh long được trồng hai dạng đó là có trụ đỡ và dàn treo;

- Trên vườn trồng thanh long có hệ thống dây điện để chiếu sáng kích thích cây

ra trái;

- Nền đất trong vườn trồng thanh long là đất mềm, không bằng phẳng.

Từ đặc điểm này việc áp dụng xe máy di chuyển trong vườn thanh long là

không khả thi, ảnh hưởng đến độ chặt của đất, ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây

thanh long.

b) Khâu thu hái trái thanh long

Do đặc điển sinh trưởng và phát triển của trái thanh long, nên thu hái trái

thanh long không đúng kỹ thuật thì quả nhanh bị hư hỏng, do vậy thu hái trái thanh

long hiện nay ở Việt Nam và trên thế giới đều bằng thủ công, sử dụng kéo chuyên

dùng để cắt trái.

Hình 1.2. Cắt trái thanh long bằng kéo

c) Khâu di chuyển trái thanh long sau thu hái

Trái thanh long sau thu hái được xếp vào giỏ đựng (sọt) sau đó di chuyển

thùng đã chứa đầy trái thanh long ra bãi tập kết để bốc lên phương tiện vận chuyển,

quá trình di chuyển bằng một số phương pháp sau:

Hình 1.3. Di chuyển trái thanh long bằng mang vác thủ công

- Di chuyển bằng mang vác thủ công: Di chuyển bằng thủ công thì trái thanh

long không bị dập, nhưng năng suất thấp, lao động nặng nhọc.

- Di chuyển trái thanh long bằng xe đẩy: Ở những nơi có điều kiện đường

thuận lợi thì có thể sử dụng xe cút kít để di chuyển trái thanh long ra bãi tập kết,

phương pháp này có thể làm cho thanh long bị dập.

Hình 1.4. Di chuyển trái thanh long bằng xe đẩy

- Di chuyển bằng máy kéo: Ở những nơi có điều kiện địa hình thuận lợi thì

di chuyển trái thanh long từ khu vườn ra đến nơi tập kết bằng máy kéo. Phương

pháp này cho năng suất cao nhưng trái thanh long dễ bị dập mát, tổn thất sau thu

hoạch lớn.

Hình 1.5. Di chuyển trái thanh long bằng máy kéo

- Bốc xếp trái thanh long lên xe vận chuyển: Thanh long sau khi tập kết ở

bãi bốc, sau đó được bốc lên xe ô tô vận chuyển đến nơi tiêu thụ.

Hình 1.6. Bốc xếp trái thanh long vận chuyển đến nơi tiêu thụ

d) Dụng cụ đựng trái thanh long sau thu hái vận chuyển

Trái thanh long sau thu hái được đựng trong giỏ bằng nhựa hoặc sọt đan bằng

tre, trái thanh long được xếp nhiều lớp, giữa các lớp không có tấm cách, từ đó trọng

lượng của lớp trái được xếp ở phía trên tác động lên lớp phía dưới, dẫn đến lớp phía

dưới bị tổn thương, từ đó chất lượng sản phẩm giảm đi, trái thanh long nhanh bị hư

hỏng.

Tồn tại của dụng cụ chứa đựng này là khi xếp các thùng chứa đầy sản phẩm lên

nhau để vận chuyển thì các trái thanh long ở thùng phía dưới bị bẹp, nếu như không

xếp chồng lên nhau khi vận chuyển thì tốn diện tích (vì xếp được một lượt) nên

năng suất thấp, giá thành vận chuyển cao. Đây là một trong những tồn tại lớn trong

dụng cụ chứa sản phẩm rau quả sau thu hoạch.

Hình 1.7. Trái thanh long được đổ thành từng đống hoặc xếp trong thùng nhựa

1.2.3. Những tồn tại trong thu hoạch và vận chuyển trái thanh long

- Do thu hái bằng thủ công nên năng suất thu hái thấp, tốn công lao động, năng

suất trung bình khoảng 300kg/công lao động, tính cho tất cả các khâu công việc từ

thu hái, xếp vào giỏ, di chuyển ra bãi tập kết, bốc lên xe ô tô.

- Các phương pháp di chuyển trái thanh long sau khi thu hái không hợp lý: Di

chuyển bằng mang vác thì năng suất thấp, tốn công lao động, nếu sử dụng xe đẩy và

máy kéo thì sản phẩm bị dập nát (do chạy trên đường xấu nhiều ổ gà), từ đó chất

lượng sản phẩm thấp không đạt yêu cầu xuất khẩu.

- Không có dụng cụ, thùng chứa hoặc giỏ chứa chuyên dùng nên ảnh hưởng

lớn đến năng suất, chất lượng sản phẩm trái thanh long sau thu hoạch.

- Chất lượng sản phẩm thấp, sản phẩm nhanh bị hư hỏng nguyên nhân sau: Do

cấu tạo giải phẫu trái thanh long rất mềm, nên khi xếp chồng thanh long lên nhau,

khi di chuyển dưới tác động của trọng lượng trái thanh long phía trên đè lên lớp

thanh long phía dưới, dưới tác động của rung động khi di chuyển bằng máy kéo,

bằng xe đẩy thì ruột trái thanh long bị tổn thương, từ đó các phản ứng sinh hóa xẩy

ra nhanh, dẫn đến trái thanh long nhanh bị hư hỏng (nhiều lô thanh long của Việt

Nam xuất khẩu đi nước ngoài không đạt yêu cầu bị trả về).

Tóm lại: Trong thu hoạch thanh long hiện nay còn hai khâu cần phải nghiên

cứu hoàn thiện đó là khâu di chuyển trái thanh long sao cho êm dịu năng suất cao

giảm nhẹ sức lao động, không bị dập. Dụng cụ chứa đựng trái thanh long sau thu

hoạch và trong vận chuyển (thùng chứa) phải có các tấm ngăn để trọng lượng của

lớp quả phía trên không tác động lớp phía dưới, từ đó dẫn đến trái thanh long không

bị tổn thương. Như vậy cần thiết phải có đề tài nghiên cứu hệ thống thiết bị di

chuyển trái thanh long và giỏ chứa trái thanh long chuyên dùng để đáp ứng yêu cầu

tăng năng suất và giảm tổn thất sau thu hoạch và đáp ứng yêu cầu chất lượng sản

phẩm xuất khẩu.

1.3. Về tình hình nghiên cứu các thiết bị thu hoạch thanh long trên thế giới và

ở Việt Nam

1.3.1. Tình hình nghiên cứu các thiết bị thu hoạch thanh long trên thế giới

Thanh long một loài cây được trồng chủ yếu để lấy quả và cũng là tên của một vài chi

của họ xương rồng. Thanh long là loài thực vật bản địa tại Mexico, các nước Trung

Mỹ và Nam Mỹ. Hiện nay, các loài cây này cũng được trồng ở các nước trong khu vực

Đông Nam Á như Việt Nam Malaysia, Thái Lan, Philippines, Indonesia (đặc biệt là ở miền

tây đảo Java); miền nam Trung Quốc, Đài Loan và một số khu vực khác.

Trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về đặc điểm sinh thái, cải tạo giống, lai

tạo giống, phòng trừ sâu bệnh hại, kỹ thuật canh tác, kỹ thuật bảo quản trái thanh long

sau thu hoạch, các công trình này đã được áp dụng vào sản xuất mang lại hiệu quả kinh

tế cao, góp phần nâng cao năng suất chất lượng trái thanh long.

Tuy nhiên các công trình nghiên cứu về công nghệ và thiết bị thu hoạch thanh

long trên thế giới còn hạn chế. Ở một số nước như Trung Quốc, Philippines,

Indonesia thu hái thanh long được thực hiện như sau [39]; [40]:

- Sử dụng lao động thủ công cắt trái thanh long, sau đó cho trái thanh long vào

thùng đựng, sau khi xếp đầy thùng đựng thì dùng xe cút kít hoặc sử dụng máy kéo

chở ra ngoài đường vận chuyển sau đó bốc lên xe ô tô vận chuyển đến nhà máy

hoặc nơi tiêu thụ.

- Do đặc điểm của trái thanh long nên việc cơ giới hóa, tự động hóa khâu cắt

trái thanh long là rất khó khăn, nên hầu hết các nước trồng thanh long đều thu hái

bằng thủ công, khâu vận chuyển trái thanh long đã được cơ giới hóa bằng máy kéo

hoặc xe đẩy.

- Thùng chứa trái thanh long được làm bằng tre hoặc thùng nhựa không có

vách ngăn, nên khi vận chuyển bằng máy kéo hoặc xe đẩy có thể bị dập, dẫn đến

chất lượng sản phẩm thấp.

Tóm lại khâu thu hoạch thanh long trên thế giới hiện nay chủ yếu là hái bằng

thủ công, vận chuyển bằng sức người hoặc bằng máy kéo, xe đẩy.

1.3.2. Tình hình nghiên cứu thiết bị thu hái thanh long ở Việt Nam

Các công trình nghiên cứu về cây thanh long Việt Nam hiện nay chủ yếu tập

trung vào qui hoạch trồng cây thanh long, kỹ thuật nhân giống, kỹ thuật chọn tạo

giống, kỹ thuật chăm bón, kỹ thuật phòng trừ sau bệnh hại, nghiên cứu sản xuất

thanh long theo tiêu chuẩn VietGap hoặc GlobalGap, các nghiên cứu trên do Sở

Khoa học và công nghệ các tỉnh trồng thanh long là đơn vị chủ quản, các viện nghiên

cứu, các trường Đại học, các doanh nghiệp thực hiện, các kết quả nghiên cứu trên đã

góp phần phát triển diện tích, năng suất và chất lượng thanh long như hiện nay.

Tuy nhiên các kết quả nghiên cứu về thiết bị thu hoạch trái thanh long ở Việt

Nam còn nhiều hạn chế, chưa có công trình đã công bố nghiên cứu về công nghệ,

thiết bị thu hái vận chuyển trái thanh long ở trong vườn trồng.

1.4. Tổng quan về đường cáp sử dụng trong nông lâm nghiệp

Vận chuyển bằng đường cáp có ưu điểm nổi bật đó là áp dụng nơi địa hình

phức tạp việc làm đường ô tô khó khăn, những nơi hạn chế đào đắp, từ những ưu

điểm đó có nhiều loại đường cáp được áp dụng trong thực tế như: Đường cáp vận

chuyển gỗ, đường cáp vận chuyển người trong khu du lịch, đường cáp vận chuyển

nông sản sau thu hoạch. Trong các loại đường cáp nêu trên thì đường cáp vận

chuyển gỗ được sử dụng khá phổ biến.

1.4.1. Các kiểu đường cáp sử dụng trong lâm nghiệp [11] [15]

Đường dây cáp là một phương tiện vận xuất gỗ được sử dụng rộng rãi trong

điều kiện địa hình núi cao hiểm trở không thuận lợi cho các phương tiện vận xuất

khác như máy kéo hay súc vật kéo. Theo phương pháp này người ta căng dây cáp

với một độ căng cần thiết, trên đó có đặt xe chở gỗ. Xe chở gỗ chuyển động được là

nhờ có động lực đặt ở đầu hay cuối đường dây hoặc có khi không cần thiết phải

dùng động lực bên ngoài mà nó tự chuyển động do độ dốc của đường dây tương tự

như máng lao gỗ. Khi chuyển động, gỗ và xe hoàn toàn chạy trên đường dây cáp

không ảnh hưởng gì đến mặt đất.

Hiện nay, trong vận xuất gỗ người ta dùng nhiều mô hình đường cáp khác

nhau; Mỗi một mô hình sẽ đáp ứng được những yêu cầu kỹ thuật và kinh tế cho

từng vùng, từng loại địa hình. Căn cứ vào số lượng dây cáp được dùng, khả năng di

động, người ta phân ra các mô hình (các kiểu) đường dây cáp sau đây:

a) Kiểu đường cáp một dây

- Đường cáp một dây căng cố định: Mô hình đường cáp một dây phổ biến

nhất hiện nay như hình 1.8. Người ta căng cố định một dây cáp lên 2 điểm cần thiết

trên đỉnh dốc và chân dốc. Gỗ được lao trên dây cáp từ đỉnh xuống chân dốc. Tuỳ

độ dốc của đường dây lớn hay nhỏ mà xe chuyển động trên dây cáp có thể bằng các

loại móc gỗ hay dùng puli bằng kim loại.

Hình 1.8. Sơ đồ đường cáp một dây căng cố định

- Đường cáp một dây kéo căng - thả chùng: Để giảm bớt sức lao động móc

gỗ lên đường cáp và giảm vận tốc gỗ lao ở cuối đường cáp, khi vận xuất các loại gỗ

có kích thước nhỏ như gỗ trụ mỏ, gỗ nguyên liệu giấy người ta sử dụng rất có hiệu quả

kiểu đường cáp một dây hoạt động theo phương pháp kéo căng thả chùng (Hình 1.9).

Theo phương pháp này, một đầu dây cáp được cố định ở một điểm phía trên

dốc còn đầu kia phía dưới dốc được quấn vào trống tời. Lúc đầu dây cáp nằm sát

mặt đất, dùng một puli có dây buộc gỗ mắc vào dây cáp, người móc gỗ phía trên

dốc ra hiệu cho người điều khiển tời ở phía dưới dốc. Tời quấn cáp cho tới khi nâng

được khúc gỗ lên khỏi mặt đất và dần dần dây cáp đạt được độ dốc cần thiết để

khúc gỗ tự lao được xuống chân dốc. Khi gỗ chuyển động xuống chân dốc tới vị trí

đã định, người điều khiển tời nhả trống tời và khúc gỗ rơi xuống đất cùng với dây

cáp. Sau khi tháo khúc gỗ ra khỏi dây cáp, người móc gỗ ở trên đỉnh núi lại tiếp tục

chuyến thứ hai tương tự như chuyến đầu. Mỗi một lần lao gỗ cần một puli. Mỗi đợt

lao khoảng 20 chuyến là hết puli, ở phía đỉnh dốc, lúc này người móc gỗ ở trên đỉnh

dốc phải xuống chân dốc để lấy số puli lên đỉnh núi để chuẩn bị cho đợt lao sau.

Hình 1.9. Sơ đồ đường cáp một dây kéo căng - thả chùng

1,2- Trụ buộc cáp; 3- Dây cáp; 4- Puli chuyển hướng; 5- Bộ phận tăng lực; 6- Tời

thủ công; 7- Dây neo tời; 8-Puli; 9- Khúc gỗ

- Đường cáp một dây chuyển động kiểu con thoi: Khi vận xuất gỗ nhỏ hoặc

củi, nứa người ta còn có thể dùng kiểu đường cáp một dây mắc thành vòng kín. Dây

cáp được nối thành một vòng kín và được căng bằng 2 puli đặt ở 2 điểm trên dốc và

dưới dốc (hình 1.10).

Một đầu cáp buộc gỗ vào một nhánh dây, vì có độ dốc nên gỗ tự chuyển

động từ đỉnh xuống chân dốc. Trong khi phía dưới dốc tháo gỗ ra khỏi dây cáp thì

phía trên dốc lại buộc gỗ vào nhánh kia của cáp và quá trình được lặp lại như ban

đầu. Kiểu sơ đồ đường cáp một dây mắc thành vòng kín này còn được gọi là sơ đồ

chuyển động kiểu con thoi. Với địa hình không đủ độ dốc tự lao, người ta có thể lắp

động cơ để kéo một trong 2 bánh xe căng cáp.

Hình 1.10. Sơ đồ đường cáp một dây chuyển động kiểu con thoi

- Đường cáp 1 dây lắp thành vòng kín: Được sử dụng để vận xuất gỗ nhỏ,

củi với cự li vận xuất 9001000m, 6 đến 8 người 1 ca, vận tốc 0,81m/s, tải được

xếp cách nhau 56m, cho năng suất 5060m3/ca. Sơ đồ cấu tạo của đường cáp một

dây lắp thành vòng kín như thể hiện trên hình 1.11.

Hình 1.11. Đường cáp một dây lắp thành vòng kín

1- Tời; 2- Dây cáp; 3- Ròng rọc cánh

Ưu điểm lớn nhất của đường cáp loại này là: Đơn giản trong sử dụng, giữa

các trụ đỡ không cần có độ cao chênh nhau.

Tuy nhiên, nó có nhược điểm là chỉ vận xuất được gỗ nhỏ.

b) Kiểu đường cáp hai dây

Sơ đồ đường cáp hai dây có động lực kéo xe chở gỗ là kiểu đường cáp được

dùng phổ biến rộng rãi hiện nay (hình 1.12). Theo sơ đồ này, dây cáp mang (6)

được căng và cố định ở 2 điểm trên và dưới dốc, trên đó có lắp xe treo chở gỗ (8).

Một đầu của cáp kéo buộc chặt vào xe chở gỗ còn đầu kia mắc vào trống tời của

động lực (1). Ở 2 đầu dây cáp mang người ta còn mắc cơ cấu giữ xe treo (5) để

phục vụ cho quá trình bốc gỗ lên xe và dỡ gỗ ra khỏi xe dọc tuyến cáp. Vì có động

lực kéo xe cho nên kiểu sơ đồ này ngoài việc thả gỗ từ trên đỉnh dốc xuống chân

dốc người ta còn có thể kéo gỗ ngược dốc từ chân lên đỉnh núi.

Hình 1.12. Đường cáp hai dây có động lực

1- Tời; 2- Trụ đỡ trên; 3- Trụ đỡ trung gian; 4- Yên đỡ cáp; 5- Cơ cấu giữ xe treo;

6- Dây cáp mang; 7- Cáp nâng kéo gỗ; 8- Xe treo; 9- Trụ đỡ dưới; 10- Bộ phận neo

giữ cáp mang; 11-Sàn để gỗ; 12- Đường vận chuyển.

- Quá trình thả gỗ xuôi dốc: Cơ cấu giữ xe treo (5) được đặt ở phía trên sẽ

giữ xe ở vị trí cần thiết, công nhân bốc gỗ sẽ kéo móc gỗ tới vị trí buộc gỗ, người

điều khiển tời cho tời hoạt động để kéo bó gỗ nâng bổng lên xe. Sau khi cơ cấu giữ

xe nhả khoá, dưới tác dụng của trọng lượng xe và gỗ, xe treo chở gỗ tự chuyển động

xuống chân dốc. Khi xe chuyển động tới gần trụ đỡ phía dưới (9), gỗ bị lết đất xe

dừng lại người ta tiến hành dỡ gỗ. Khi dỡ gỗ xong, người dỡ gỗ ở phía dưới dốc

dùng tín hiệu bằng chuông điện báo cho người điều khiển tời ở phía trên dốc cho tời

hoạt động để kéo xe không tải lên phía trên dốc và quá trình sẽ được lặp lại như cũ.

- Quá trình kéo gỗ ngược dốc: Nếu phải kéo gỗ ngược dốc thì quá trình cũng

được thực hiện tương tự như trên, động lực vẫn đặt ở phía trên núi, chỉ có khác là

động lực lúc này sản ra để kéo xe có tải từ chân dốc lên đỉnh dốc, còn chiều không

tải xe tự trôi nhờ trọng lượng bản thân. Nếu không đủ nặng để tự trôi xuống chân

dốc thì người ta phải buộc thêm vật nặng vào xe. Nói chung, bố trí kéo gỗ ngược

dốc ít khi xảy ra.

c) Kiểu đường cáp ba dây

Mô hình kiểu đường cáp ba dây dùng để vận xuất gỗ hiện nay ít được áp

dụng vì rằng phải cần đến một số lượng khá lớn dây cáp và tốn kém rất nhiều công

lắp đặt. Đường cáp kiểu ba dây chỉ được áp dụng trong điều kiện lượng gỗ lấy ra

của khu khai thác phải rất lớn và thời gian phục vụ của đường dây phải thật lâu dài.

Trong trường hợp đường cáp có đủ độ dốc tự lao, có thể không cần sử dụng

động lực kéo xe chở gỗ. Người ta căng hai dây cáp đỡ ở các điểm trên và dưới dốc.

Ở khoảng giữa phía trên dốc của hai dây cáp đỡ người ta đặt một puli chuyển hướng

để dẫn hướng cho dây cáp kéo. Mỗi đầu của dây cáp kéo này được gắn vào một xe

chở gỗ lăn trên dây cáp đỡ. Xe có tải chuyển động từ trên dốc xuống dưới dốc do

phân lực trọng lượng đồng thời là động lực để kéo xe không tải trên nhánh bên kia

từ chân dốc lên đỉnh dốc. Hai xe chở gỗ trên 2 cáp mang lần lượt thay nhau kéo có

tải và lúc không có tải khi lên và xuống dốc (hình 1.13).

Hình 1.13. Đường cáp ba dây không động lực

Đường cáp ba dây có động lực được áp dụng trong các điều kiện như: Địa

hình khu khai thác bằng phẳng nhưng đất rừng bị lầy lội hoặc ở nơi đất dốc, địa

hình chia cắt nhiều, máy kéo và các phương tiện vận xuất khác sử dụng không hiệu

quả. Cấu tạo đường cáp loại này được thể hiện ở hình 1.14, gồm hai trụ đỡ, dây cáp

mang, dây cáp nâng tải, dây cáp kéo và tời hai trống. Nguyên lý làm việc của đường

cáp như sau: Để vận xuất gỗ, công nhân vận hành tời cho trống tời quấn dây cáp

kéo (5) hoạt động, cáp kéo đưa xe treo đến vị trí cần gom, buộc gỗ và dừng lại. Lúc

này, công nhân vận hành tời nhả phanh cho trống tời quấn cáp nâng tải quay trơn để

cho móc gỗ và ròng rọc động từ trên xe treo rơi xuống đất. Tại đây, công nhân vận

xuất kéo cáp và móc gỗ đến vị trí cây gỗ cần gom và sau khi buộc gỗ xong, ra hiệu

cho công nhân vận hành cho tời hoạt động kéo cây gỗ về vị trí xe treo đỗ rồi tiến

hành dỡ gỗ. Khi đã gom đủ tải, công nhân vận xuất buộc bó gỗ và ra hiệu cho công

nhân vận hành tời cho trống tời quấn cáp nâng tải hoạt động, kéo xe treo và gỗ về

phía trụ đỡ phía dưới. Khi xe treo tới vị trí cần thiết trống tời và cáp nâng tải dừng

lại, gỗ tự rơi xuống mặt đất người ta tháo cáp và móc ra khỏi gỗ và tiến hành kéo

chuyến gỗ tiếp theo.

Hình 1.14. Đường cáp ba dây có động lực 1- Tời; 2- Dây cáp mang; 3- Dây cáp nâng tải; 4- Xe treo; 5. Dây cáp kéo xe treo

1.4.2. Cấu tạo chung và nguyên lý làm việc của đường cáp [1] Đường cáp vận chuyển có nhiều loại, có loại đơn giản, có loại phức tạp, để có

khái niệm chung về các bộ phận của một đường cáp, sau đây trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một đường cáp tương đối hoàn chỉnh đó là đường cáp 3 dây chuyển động tuần hoàn liên tục.

1.4.2.1. Cấu tạo chung của đường cáp 3 dây chuyển động tuần hoàn liên tục Đường cáp 3 dây chuyển động tuần hoàn liên tục được thể hiện trên hình

1.15 bao gồm các bộ phận sau:

Hình 1.15. Sơ đồ cấu tạo của đường dây cáp 3 dây vận chuyển

tuần hoàn liên tục

1 - Dây cáp mang; 2 - Giá đỡ trung gian; 3 - Dây cáp kéo; 4 - Đối trọng

5 - Trạm bốc sản phẩm; 6 - Trạm dỡ sản phẩm; 7 - Xe treo ;

8 - Ròng rọc đỡ dây cáp kéo; 9 - Đường ray;

a) Dây cáp mang: Là dây cáp mắc trên không dùng để làm đường cho xe

chở sản phẩm chạy qua lại. Hệ thống dây cáp 3 dây thường phải mắc 2 dây cáp

mang song song dài bằng nhau làm thành nhánh tải và nhánh không tải. Dây cáp

mang nhánh tải dùng để làm đường cho xe có tải chạy đi (kể từ trạm bốc), dây cáp

mang nhánh không tải dùng để làm đường cho xe không tải chạy về.

Một đầu của dây cáp mang gắn ở nơi có sản phẩm để vận chuyển, đầu gắn ở

một địa điểm chọn sẵn bãi tập kết. Căng dây cáp mang trên hai điểm như vậy có thể

bằng hai phương pháp khác nhau.

- Phương pháp căng cố định: Các đầu dây cáp buộc vào mố gắn có sẵn có

hoặc chôn chặt xuống đất.

- Phương pháp dùng đối trọng: Một đầu dây cáp buộc cố định như phương

pháp thứ nhất, còn đầu kia của dây cáp treo đối trọng.

Nếu đường dây cáp luôn phải di chuyển thì áp dụng phương pháp căng cố

định. Những đường dây cáp sử dụng lâu năm ở một địa điểm thì thường áp dụng

phương pháp treo đối trọng.

b) Giá đỡ trung gian: Các đường dây cáp có cự ly trên dưới 1.000 mét mà

địa hình cho phép có thể không cần xây dựng giá đỡ trung gian. Nhưng với các

đường dây cáp có cự ly dài hoặc địa hình không cho phép, để đảm bảo cho đầu cáp

được treo ở độ cao nhất định, xe chạy không bị vướng đất, cần phải xây dựng các

giá đỡ trung gian. Trên giá đỡ có lắp các yên treo (móc treo) và các con lăn (hoặc

ròng rọc) đỡ dây cáp kéo.

c)Dây cáp kéo: Là dây cáp dùng để kéo xe treo chạy trên dây cáp mang. Khi

hoạt động dây cáp kéo luôn luôn chuyển động trên những con lăn hoặc ròng rọc dẫn

hướng.

d) Đối trọng: Trong quá trình hoạt động vị trí của xe treo luôn luôn biến đổi

khiến cho lực căng của dây cáp mang cũng biến đổi theo. Sự biến đổi thường xuyên

đó sẽ làm giảm tuổi thọ của dây cáp đi rất nhiều. Để làm giảm sự biến đổi của lực

căng đó ta treo đối trọng vào một đầu dây cáp mang. Đối trọng thường làm bằng vật

có trọng lượng nặng, ở đường dây cáp lớn thì hệ thống dây cáp kéo cũng nên có đối

trọng để bảo đảm sức căng ban đầu ở trị số không đổi.

e) Trạm dỡ sản phẩm vận chuyển: Trạm dỡ thường được đặt ở cuối đường

dây cáp, gồm có những thiết bị dỡ gỗ từ xe treo xuống và xếp sản phẩm vào thùng

chứa.

g) Trạm chuyển tiếp: Các đường dây cáp trên không vận xuất, vận chuyển

dài, do công suất của động lực có hạn, và để bảo đảm lực kéo trên các điểm của dây

cáp mang đều được điều hòa bởi trọng lượng của đối trọng, người ta chia đường dây

cáp ra nhiều đoạn để căng. Tại đây sẽ đặt trạm chuyển tiếp nó gồm có: Thiết bị gắn

chặt hoặc đối trọng, bộ phận động lực, đoạn ray nối cáp trên không...

h) Xe treo : Xe treo chuyển động trên dây cáp mang sản phẩm cần vận

chuyển được gắn chặt lên xe treo để chuyển đến nơi tập trung. Cấu tạo của xe treo

trong mỗi loại đường dây cáp đều có những đặc đỉểm riêng phù hợp với nguyên tắc

làm việc của loại đường dây cáp đó.

i) Thiết bị động lực: Những đường dây cáp không thể lợi dụng được điều

kiện địa hình tự nhiên (dựa vào độ dốc và trọng lượng bản thân để lao ) đều phải có

thiết bị động lực để kéo xe. Thiết bị này gồm có: Động cơ, bộ phận giảm tốc, bánh

xe chủ động (hay trống tời), phanh.

Ngoài ra, ở đường dây cáp còn có các bộ phận phụ thêm như đòn nối tiếp

giữa dây cáp mang với đường ray trên không, bộ phận đóng mở cáp dùng để nạp dây cáp kéo vào xe hoặc nhả dây kéo khỏi xe treo.

1.4.2.2. Hoạt động của đường dây cáp ba dây chuyển động tuần hoàn liên tục

Hình 1.15 giới thiệu sơ đồ hoạt động của đường dây cáp, sản phẩm cần vận

chuyển được tập trung tới trạm bốc. Công nhân đưa sản phẩm vào xe treo rồi đẩy xe tới đầu nhánh tải, sau đó mắc dây cáp kéo vào xe treo, xe có tải sẽ được kéo tới trạm

dỡ ở cuối đường dây cáp. Đối với đường dây cáp chuyển động tuần hoàn liên tục

(dây cáp kéo không ngừng chuyến động) thì hai đầu dây cáp của nhánh tải và nhánh

không tải có lắp bộ phận đóng mở cáp kéo. Xe treo chạy qua bộ phận đóng mở cáp

kéo sẽ được tự động nạp vào xe (khi xe treo chạy vào dây cáp mang) hoặc nhả ra

khỏi xe (khi xe treo chạy khỏi dây cáp mang để vào trạm dỡ). Sau khi đã dỡ xong,

công nhân đẩy xe treo không tới nhánh không tải và xe treo lại được kẹp chặt vào dây cáp kéo đề trở về trạm bốc. Công nhân ở trạm bốc tháo xe ra để chuẩn bị bốc

chuyến sau. Đó là quá trình làm việc của một chuyến xe. Ở đường dây cáp trên

không vận chuyển cự ly dài có nhiều xe chạy trên tuyến đưòng trong cùng một lúc.

1.4.3. Một số loại đường cáp sử dụng trong nông nghiệp Trong nông nghiệp việc thu hoạch một số loại nông sản đã sử dụng đường cáp để vận chuyển nông sản phẩm từ nơi thu hái về đến nơi tập kết, sau đây là một số đường dây cáp vận chuyển một số loại nông sản: a) Đường cáp vận chuyển na ở Chi Lăng, Lạng Sơn: Một số hộ gia đình trồng na ở Chi lăng, Lạng Sơn đã sử dụng đường cáp một dây căng cố định (hình 1.8) để vận chuyển na từ trên sườn núi xuồng chân núi, hình 1.16. Các thùng đựng quả na sau khi thu hái được treo lên xe treo, do đường dây cáp căng có độ dốc nên nhờ có phân lực trọng lượng mà thùng đựng sản phẩm chuyển động từ trên cao xuồng thấp. Mô hình đường cáp này do người dân tự thiết kế xây dựng, chưa có công trình nghiên cứu được công bố.

Hình 1.16: Vận chuyển na bằng dây cáp ở Chi Lăng, Lạng Sơn

b) Đường cáp vận chuyển cam ở Tuyên Quang; Một số nông dân trồng cam ở

Hàm Yên, Tuyên Quang đã sử dụng đường cáp một dây căng cố định để đưa cam

sau khi thu hoạch từ trên sườn núi xuống chân núi, hình 1.17, mô hình đường cáp

này cũng do các hộ nông dân xây dựng và lắp đặt, chưa có công trình nghiên cứu

được công bố.

Hình 1.17: Đường cáp vận chuyển cam ở Hàm Yên

c) Đường cáp vận chuyển chuối: Trong thu hoạch chuối nhiều trang trại đã sử

dụng đường cáp để vận chuyển để giảm nhẹ sức lao động và tránh sây sát quả

chuối, đường cáp được sử dụng chủ yếu là mô hình đường cáp 2 dây có động lực

kéo, chuyển động thành vòng tròn, buồng chuối sau khi thu hoạch được treo lên dây

cáp kéo, dây cáp kéo được treo lên cáp mang (cáp tải), sau đó sử dụng động lực kéo

cáp kéo chuyển động trên cáp tải, hình 1.18.

Hình 1.18: Đường cáp vận chuyển chuối Long An

1.5. Một số công trình nghiên cứu về đường cáp

Tài liệu về Cơ khí hóa khai thác gỗ [1] đã trình bày phương pháp tính toán độ

võng, sức căng và chiều dài nhịp của cáp mang, tính toán cáp kéo và công suất động

cơ của một số loại đường cáp vận xuất gỗ, loại đường cáp này cho tải trọng lớn, cáp

mang gắn chặt hai đầu, xe treo chuyển động, tải trọng tập trung, tài liệu chưa đề cập

đến động lực học của đường cáp vận chuyển gỗ. Các sơ đồ tính toán, kết quả tính

toán một số thông số về đường cáp trong tài liệu này có thể vận dụng trong nghiên

cứu động lực học của đường cáp vận chuyển trái thanh long.

Tác giả Gordana Kastratović a,n, NenadVidanović a, VukmanBakić b, Boško

Rašuo trong công trình [34], đã giới thiệu về phân tích phần tử hữu hạn của dây cáp

treo chịu tải trọng dọc trục cho đường dây cáp sử dụng các thiết bị trên tầu biển, kết

quả nghiên cứu này có thể ứng dụng tính toán tải trọng phá hủy của dây cáp vận

chuyển trái thanh long.

Tác giả M. Aufaure trong công trình [38] đã công bố kết quả về một phần tử

cáp ba nút đảm bảo tính liên tục của căng ngang của một phần tử cáp kẹp, tính toán

này ứng dụng trên đường dây cáp điện và dây cáp chuyên dùng.

Tác giả Cheng Luo*, Xiangrong Fu, Jinsan Ju, Huipeng Liu trong công trình

nghiên cứu [37] đã công bố kết quả nghiên cứu về Phân tích các yếu tố cáp trượt,

bài báo này trình bày hai phương pháp để mô hình hóa các phần tử trượt cáp trên

ròng rọc hoặc rãnh trên cáp treo.

Tác giả Brian M. McDonald1 and Alain H. Peyrot, 2 Fellow trong công trình

[25] đã công bố kết quả nghiên cứu một phương pháp mới để phân tích các loại cáp

có thể cuộn lại, trong phương pháp này, tác giả sử dụng ròng rọc phần tử mới có thể

mô hình chiều dài hữu hạn của cáp được hỗ trợ dọc theo chiều dài của cáp bằng một

ròng rọc. Phần tử ròng rọc đơn giản hóa các tính toán bằng cách tự động điều chỉnh

tỷ lệ cáp ở mỗi bên, kết quả nghiên cứu trên có thể sử dụng để tính toán đường cáp

vận chuyển trái thanh long.

Tác giả O’Brien, W. T và Francis, A. J trong công trình [23] đã công bố một

phương pháp số được sử dụng để xác định hình dạng bị lệch của cáp treo chịu một

tác động đồng thời hai chiều của các tải trọng tập trung. Các phương trình cân bằng

tĩnh cho các điểm tải cáp khác nhau, giữa các điểm tải được giải theo các yêu cầu

tương thích hình học bằng phương pháp xấp xỉ liên tiếp với hệ thống các tác động

thay đổi bao gồm: Thay đổi nhiệt độ, lực của các gối đỡ, trượt cáp tại các gối đỡ và

tải phân bố đồng đều dọc theo các phần của nhịp. Hai yếu tố tác động cáp treo được

xem xét: Tải trọng được gắn tại các điểm được xác định dọc theo cáp và chuyển

động dọc và ngang của cáp và vị trí ngang cuối cùng của các điểm tải và độ võng của

các điểm chịu tải, tác giả chưa xét động lực học chuyển động của xe treo.

Tác giả HalukOzdemir với nghiên cứu tiếp cận phần tử hữu hạn cho các vấn đề

cáp năm 1979 [24] đã đề xuất phân tích phi tuyến tĩnh học và động học của các cấu

trúc cáp. Từ việc đo một số biến tĩnh và động học của cáp tác giả đã tìm ra các

phương trình ứng suất của trạng thái cân bằng biến thiên. Để phân biệt dạng phương

trình cân bằng biến thiên này, các hàm Lagrangian được sử dụng để nội suy hình

học cong của mỗi phần tử và chuyển vị giữa các nút phần tử. Tác giả đã đưa ra các

ma trận phần tử hữu hạn cho các hoạt động của tuyến tính hóa và rời rạc. Bằng cách

đánh giá ma trận độ cứng của phần tử 2 nút, ma trận độ cứng của phần tử độc lập

với việc cấu hình ban đầu hay cấu hình hiện tại được sử dụng trong mô tả các biến

động và biến tĩnh.

Năm 1994 tác giả J Lilien và Pinto Da Costa A đã nghiên cứu công trình [26].

Tác giả đề cập đến một loại rung động của cáp gây ra bởi sự kích thích tham số (sự

không ổn định động của cáp do chuyển động nhỏ của dầm). Cách tiếp cận được

định hướng để tính toán biên độ và dao động căng cơ. Các công thức biên độ ngẫu

nhiên cũng như cho các chế độ trạng thái ổn định được xem xét và khảo sát. Một số

mô phỏng quá trình theo thời gian từ những phần tử hữu hạn được trình bày

(chuyển vị và độ căng của cáp) cũng được khảo sát. Phân tích cho thấy trong các

nhịp cầu nhịp lớn, kích thích tham số sẽ có thể xảy ra do sự hiện diện của nhiều tần

số thấp trong dầm và trong dây văng. Kết quả nghiên cứu cho thấy xu hướng mới

trong thiết kế cầu rất lớn.

Tác giả A.Andreu cùng các cộng sự (2006) trong nghiên cứu [27] ‘yếu tố mới

biến dạng dây xích để phân tích cấu trúc mạng cáp” đã trình bày công thức tính các

hệ thống lưới bao gồm nhiều dây cáp cho phép mô phỏng qua yếu tố dây xích biến

dạng. Công thức được đề xuất, xuất phát như một sự thay đổi các phương trình

thông thường cho cáp không thể tách rời, đảm bảo trạng thái cân bằng chính xác sau

khi biến dạng của cáp. Độ chính xác và hiệu quả của công thức được đánh giá bằng

cách so sánh với các kết quả có sẵn của các tác giả khác sử dụng các phương pháp

phân tích hoặc phương pháp số khác nhau.

Năm 2008, tác giả W. Lacarbonara, A.P. trong công trình nghiên cứu [28], đã

trình bày một công thức chính xác về mặt hình học của cáp chịu kéo dọc trục và độ

cong uốn. Công thức động lực học được dựa trên các định luật cấu trúc phi tuyến

cho lực căng và mômen uốn với tính toán phi tuyến cấu thành trong điều kiện không

nén. Các tính toán này, được thực hiện trong chế độ chuẩn, dựa trên các dây cáp vật

liệu đàn hồi có tác động tuyến tính, trong khi tính phi tuyến theo độ cứng hình học

và không chịu nén. Các kết quả đã thu được phương trình tương đương Lagrangian

bậc hai. Ảnh hưởng của độ cứng uốn đối với các cáp uốn tĩnh phi tuyến được so

sánh đánh giá với kết quả thu được đối với cáp thông thường được áp dụng rộng

rãi. Các đặc tính về tần số của cáp có độ cứng uốn cũng được nghiên cứu và so sánh

với các tần số của cáp thông thường được áp dụng rộng rãi.

Năm 2009, tác giả Xing Ma và John W. Butterworth của Khoa Kỹ thuật Xây

dựng và Môi trường, Đại học Auckland, New Zealand trong công trình [29] nghiên

cứu “Mô hình phương pháp lực để phân tích động lực học các cấu trúc cáp phẳng”

tác giả đã xây dựng được một phương pháp lực mới để phân tích tác động của cáp

dao động với độ trễ nhỏ. Xây dựng được mô hình phương trình vi phân từng phần

(phương trình chuyển động) và phương trình tích phân (phương trình tương thích).

Trong bài báo, tác giả áp dụng phương pháp sóng di chuyển cho phương trình vi

phân từng phần (PDE). Thay thế cho các điều kiện tương thích và điều kiện biên,

phương trình chính thu được theo phương pháp gia tăng lực căng động, hay còn gọi

là phương trình động lực phương pháp (FMDE). Phương trình này áp dụng cho cả

hai hệ thống cáp một nhịp và nhiều nhịp đều có. Các tần số tự nhiên thu được từ

FMDE được trình bày là phù hợp với những suy luận sử dụng phương pháp chuyển

vị thông thường (DM). Phương pháp (FMDE) xây dựng phù hợp cho các hệ thống

cáp đơn và đa nhịp chịu các lực điều hòa.

Năm 2009, Tác giả Massimo Cuomo và Leopoldo Greco, Khoa Kỹ thuật, Đại

học Catania, Ý trong công trình [30] đã nghiên cứu “Phần tử hữu hạn cáp để phân

tích lưới cáp” trong nghiên cứu tác giả có đề cập đến công thức tính chính xác của

một yếu tố dây xích. Có thể mô phỏng bằng máy tính biến dạng của các hệ thống

lưới cáp. Tác giả xây dựng được công thức, xuất phát từ phương trình thông thường

cho cáp không thể tách rời, đảm bảo trạng thái cân bằng chính xác sau khi biến dạng

của cáp và bao gồm cả trường hợp tải theo dõi. Việc sử dụng biểu thức phân tích

cho cả mô tả hình học của phần tử và bài toán tuyến tính tương ứng cung cấp độ ổn

định số cao trong quy trình tính toán. Độ chính xác và hiệu quả của phương pháp

này được đánh giá bằng cách so sánh với các kết quả đơn giản thu được trong tài

liệu bằng cách sử dụng các phương pháp phân tích và số thay thế.

Năm 2011 tác giả H. Nam và N. T. Nghĩa trong công trình [31] đã nghiên cứu

về “ Ước tính độ căng cáp sử dụng các tần số tự nhiên đo được” Trong nghiên cứu

này, phương trình đặc trưng cho độ rung của trường hợp tổng quát nhất của cáp,

trong đó cả độ võng và độ uốn trong cáp đều được tính đến, có nguồn gốc phân tích.

Sau đó bằng cách xem xét các giả định đơn giản hóa phù hợp của tham số độ cứng uốn

nhỏ, thu được các dạng tiệm cận của phương trình. Phân tích đưa ra một quy trình áp

dụng thực tế để ước tính độ căng cáp sử dụng tần số tự nhiên đo được. Quy trình phát

triển được xác minh bằng dữ liệu thực tế của một cây cầu dây văng ở Việt Nam.

Năm 2012, Marco Lepidi * , Vincenzo Gattulli trong công trình [32] đã

nghiên cứu về “Phản ứng tĩnh và động của cáp treo đàn hồi với hiệu ứng nhiệt”.

Tác giả phân tích hiệu ứng nhiệt độ trên phản ứng tĩnh và động của cáp nghiêng

treo thông qua một mô hình đơn chiều liên tục bao gồm cả phi tuyến hình học. Sự

thay đổi nhiệt độ đồng đều được đưa ra thông qua định luật cấu thành không đồng

nhất cho độ đàn hồi tuyến tính của vật liệu. Nghiên cứu tham số độ chính xác và

gần đúng của các phương trình điều chỉnh trạng thái cân bằng tĩnh cáp dưới trọng

lượng bản thân, của sự thay đổi phụ thuộc nhiệt độ, lực căng và độ võng. Các đặc

tính đặc trưng cho động lực học tự do thu được theo kiểu kín đối với cáp parabol độ

võng nhỏ trong phạm vi rung tần số thấp.

Năm 2013, tác giả Mostafa Salehi Ahmad Abad và các cộng sự thuộc Khoa Kỹ

thuật, Đại học Ferdowsi Mashhad, Mashhad, Iran đã công bố công trình [33] nghiên

cứu “Phân tích phi tuyến của các cấu trúc cáp theo tải trọng chung”. Trong công

trình này, tác giả đã đề cập đến hai yếu tố mới để phân tích phần tử hữu hạn ba

chiều của cấu trúc cáp. Ma trận độ cứng tiếp tuyến của các phần tử cáp được lấy

theo tải trọng tĩnh và phân tán không gian. Phần tử đầu tiên, được gọi là phần tử

Cáp dây xích liên tục (CCC) và mở rộng phần tử cáp dây xích cổ điển. Phần tử thứ

hai, phần tử Cáp dây xích rời rạc (DCC), được giới thiệu bằng cách chuyển đổi các

phương trình liên tục của phần tử CCC thành công thức riêng biệt, cho khả năng

chia cáp thành nhiều phần tử thẳng với các phần tử dọc trục. Tác giả trình bày một

thuật toán đơn giản để phân tích các dây cáp giả định, sử dụng để phân tích phi

tuyến của các cấu trúc cáp. Kết quả tính toán được so sánh với các nhà nghiên cứu

khác, kết quả của các ví dụ bằng số cho thấy khả năng và độ mạnh của các yếu tố

được đề xuất phù hợp với biến dạng của cấu trúc cáp.

Năm 2014, tác giả Iordan Matulea Dragos Stefan đã công bố công trình [35]

nghiên cứu “Một cách tiếp cận số mới để phân tích động lực học của cáp biển”.

Trong bài viết tác giả mô tả các nguyên tắc cơ bản có thể được sử dụng phần mềm

máy tính nhằm hỗ trợ thiết kế tính toán cáp hàng hải hoạt động dưới sự kết hợp của

tải trọng tĩnh và động. Một mô hình toán học duy nhất và một phương pháp số phù

hợp dựa trên sự khác biệt hữu hạn được sử dụng, trước tiên để xác định mô hình cân

bằng tĩnh của phương đứng, sau đó cho các tác động của nó xung quanh mô hình tĩnh

được tính toán trước đó. Sử dụng phần mền (DYNCAB) dựa trên mô hình toán học

để tính toán mô hình đề xuất và phương pháp để thiết kế cáp, phân tích đầy đủ tính

toán cân bằng tĩnh và dao động của cáp biển theo yêu cầu trong quá trình thiết kế.

Năm 2017 tác giả C.Z. Qian* and C.P. Chen thuộc khoa Kỹ thuật dân dụng và

Kiến trúc, Đại học Hạ Môn, Trung Quốc đã công bố công trình [35] nghiên cứu “Phân

tích động lực phi tuyến cho cáp nghiêng bị tác động bởi sàn rung”. Tác giả đề xuất một

mô hình cơ học đơn giản để mô tả hệ thống động lực của cáp nghiêng bị tác động bởi

độ rung của boong. Sử dụng phương pháp Galerkin, hệ thống động lực được đơn giản

hóa thành một bậc tự do hệ phi tuyến. Các kết luận chỉ ra rằng cộng hưởng tham số

được tác động bởi tỷ lệ tần số 3: 2 là đáng kể. Trong bài báo này, các đặc tính động học

phi tuyến của cáp nghiêng được nghiên cứu. Tác giả đã sử dụng động lực học cấu trúc

phi tuyến, để xây dựng một mô hình cơ học của cáp nghiêng bị tác động bởi rung

động. Tác giả đã sử dụng phương pháp trung bình, phương trình trung bình và phương

trình chia đôi được lấy theo tỷ số tần số λ ≈ 0,5, λ ≈ 1,0 và λ ≈1,5. Đặc biệt, các chuyển

động giai đoạn 1 và giai đoạn 2 được thảo luận. Cộng hưởng tham số có thể được tác

động trong một phạm vi tỷ lệ tần số rộng. Cộng hưởng tham số được tác động

bởi λ ≈1,5 nên được chú ý nhiều hơn so với cộng hưởng tham số được tác động

bằng λ≈ 0,5 để lưu trữ biên độ đạt cực đại nhanh hơn.

Đề tài cấp nhà nước thuộc chương trình Tây Nam Bộ: "Nghiên cứu thiết kế

chế tạo một số thiết bị cơ giới hóa, tự động hóa một số khâu trong thu hoạch một

số loại cây ăn quả tại vùng Tây Nam Bộ" [21] đã thiết kế chế tạo được đường cáp

một dây kép kín tuần hoàn liên tục để vận chuyển trái thanh long sau thu hoạch,

đường cáp này đã được sử dụng ở hợp tác xã Thiên Phúc huyện Chợ Giạo tỉnh

Tiền Giang bước đầu cho năng suất và chất lượng sản phẩm cao. Tuy nhiên đường

cáp này còn nhiều tồn tại như dao động của giỏ đựng tái thanh long còn lớn, độ

võng lớn... nguyên nhân là đề tài chỉ tập trung phần tính toán thiết kế và chế tạo

đường cáp mà chưa có tập trung nghiên cứu phần động lực học của đường cáp, từ

đó chưa có cơ sở khoa học cho việc xác định các thông số hợp lý của đường cáp.

Như vậy đề tài cấp nhà nước ở trên chỉ tập trung phần thiết kế chế tạo chưa có

nghiên cứu về động lực học đường cáp.

Tóm lại: Đã có nhiều công trình nghiên cứu về tính toán thiết kế đường cáp được

công bố, song các công trình chủ yếu tập trung vào vận chuyển gỗ, vận chuyển người,

cầu dây văng, sử dụng phần tử hữu hạn để tính toán dây cáp. Cho đến nay, chưa có

công trình nào nghiên cứu động lực học của đường cáp vận chuyển trái thanh long

được công bố. Các kết quả nghiên cứu phân tích ở trên là tài liệu hữu ích để vận dụng

trong nghiên cứu động lực học của đường cáp vận chuyển trái thanh long.

1.6. Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng mô hình, thiết lập các phương trình cơ học, động lực học của đường

cáp, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến các thông số động lực học của đường cáp, để

tính toán xác định một số thông số hợp lý của đường cáp vận chuyển trái thanh long do

Việt Nam thiết kế chế tạo.

1.7. Nội dung nghiên cứu

1.7.1. Nội dung nghiên cứu lý thuyết

- Xây dựng mô hình tính toán một số thông số cơ học của đường cáp;

- Thiết lập phương trình tính toán thông số cơ học của đường cáp;

- Xây dựng mô hình, thiết lập phương trình tính toán động lực học của giỏ đựng

trái thanh long trong quá trình vận chuyển;

- Xây dựng mô hình, thiết lập phương trình tính toán dao động của giỏ đựng trái

thanh long

- Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến thông số cơ học, động lực học của

đường cáp.

1.7.2. Nội dung nghiên cứu thực nghiệm

- Xác định một số thông số động lực học của đường cáp;

- Kiểm nghiệm lại mô hình tính toán lý thuyết;

- Xác định một số thông số hợp lý của đường cáp vận chuyển trái trái thanh long.

1.8. Đối tượng nghiên cứu

1.8.1. Vườn trồng thanh long

Như đã trình bầy ở phần trên, thanh long được trồng ở nhiều tỉnh thành trong

cả nước, trong đó hai vùng trồng với diện tích và sản lượng lớn nhất đó là vùng

Nam Trung Bộ và Tây Nam Bộ. Do điều kiện về thời gian đề tài luận án chọn vùng

trồng thanh long ở Tây Nam Bộ để nghiên cứu.

Đặc điểm của vườn trồng thanh long vùng Tây Nam Bộ là địa hình bằng, độ dốc

khoảng 1-3 độ, khoảng cách giữa các luống trồng là 3m, chiều cao trụ thanh long 2m,

diện tích vườn thanh long 2-5 ha, chiều dài các luống trồng từ 100m-300m, trọng lượng

của một trái thanh long từ 0,5-0,8kg.

Đất đai thổ những của vùng trồng thanh long Tây Nam Bộ là đất cát pha, nhiễm

phèn, độ chua pH = 4-5 chiếm 62%, thành phần: Mùn 12%, sét 64%, cát 24%.

Hình 1.19. Vườn trồng thanh long Tây Nam Bộ

1.8.2. Đường cáp vận chuyển trái thanh long [21]

Hệ thống đường cáp vận chuyển trái thanh long đề tài luận án nghiên cứu là

hệ thống đường cáp do đề tài cấp nhà nước mã số: KHCN-TNB/14-19/C30 thiết kế

chế tạo, đó là đường cáp một dây chuyển động tuần hoàn liên tục.

a) Sơ đồ hệ thống đường cáp vận chuyển thanh long

Từ những đặc điểm và yêu cầu của công nghệ thu hái vận chuyển thanh long, đề tài

cấp nhà nước đã thiết kế chế tạo ra hệ thống thiết bị vận chuyển thanh long như sau:

- Hệ thống đường cáp kép kín chuyển động tuần hoàn, liên tục giữa hai hàng

thanh long;

- Giỏ đựng trái thanh long được gắn chặt trên dây cáp và chuyển động tuần hoàn

cùng dây cáp;

- Sơ đồ đường cáp vận chuyển trái thanh long trong vườn được thể hiện trên

hình 1.17. Đường cáp này được thiết kế, lắp đặt với kích thước tùy ý theo vườn

trồng thanh long.

Hình 1.20. Mô hình đường cáp vận chuyển trái thanh long

(1)-Đường cáp; (2)- Giỏ đựng trái thanh long; (3)- Trụ chủ động có gắn mô tơ

tạo lực kéo (4)- Trụ đỡ bị động có gắn các puly đỡ và chuyển hướng cáp; (5)- Giá đỡ

trung gian chữ A trên có gắn puly đỡ cáp; (6)- Đường đi trong vườn trồng thanh long

b) Hoạt động của hệ thống đường cáp

Đường cáp (1) được nối thành vòng kín và được lắp đặt như trên hình 1.20 và

được căng với lực căng ban đầu, khi động cơ hoạt động thông qua hộp giảm tốc làm

cho bánh đai chủ động trên trụ số (3) quay, bánh đai chủ động làm cho đường cáp

(1) chuyển động, trên đường cáp gắn giỏ đựng trái thanh long (2) do vậy giỏ đựng cũng

chuyển động tuần hoàn giữa 2 hàng thanh long. Người công nhân sau khi cắt trái xong

thì đặt vào giỏ chứa, giỏ chứa tự động di chuyển về đến điểm tập kết. Tại điểm tập kết

người công nhân lấy trái thanh long ra và xếp vào thùng đựng chuyên dùng, sau đó xếp

thùng đựng chuyên dùng lên phương tiện vận chuyển để mang đi tiêu thụ.

c) Đặc điểm và thông số kỹ thuật của hệ thống đường cáp vận chuyển trái

thanh long

- Dây cáp trong hệ thống được nối thành vòng kín, đi qua nhiều puli chuyển hướng;

- Giỏ đựng trái thanh long được gắn chặt trên dây cáp;

- Dây cáp và giỏ đựng trái thanh long chuyển động tuần hoàn đi qua trụ đỡ

chính, giá đỡ trung gian và puly chuyển hướng;

- Vận tốc chuyển động của dây cáp không đều, nên tạo ra dao động của giỏ

đựng trái thanh long cũng như dao động của dây cáp;

- Bánh đai chủ động và dây cáp có độ trượt nhất định, từ đó sinh ra chuyển

động không đều của dây cáp.

Thông số kỹ thuật của đường cáp vận chuyển trái thanh long do đề tài cấp nhà

nước chế tạo được trình bầy ở bảng 1.1

Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật của hệ thống đường cáp vận chuyển thanh long

Số Đơn vị Đặc tính kỹ thuật Giá trị/ đặc điểm TT tính

1 Kiểu đường cáp

2 Chiều dài đường cáp (tối đa) 3 Chiều dài nhịp 4 Đường kính dây cáp 5 Chế độ hoạt động 6 Công suất động cơ 7 Năng suất vận chuyển 8 Giỏ chứa trái thanh long m m mm Kw tấn/ca Đường cáp một dây kép kín, chuyển động tuần hoàn, liên tục 500 20-25 6 Tự động hoặc điều khiển từ xa 0.75 10-20 Chất liệu nhựa trọng lượng 0,15kg

9 m 2- 3

10 m/s 0,1-0,3 Khoảng cách giữa các giỏ đựng trái thanh long Vận tốc di chuyển của giỏ đựng trái thanh long

Nhận xét: Từ những đặc điểm của vườn trồng thanh long ở vùng Tây Nam Bộ,

đặc điểm của hệ thống đường cáp vận chuyển trái thanh long và các thông số kỹ thuật của

nó là những căn cứ khoa học cho quá trình nghiên cứu động lực học của đường cáp này.

1.9. Phương pháp nghiên cứu

1.9.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Áp dụng phương pháp nghiên cứu của cơ học lý thuyết tính để nghiên cứu

động lực học của đường cáp. Nội dung của phương pháp này có thể tóm tắt như sau:

Từ quá trình làm việc của đường cáp, lập mô hình tính toán các thông số cơ

học và động lực học của đường cáp, sử dụng lý thuyết cơ học để thiết lập phương

trình tính toán lực căng của đường cáp, độ võng của dây cáp, dao động của giỏ đựng

trái thanh long, sử dụng phần mềm Matlab – Simulink để khảo sát các phương trình

vi phân động lực học của đường cáp để rút ra các kết luận về ảnh hưởng của các thông

số đến các chỉ tiêu độ võng của đường cáp, dao động của giỏ đựng trái thanh long.

Trong quá trình thực hiện các nghiên cứu lý thuyết, luận án sử dụng một số các

kết quả của toán học và thống kê, bài toán lý thuyết tính toán cơ học về dây mềm.

Trong mục này sẽ trình bày tóm tắt cơ sở toán học được sử dụng trong luận án.

Phương pháp Newton – Raphson

Phương pháp Newton – Raphson dùng để giải hệ phương trình đại số phi

tuyến được trình bày tóm tắt như sau:

Giả sử có hệ phương trình đại số phi tuyến :

(1.1)

Các hàm là các hàm phi tuyến của các ẩn x1, x2, ..., xn mà ta

cần tìm giá trị các ẩn này thỏa mãn hệ (1.1).

(0), ..., xn

(0)) và h = (h1, h2, ..., hn), trong đó

(0),

Gọi X = (x1, x2, ..., xn) , X(0) = (x1

ta X = X(0) + h. Khai triển Tay – lo bậc nhất các hàm fk tại các điểm xi

được:

(1.2)

Dẫn đến :

(1.3)

Ở đây là đạo hàm riêng của hàm fk theo biến xi lấy tại điểm

. Các giá trị h1, h2, ..., hn cần tìm.

Hệ (1.3) là hệ phương trình đại số tuyến tính nên giải được nghiệm:

(1.4)

Trong đó:

(1.5)

do đó

Quá trính lặp theo công thức (1.6)

với độ chính xác được đánh giá : - sai số cho trước. (1.7)

1.9.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Áp dụng các phương pháp đo lường các đại lượng không điện bằng điện để

xác định các thông số đầu vào và xác định các thông số đầu ra.

Sử dụng các thiết bị đo và các phần mềm xử lý số liệu hiện đại để xác định các

thông số phục vụ cho khảo sát bài toán lý thuyết như lực căng của dây cáp, độ võng

của đường cáp.

Quá trình tổ chức và tiến hành thí nghiệm xác định các đại lượng nghiên cứu

được thực hiện theo phương pháp thống kê toán học và phương pháp thí nghiệm

chuyên ngành [7]; [9].

Luận án sử dụng quy hoạch thực nghiệm với xử lý số liệu bằng phương pháp

bình phương nhỏ nhất.

Quy hoạch thực nghiệm với xử lý số bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất

(BPNN)

Lý thuyết quy hoạch thực nghiệm dựa trền nền tảng của phương pháp bình

phương bé nhất. Giả sử đại lượng Y phụ thuộc vào các đại lượng x1 , x2 , ..., xk ,

tức là ứng với mỗi điểm Mi(x1, x2 , ..., xk) Rk ta có được giá trị thực nghiệm yi =

Y(Mi). Giá trị của các đại lượng x1, x2 , ..., xk ta có thể điều khiển được hoặc

không điều khiển được.

Rk ta có được giá trị thực nghiệm của đại Tại mỗi điểm Mi(x1, x2 ,.., xk)

lượng yi = Y(Mi). Có thể nói đại lượng Y = F(x1 , x2 , ..., xk) với điều kiện các

D Rk , với D là miền đóng, bị chặn trong không gian điểm M(x1 , x2 , ..., xk)

Rk, do vậy mô hình thống kê ở đây là mô hình thống kê địa phương, tức là xét giá trị

các biến x1 , x2 , ..., xk trong một vùng nào đấy.

Do là mô hình địa phương nên ta có thể khai triển Taylor đối với hàm

Y = F(x1 , x2 , ..., xk) dưới dạng :

(1.8)

hay có dạng : (1.9)

m ) đã được biết. trong đó các hàm fi(x1 , x2 , ..., xk) ( với i = 1

Việc xác định các hệ số ai được dựa trên số liệu của n lần thực nghiệm, tức là

tại n điểm Mj(x1, x2 , ..., xk) D (miền D là miền giới hạn của các biến xj) ta có

được giá trị thực nghiệm của biến Y là yj , khi đó cần xác định các giá trị của ai

sao cho

hay là : (1.10)

Các giá trị a1, a2, ..., am sẽ là nghiệm của hệ phương trình đại số :

(1.11)

Trong đó: (1.12)

Hệ (1.11) là một hệ m phương trình đại số tuyến tính. Giải ra ta được các ai =

và cho ta phương trình hồi quy thực nghiệm của hệ thống tương ứng với bộ n

thí nghiệm đã cho.

Hàm hồi quy thực nghiệm

Phương trình hồi quy thực nghiệm phụ thuộc vào bộ n thí nghiệm và phương

pháp nhận dạng mô hình thống kê (tức là đưa ra các dạng hàm fi ). Như vậy cần

phải có chiến lược tác động vào các yếu tố xj , xây dựng bộ n thí nghiệm sao cho

mô hình thu được đạt độ tin cậy đặt ra, đủ thông tin cần thiết, thuận tiện xử lý thông

tin, tìm cực trị và dễ dạng sử dụng tính toán.

Nếu ta gọi véc tơ :

= ( y1 , y2 , ... , yn )

Rn = ( fi(M1) , fi(M2) , ..., fi(Mn))

thì trong quá trình xác định các hệ số ai ta sẽ dẫn đến việc giải hệ phương

trình đại số tuyến tính A. = B , trong đó : ma trận A = (aij) với

i ,

j > - là tích vô hướng hai véc tơ

i và

j ,

aij = <

i > ;

còn : ; , với bi = <

Bằng cách ký hiệu như trên ta nhận thấy ma trận A là ma trận đối xứng và

dẫn đến A khả do hệ hàm { fi } là độc lập tuyến tính nên định thức

1 ,

đảo và hệ phương trình A. = B là hệ Cramer sẽ có duy nhất nghiệm (

= A-1B ..., m) và

Nếu ta gọi ma trận F là ma trận có cột thứ i chính là các thành phần của

véc tơ tức là :

F = và gọi Y =

khi đó FT là ma trận chuyển vị của F thì ta có được :

A = FT.F và B = FT.Y với

1 ,

2 , ... , m } là một họ véc tơ độc lập tuyến

Chú ý rằng họ véc tơ {

tính. Nếu là một họ trực giao, tức là :

< fi , fj > =

khi đó ma trận A sẽ là một ma trận chéo, dẫn đến:

i =

hay với

Tính chất này được sử dụng trong phương pháp quy hoạch trực giao, khi mà

1 ,

2 , ... , m } là một họ véc tơ trực giao.

ta có thể chủ động điều khiển được giá trị của các biến xj để có được hệ véc tơ {

Kết luận chương 1

Từ những trình bày ở trên có thể đi đến một số kết luận:

1. Việt Nam có diện tích trồng thanh long lớn nhất châu Á, sản lượng thanh

long xuất khẩu hàng đầu thế giới, chiến 49,8 % kim ngạch xuất khẩu trong nhóm

trái cây ở Việt Nam.

2. Công nghệ và thiết bị thu hái vận chuyển trái thanh long sau thu hoạch còn

nhiều tồn tại đó là năng suất thấp, trái thanh long bị tổn thương khi vận chuyển từ vườn

trồng về nhà máy sơ chế, từ đó ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm khi xuất khẩu.

3. Các công trình nghiên cứu về đường cáp vận chuyển ở Việt Nam còn hạn

chế, chưa có công trình nghiên cứu về đường cáp vận chuyển trái thanh long ở Việt

Nam và trên thế giới được công bố.

4. Có nhiều công trình nghiên cứu về đường cáp vận chuyển gỗ được công

bố, có thể sử dụng nguyên lý vận chuyển tuần hoàn và khép kín từ kết quả nghiên

cứu đường cáp vận chuyển gỗ để nghiên cứu đường cáp vận chuyển trái thanh long.

Mô hình đường cáp một dây chuyển động tuần hoàn liên tục phù hợp với việc vận

chuyển trái thanh long.

Để có cơ sở lý thuyết cho quá trình tính toán thiết kế, hoàn thiện các thông số

kỹ thuật của đường cáp vận chuyển trái thanh long, cũng như làm tài liệu tham khảo

cho quá trình tính toán thiết kế cải tiến các đường cáp vận chuyển nông sản thì việc

thực hiện đề tài: "Nghiên cứu động lực học của đường cáp vận chuyển trái thanh

long ở vùng Tây Nam Bộ" mà đề tài luận án lựa chọn là cần thiết.

Chương 2

XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐƯỜNG CÁP

VẬN CHUYỂN TRÁI THANH LONG

Nội dung chính của chương này là xây dựng mô hình tính toán một số thông

số cơ học, động lực học của đường cáp vận chuyển trái thanh long bao gồm:

- Bài toán thứ nhất là xây dựng mô hình tính toán thông số cơ học của

đường cáp trong hai trường hợp:

+ Độ cao hai gối đỡ nhịp cáp bằng nhau;

+ Độ cao hai gối đỡ nhịp cáp có có độ chênh cao;

- Bài toán thứ hai là xây dựng mô hình động lực học của giỏ đựng trái thanh

long khi cáp di chuyển cùng với sự tác động của lực gió và gia tốc chuyển động của

giỏ chứa.

Phương pháp để nghiên cứu nội dung trên là sử dụng lý thuyết cơ học, lý

thuyết mô hình hóa để xây dựng mô hình và thiết lập phương trình vi phân, sử

dụng các phần mềm chuyên dùng để khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến các chỉ

tiêu đánh giá, từ kết quả khảo sát rút ra những kết luận cần thiết. Sau đây luận án

tiến hành xây dựng mô hình động lực học cho hai bài toán nêu trên.

2.1. Xây dựng mô hình tính toán cơ học đường dây cáp

Đề tài cấp nhà nước: Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số thiết bị cơ giới hóa, tự

động hóa một số khâu trong thu hoạch một số loại cây ăn quả tại vùng Tây Nam

Bộ”, mã số KHCN-TNB/14-19/C30, đã thiết kế chế tạo ra hệ thống đường cáp vận

chuyển trái thanh long như hình 2.1.

Hình 2.1. Sơ đồ đường cáp vận chuyển trái thanh long

Từ mô hình hệ thống đường cáp trên hình 2.1 và nguyên lý hoạt động của

đường cáp, luận án lập mô hình tính toán đường cáp như trên hình 2.2.

Do cấu tạo đường cáp vận chuyển thanh long là một đường khép kín, cáp di

chuyển với tốc độ chậm (0,1-0,3m/s) và được đỡ bởi các puli trên các trụ. Các giỏ

đựng trái thanh long có trọng lượng 0.5 kg – 2 kg và được liên kết với cáp theo

khoảng cách đều nhau (2 m). Chiều dài nhịp theo thiết kế từ 20- 25 m và yêu cầu

độ võng lớn nhất phải nhỏ hơn 0,4m. Dây cáp thiết kế là cáp thép đường kính 6mm,

tải trọng tối dự án của dây cáp 15-20N/m.

Do tải được treo với khoảng cách đều trên dây cáp, nên luận án đặt giả thiết là

tải trọng treo trên dây cáp là phân bố đều, bỏ qua trọng lượng dây cáp. Đây là giả

thiết rất quan trọng, nó làm giảm thiểu rất nhiều cho độ phức tạp trong quá trình

tính toán. Giả thiết này sẽ được kiểm chứng lại trong quá trình tính toán.

Hình 2.2. Sơ đồ tính toán đường cáp khép kín

Thông số dây cáp theo thiết kế như sau:

+ Đường kính dây cáp 6mm;

+ Cáp thép mạ kẽm loại 6 tao 12 sợi;

+ Lõi đay được làm từ xơ tổng hợp;

+ Xoắn kiểu RRL (Right Regular Lay). Loại FC – cáp lõi đay, tự bôi trơn

bằng lượng mỡ tích trữ trong lõi;

+ Cáp có trọng lượng riêng : 90 N/100m

+ Lực kéo lớn nhất : 1470 N

+ Lực kéo đứt cáp : 12 KN

Như vậy, dây cáp được dùng cho hệ thống có trọng lượng trên 1m chiều dài

nhỏ, do đó trong tính toán có thể bỏ qua sự dãn do trọng lượng bản thân.

Với các đặc điểm trên, có thể tính toán đường cáp theo mô hình với các giả

thiết:

+ Tải trọng phân bố đều (q) trên các nhịp ;

+ Bỏ qua sự dãn của dây do trọng lượng bản thân.

2.2. Tính toán một số thông số cơ học của dây cáp tựa trên các gối đỡ có cùng độ

cao, chịu tải phân bố đều

2.2.1. Tính toán một số thông số cơ học của dây cáp không chịu dãn, tải trọng

phân bố đều

Theo như phân tích ở trên, trong nội dung này ta xét bài toán dây mềm

không chịu dãn, còn tải trọng là phân bố đều (q). Vì quá trình vận chuyển, có sự

giới hạn về cường độ tải trọng (lực/độ dài) trên dây cáp q < qmax. Do vậy, tải trọng

phân bố đều cường độ qmax là trường hợp dây chịu tải trọng lớn nhất. Chính vì vậy,

tính toán cơ học cho dây trong trường hợp này là làm cơ cở để thiết kế độ bền các

chi tiết của đường cáp, đảm bảo đường cáp vận hành an toàn và ổn định.

Đặt bài toán:

- Xét dây được giữ trên 2 gối ngang nhau với khoảng cách AB = .

- Dây có chiều dài L (m), trọng lượng riêng của dây cùng tải trọng theo chiều

dài γ (N/m). Đặt P = γ. L.

- Giả thiết:

+ Trọng lượng bản thân của dây và tải trọng được phân bố đều trên dây cung

với cường độ q (N/m) => ;

2.2.1.1. Thiết lập phương trình độ võng

+ Không tính đến sự dãn của dây do tải trọng.

Chọn hệ tọa độ Oxy: Gốc O trùng với một gối đỡ, trục Ox nối hai gối đỡ

(ngang nhau), trục Oy hướng xuống dưới.

Gọi : T- Lực căng dây cáp;

H - Lực căng chiều theo phương ngang (gọi là lực căng ngang);

R- Lực căng chiếu theo phương thẳng đứng ( gọi là lực căng dọc);

y - Độ võng của dây => y = y(x);

f - Độ võng lớn nhất của dây (tại điểm giữa dây do tải trọng phân bố đều).

Hình 2.3. Dây cáp tựa trên hai gối ngang nhau

Do dây chỉ chịu lực kéo T (không uốn, không xoắn) nên momen tại điểm

bất kỳ M(x,y) đều bằng 0, do vậy sẽ có:

=> (2.1)

Chiếu các lực lên trục y ta được: (2.2)

Từ (2.1) và (2.2) ta có phương trình độ võng (2.3)

Từ (2.3) nhận thấy độ võng lớn nhất tại .

Vậy và (2.4)

Thay (2.4) vào (2.3) được phương trình độ võng của dây căng ngang chịu tải

trọng bản thân dạng:

2.2.1.2. Tính lực căng dây T

(2.5)

T

Hình 2.4. Mô hình tính lực căng của dây cáp

Xét tại điểm M(x,y), tại đây lực căng trong dây T nằm theo phương tiếp tuyến

với đường cong của dây .

Gọi α là góc lập bởi T với phương ngang, như vậy tanα = y'(x).

(2.6) Tại M(x,y) có lực căng ngang là H1, như vậy

Bằng cách áp dụng các tính toán như trên phần thiết lập phương trình độ võng

cho đoạn dây MN có độ dài và độ võng lớn nhất tại điểm giữa là

, ta có được công thức dạng (2.4), tức là :

(2.7)

Vậy (2.8)

Luôn có

Từ (2.5) có:

Thay vào (2.8) được:

(2.9)

Từ (2.5) được

Vậy (2.10)

do => =>

với nên

Nhận xét:

Lực căng trên dây nhỏ nhất tại (2.11)

Lực lớn nhất tại gối:

=> hay (2.12)

hay (2.13)

2.2.1.3. Tính độ dài dây cáp (L)

Độ dài đoạn cáp L được tính : (2.14)

với , do đó (2.15)

Tính tích phân (2.15), nếu đặt thì độ dài

(2.16)

Nhận xét:

Với giả thiết dây mềm không chịu dãn và chịu tải phân bố đều cường độ q

(N/m), luận án đã thực hiện được:

+ Thiết lập được phương trình độ võng y = y(q, , H, x) (2.3) hay dạng y =

y (q, , f , x) (2.5);

+ Tính được lực căng dây T = T(q, , H, x) hay dạng T =T (q, , f , x);

+ Bằng cách đặt biến mới , luận án đã đưa ra được công thức tường

minh về liên hệ giữa độ dài dây cáp L, độ dài nhịp cáp và độ võng ở giữa nhịp f,

đây cũng là điểm mới trong tính toán của luận án.

2.2.2. Tính toán một số thông số cơ học của dây cáp chịu dãn, trọng tải phân bố đều 2.2.2.1. Tính độ dãn dài của nhịp dây khi chịu tải phân bố đều

Giả sử dây cáp có mô-đul đàn hồi E (Pa), diện tích thiết diện ngang là F(m2).

T

Hình 2.5. Tính độ dãn dài của cáp

(m).

Xét dây được giữ trên 2 gối ngang nhau với khoảng cách AB = Dây có chiều dài L0 (m), trọng lượng riêng của dây cùng tải trọng theo chiều

dài γ (N/m). Đặt P = γ. L0.

Giả thiết:

+ Trọng lượng bản thân của dây và tải trọng được phân bố đều theo trục ngang

với cường độ q (N/m) => ;

+ Có tính đến sự dãn của dây do trọng tải gây ra.

Gọi: R là phản lực theo phương đứng và H là phản lực theo phương ngang tại

các gối đỡ, y là độ võng của dây => y = y(x).

Gọi f là độ võng tại điểm giữa đoạn dây cáp AB. Từ kết quả bài toán khi cáp chưa dãn:

+ Theo (2.5) có được phương trình dây cáp theo khoảng cách giữa hai gối

và độ võng f tại điểm giữa :

(2.17)

+ Theo (2.10) có lực căng cáp tại điểm có tọa độ x là:

(2.18)

+ Gọi thì u sẽ là nghiệm

(2.19)

Do lực căng dây T = T(x) là hàm của tọa độ x, nên ứng suất kéo của dây cũng

là hàm của x , tức là

Do vậy, phân tố độ dài tại điểm x sẽ có độ dãn dài , tức là:

(2.20)

Do đó, độ dãn dài của đoạn cáp sẽ là:

(2.21)

Thay vào (2.21) ta được:

(2.22)



hay (2.23)

Dẫn đến độ dài đoạn dây cáp sau khi chịu dãn sẽ là:

(2.24)

Ở đây L0 là độ dài đoạn dây cáp khi chưa chịu tải trọng (tức là lực căng dây bằng 0 tại mọi điểm). Giá trị u là nghiệm của phương trình (2.19) với L được thay bởi Ld. Vì vậy, giá trị u được tìm gần đúng bằng phương pháp lặp. 2.2.2.2. Phương pháp lặp để tính độ dãn dài của nhịp cáp căng ngang.

thì giá trị f đã thay đổi cũng Với độ dài L= Ld được tính

được thể hiện trong (2.19) khi L được thay bởi Ld. Do vậy, để tính L sẽ dẫn đến công thức tính lặp giải phương trình (2.19) như sau:

+ Tại lần lặp thứ 0 lấy L= L0, ở đây L0 là độ dài cáp khi chưa có tải. + Tại lần lặp thứ k :

- Tính giá trị uk từ phương trình (2.19):

(2.25)

được giải gần đúng bằng phương pháp chia đôi liên tiếp, với

khoảng nghiệm ban đầu [a , b], trong đó

(2.26) - Tính

- Tính (2.27)

Vòng lặp sẽ dừng lại khi - là sai số định trước.

Nhận xét: Nội dung tính toán cơ học cho đường cáp chịu dãn sẽ được khảo sát ở

chương sau với đường cáp có các thông số vật liệu cụ thể. Căn cứ vào kết quả tính

toán độ dãn của cáp khi chịu tải trọng đều lớn nhất, từ đó có thể bỏ qua hoặc phải tính đến sự dãn của cáp trong các tính toán đường cáp.

2.2.3. Tính toán một số thông số cơ học của đường cáp không dãn, khép kín có nhiều nhịp đỡ có cùng cao độ, chịu tải phân bố đều có cường độ khác nhau trên các nhịp Qua thực tế và khảo sát trực tiếp từ các phương trình tính toán độ dãn dài của

nhịp cáp khi chịu tải tối đa (nội dung này được thực hiện ở chương sau), nhận thấy:

với loại cáp sử dụng trong hệ thống có thể bỏ qua sự dãn dài trong quá trình tính

toán. Vì vậy, tính toán cơ học cho hệ thống cáp khép kín sẽ không kể đến sự dãn dài

của cáp khi chịu tải.

Đường cáp không chịu dãn, khép kín được đỡ bởi các các puli tại n cột đỡ có độ cao ngang nhau. Thứ tự các cột đỡ là A1, A2, ..., An. Gọi khoảng cách giữa cột đỡ

AkAk+1 là , trên nhịp cáp này chịu tải phân bố đều có cường độ qk .

Do khoảng cách giữa các nhịp khác nhau cũng như cường độ qk khác nhau trên từng nhịp, nên có độ võng fk tại các nhịp là khác nhau. Do tại các cột dùng

puli đỡ cáp, nên lực căng ngang dây cáp đều bằng nhau tại tất cả các puli đỡ. Sử dụng điều kiện này, ta thiết lập hệ phương trình để tính toán các độ võng fk cũng như các phản lực liên kết tại các puli đỡ.

Hình 2.6. Mô hình tính toán đường cáp khép kín

2.2.3.1. Thiết lập hệ phương trình tính

Từ (2.4) có lực căng ngang của cáp tại puli đỡ có độ cao ngang nhau là

với . Do lực căng ngang tại các puli đỡ đều bằng nhau

nên có : (2.27)

(2.28) hay

dẫn đến hệ các phương trình: (2.29)

ở đây là các ẩn cần tìm.

Hệ phương trình (2.29) mới có n-1 phương trình để tìm n giá trị uk ta có thêm

điều kiện: Tổng độ dài các đoạn cáp trên các nhịp bằng độ dài đường cáp cho trước:

(2.30) L1 + L2 + ... + Ln = L.

Theo (2.16) có độ dài đoạn cáp trên nhịp thứ k là:

(2.31)

Như vậy, với là hằng số thì Lk là hàm của uk . Từ các phương trình (2.29),

(2.30), (2.31) dẫn đến hệ phương trình tính các uk sau:

(2.32)

với Lk được cho bởi (2.31).

Hệ phương trình (2.32) là hệ phương trình đại số phi tuyến. Để giải gần đúng

ta dùng phương pháp Newton – Raphson.

2.2.3.2. Áp dụng phương pháp Newton – Raphson giải hệ phương trình

Hệ phương trình (2.32) được viết dưới dạng:

(2.33)

trong đó ;

với . Hệ phương trình (2.33) gồm n phương trình để giải

ra n ẩn u1, ...,un chưa biết.

Sử dụng phương pháp lặp Newton – Raphson giải hệ (2.33) dẫn đến hệ

phương trình ở lần lặp thứ i là:

với

và

Ở đây có thể lấy từ nghiệm các phương trình:

(2.35)

trong đó (2.36)

Luôn có do đó luôn thỏa mãn

Quá trình lặp được dừng khi thỏa mãn điều kiện: cho trước.

Sau khi tính được các uk , ta tính được độ võng fk , độ dài dây cáp Lk tại các

nhịp cũng như các phản lực Rk tại các gối đỡ.

2.2.3.3. Tính phản lực tại các puli đỡ trong hệ thống cáp khép kín

Đối với hệ thống cáp khép kín, các puli gối đỡ có độ cao ngang nhau, nhịp

cáp thứ k có cường độ tải trọng đều qk . Theo sơ đồ đường cáp khép kín hình 2.6 thì

cột puli đỡ cáp thứ k sẽ có phản lực là tổng phản lực hai nhịp cáp thứ k-1 và thứ k ,

tức là

Ở đây, chúng ta sẽ có : và

Sử dụng công thức tính toán này để tính bền cho trụ đỡ và puli đỡ cáp cũng

như tính lực ma sát tại các puli đỡ khi cần tính công suất kéo dây cáp.

Nhận xét:

Tính toán cơ học cho đường cáp không chịu dãn, khép kín, tựa trên n trụ puli

gối đỡ cao ngang nhau, khi sử dụng điều kiện lực căng ngang bằng nhau tại tất cả

các puli đỡ và điều kiện tổng độ dài đường cáp bằng L sẽ có được n phương trình để

xác định n giá trị . Từ đó có thể xác định các thông số fk , Lk , Rk , H, Tk

tại các nhịp cáp. Đây là các giá trị đầu vào để tính bền cho các chi tiết khác trong hệ

thống cáp: Hệ thống giá đỡ cáp di chuyển thẳng, di chuyển vòng, puli đỡ, tính toán

công suất mô tơ kéo cáp, tính dao động của giỏ hàng khi cáp di chuyển...

2.3. Tính toán một số thông số cơ học của dây cáp không dãn, tựa trên các gối

có cao độ lệch nhau, chịu tải phân bố đều

Xây dựng phương trình dây cáp mềm tựa trên hai gối có độ cao chênh nhau

được giải quyết dựa trên mô hình và kết quả của bài toán dây cáp mềm căng ngang

tựa trên hai gối cùng cao độ.

2.3.1. Tính toán một số thông số cơ học của dây cáp không dãn, tựa trên hai gối

có cao độ lệch nhau, chịu tải phân bố đều

2.3.1.1. Phương trình độ võng dây mềm tựa trên hai gối có độ chênh cao

Dây mềm có độ dài L được căng trên hai gối tựa O và A. Điểm A có độ cao

thấp hơn điểm M (M ngang bằng với O) là h(m). Khoảng cách OM là (m). Dây

chịu tải phân bố đều theo chiều ngang với cường độ q (N/m).

Để thiết lập phương trình độ võng của đoạn dây OA, ta sử dụng mô hình sau:

Xét đoạn dây mềm chịu tải phân bố đều theo chiều ngang với cường độ q

(N/m). Đoạn dây này được tựa trên hai gối ngang nhau tại điểm O và N. Độ dài

đoạn dây này và điểm N cần được tính toán sao cho dây đi qua điểm A và hai đoạn

dây trùng nhau trong khoảng OA (hình 2.7).

Hình 2.7. Mô hình tính độ võng dây tựa trên các gối có độ cao lệch nhau

Chọn trục tọa độ như hình vẽ: Gốc O trùng với puli đỡ cao, trục Ox nằm ngang

và trong mặt phẳng thẳng đứng chứa 2 gối đỡ, trục Oy hướng xuống dưới.

Gọi : khoảng cách ON là (m),

fc là khoảng chênh độ cao từ C điểm thấp nhất của dây với puli đỡ

đầu cao của nhịp cáp.

Khi đó, theo (2.5) có phương trình độ võng của dây sẽ là :

(2.37)

Độ dài đoạn dây OA bằng L nên sẽ có:

(2.38)

Đặt => ,

(2.39)

Dẫn đến :

(2.40)

Gọi , tính tích phân (2.40) được:

(2.41)

hay: (2.42)

Đặt khi đó từ phương trình độ võng của dây (2.37) có được:

(2.43)

do đó : (2.44)

Dẫn đến có được các hệ thức sau:

(2.45)

Đặt (2.46)

khi đó hệ thức (2.42) sẽ là: (2.47)

Giải phương trình (2.47) tìm được u, cùng với (2.45) thay giá trị u và a vào

(2.43) ta được phương trình biểu diễn độ võng của dây căng trên hai gối có độ

chênh cao.

2.3.1.2. Tính lực căng dây, lực căng ngang và phản lực theo phương thẳng đứng

tại các gối đỡ

Sau khi giải được u từ phương trình (2.47), thay vào biểu thức tính giá trị của

. Thay các giá trị này vào phương trình độ võng (2.43) ta được độ

võng y của dây cáp phụ thuộc vào x :

(2.48)

a) Lực căng ngang cáp tại các puli đỡ cáp (H)

Theo (3.1) có được lực căng ngang H tại các puli đỡ cáp là:

(2.49)

Thay vào (2.49) ta được: (2.50)

b) Lực căng dây (T)

Lực căng dây T tiếp tuyến với dây nên nếu gọi là góc hợp bởi tiếp tuyến và

phương Ox thì:

(2.51)

Từ phương trình (2.48) có được: (2.52)

=> (2.53)

với .

Dẫn đến: + Tại puli đỡ cao (2.54)

+ Tại puli đỡ thấp (2.55)

c) Tính phản lực theo phương đứng tại các puli đỡ (Ry)

Phản lực Ry theo phương đứng tại các puli đỡ ở giá cao và thấp có trị số khác

nhau. Phản lực Ry được tính theo công thức:

(2.56)

Theo (2.53) có được:

+ Tại puli giá đỡ cao: (2.57)

+ Tại puli giá đỡ thấp: (2.58)

2.3.2. Tính toán một số thông số cơ học đường dây cáp khép kín tựa trên các gối

có độ cao lệch nhau, chịu tải phân bố đều có cường độ khác nhau trên các nhịp

Đường cáp khép kín được đỡ bởi các các puli tại n cột đỡ có độ chênh cao. Thứ tự các cột đỡ là A1, A2, ..., An. Độ cao chênh lệch giữa hai puli đỡ Ak và Ak+1 là hk , khi đó hk > 0 nếu Ak+1 thấp hơn Ak và hk < 0 nếu Ak+1 cao hơn Ak. Gọi khoảng

cách giữa cột đỡ Ak và Ak+1 là , độ dài dây ở nhịp cáp này là Lk , trên nhịp cáp

do này chịu tải phân bố đều có cường độ qk . Chú ý rằng luôn có

Điều kiện (3.18) được thể hiện ở đây qua biểu thức :

Tương tự như trong trường hợp đường cáp khép kín tựa trên các puli đỡ có độ cao ngang nhau. Trong trường hợp này mặc dù có sự chênh nhau về độ cao của các

puli đỡ cáp và có sự khác nhau về cường độ tải phân bố đều trên các nhịp dẫn đến các độ võng fk (lớn nhất trên các nhịp) khác nhau, nhưng lực căng ngang dây cáp

đều bằng nhau tại tất cả các puli đỡ. Đây cũng là điều kiện quan trọng để thiết lập

hệ phương trình tính toán các thông số cơ học cho đường cáp khép kín.

2.3.2.1. Thiết lập hệ phương trình

Sử dụng điều kiện: lực căng ngang dây tại tất cả các puli đỡ đều bằng nhau,

theo (2.50) ta có lực căng ngang (2.59)

Do đó

dẫn đến : (2.60)

Nếu gọi Lk là độ dài đoạn cáp trên nhịp thứ k thì ta có:

Do nên dẫn đến :

(2.62)

Từ (2.60) và (2.62) ta có hệ phương trình để giải ra các uk :

. trong đó Bk theo (2.46) sẽ là:

Tìm các uk từ hệ (2.63), tính được các giá trị

2.3.2.2. Giải gần đúng hệ (2.63) bằng phương pháp Newton-Raphson

Áp dụng phương pháp Newton-Raphson để tìm nghiệm gần đúng hệ (2.63)

sẽ dẫn đến giải liên tiếp hệ phương trình đại số tuyến tính:

Nghiệm gần đúng lần lặp thứ i của uk sẽ là:

với các αk là nghiệm của hệ:

trong đó

với

; và

Ở đây có thể lấy từ nghiệm n phương trình:

(2.65)

trong đó ; (2.66)

Nhận xét :

+ Nếu các hk = 0 thì có được: và Bk = - 1 khi đó hệ (2.64) sẽ trở

thành hệ (2.34) giải cho trường hợp các puli đỡ có độ cao ngang nhau. Điều này

càng khẳng định độ tin cậy của công thức tính.

+ Việc tính toán cơ học cho đường cáp khép kín với các trụ đỡ có độ chênh

cao được áp dụng hiệu quả khi sử dụng đường cáp để vận chuyển trái cây trong địa

hình sườn đồi, khi mà điểm tập kết trái cây ở cao hơn mặt bằng đồng ruộng.

+ Các thông số của đường cáp có các trụ đỡ có có độ chênh cao về độ cao là

số liệu đầu vào để tính toán công suất tối thiểu để vận hành đường cáp sau này.

2.4. Mô hình động lực học của các giỏ đựng trái thanh long trong quá trình vận

chuyển trên ruộng khi thu hái

Đường cáp khép kín để vận chuyển trái thanh long trên ruộng khi thu hái

được thiết kế như hình 2.1. Dưới tác dụng của lực kéo do mô tơ cung cấp, dây cáp

di chuyển mang theo các giỏ đựng trái thanh long được liên kết với cáp qua các móc

treo. Quá trình di chuyển cáp có hiện tượng vận tốc thay đổi dẫn đến cáp di chuyển

có gia tốc thay đổi, cùng với sự tác động của gió thổi trên mặt phẳng ngang nên quá

trình di chuyển của các giỏ treo hàng có hiện tượng dao động theo phương ngang và

phương dọc theo đường cáp trên các nhịp cáp (hình 2.8). Tại các khu vực cáp di

chuyển vòng cũng có sự dao động đáng kể của các giỏ thanh long.

Trong nội dung này, luận án trình bày việc thiết lập hệ phương trình vi phân

mô tả sự chuyển động của các giỏ thanh long khi di chuyển ở hai khu vực: trên các

nhịp cáp và khi qua khúc cua chuyển hướng cáp.

2.4.1. Phương trình vi phân chuyển động của giỏ đựng thanh long trong các nhịp

khi cáp di chuyển có gia tốc và chịu tác động của lực gió theo mặt phẳng ngang

Xét sự di chuyển trong mặt phẳng ngang của các giỏ đựng thanh long khi có

lực ngoài là gió tác động và cáp di chuyển với gia tốc .

Xét nhịp cáp có n giỏ đựng thanh long được treo cách đều nhau với một

khoảng S (m) tại các điểm Ak. Dây treo giỏ vào cáp dài r (m). Khối lượng mỗi giỏ

là m (kg). Lực căng ngang dây cáp là H (N). Lực tác động của gió lên các giỏ đựng

hàng nằm trên mặt phẳng ngang là - đơn vị (N), ở đây t –

thời gian (s).

Hình 2.8. Sơ đồ động lực học đường cáp vận chuyển trái thanh long

1- Trụ đỡ; 2- Dây cáp 3- Giỏ đựng trái thanh long.

Đặt : S- Khoảng cách 2 giỏ đựng thanh long;

- Chiều dài nhịp;

- Lực tác động của gió vào giỏ đựng trái thanh long;

Số lượng các giỏ trong nhịp ;

- Giỏ đựng trái thanh long di chuyển vận tốc v, với gia tốc a = ;

Giả thiết: Bỏ qua trượt của dây cáp với bánh chủ động, bỏ qua sự đàn hồi

- Khối lượng mỗi giỏ đựng trái cây bằng m (kg).

và dịch chuyển của trụ đỡ, bỏ qua lực tác động của người đặt trái thanh long vò

giỏ chứa.

Lực căng ngang của cáp ở mọi nơi đều bằng H (N) và đã tính toán ở các

phần trên.

Phân tích lực theo sơ đồ như hình 2.9, sau đó sử dụng nguyên lý D'Alembert

để thiết lập phương trình vi phân chuyển động của các giỏ đựng thanh long.

Gọi Ak - các điểm dây treo giỏ trên cáp , Bk - các điểm treo giỏ

Gọi zk và vk là khoảng cách của các điểm Ak và Bk với mặt phẳng thẳng

đứng đi qua hai puli đỡ cáp của nhịp.

Gọi là góc giữa dây treo giỏ và mặt phẳng vuông góc với dây cáp, với

chiều dương ngược kim đồng hồ khi đứng dọc theo trục z nhìn góc .

Ở đây .

Hình 2.9. Sơ đồ phân tích lực trong tính toán dao động của giỏ đựng thanh long

Chọn hệ tọa độ như hình vẽ: Trục x hướng dọc theo đường thẳng nối hai puli

đỡ dây cáp, trục y hướng xuống dưới, trục z vuông góc mặt phẳng thẳng đứng đi

qua hai puli đỡ cáp.

Trong nội dung này, ta xét chuyển động của giỏ theo hai phương z và x, tức

là sẽ tìm quy luật theo thời gian của z = z(t) và dưới tác động của ngoại

lực gió thổi theo mặt phẳng ngang và cáp chuyển động có gia tốc.

Theo sơ đồ phân tích lực trên hình 2.9, ta có:

Tại điểm Ak có :

và - Hai lực căng ngang của dây cáp với độ lớn H (N) theo hướng

- Lực căng dây treo giỏ độ lớn TA.

Tại điểm Bk, nơi dây treo giỏ, có các lực tác dụng:

- Lực căng dây TG ( ngược hướng với TA);

- Trọng lực mg hướng theo trục y;

, do dây cáp di chuyển có gia tốc nên thông qua - Lực quán tính

liên kết dây treo giỏ sẽ có lực quá tính của giỏ hàng được sinh ra là .

hướng theo phương z; - Lực

có hướng theo chiều dương của góc . Như vậy véc tơ - Lực

nằm trong mặt phẳng Ak Bk B’k ;

được sinh ra khi giỏ chuyển động, lực này hướng ngược với - Lực li tâm

lực căng dây TG;

- Các thành phần của lực gió ngang fx(t) và fz(t).

Xét tại điểm Ak, hai lực căng ngang dây cáp có độ lớn H sẽ cân bằng với lực

căng dây treo giỏ TA.

Để tính hợp lực căng ngang H tại các điểm Ak theo phương z, ta có sơ đồ (b)

trên hình 2.9. Chiếu lên phương z, hợp lực Pk được tính :

(2.72)

Độ lớn lực căng dây tại Ak là TA . Từ điều kiện cân bằng lực tại Ak theo

phương z dẫn đến:

Do và cùng với (2.72) nên :

(2.73)

Xét tại các điểm treo giỏ Bk, ta có sơ đồ (c) hình 2.9 cho hình ảnh các lực tác

dụng lên giỏ hàng có khố lượng m.

Chiếu các lực tác dụng vào giỏ Bk đựng thanh long khối lượng m lên phương

z , từ điều kiện cân bằng ta có:

(2.74)

Xét tam giác vuông IEBk (vuông tại I):

có IBk = BkE. = HK = BkC.

=> . = lại có BkE = BkC .

=> =

Thay vào (2.74) có được:

(2.78)

Chiếu các lực tác dụng vào giỏ Bk lên phương y, từ điều kiện cân bằng lực

ta được:

(2.79)

Xét tam giác vuông BkQE vuông tại Q: BkQ = BkE.

có BkQ = BkC. và BkC = BkE.

. do vậy BkQ = BkC. = = BkE.

. Thay vào (2.79) có được: =>

(2.80)

Thay (2.80) vào (2.78) nhận được:

(2.81)

Chiếu các lực tác dụng vào giỏ Bk lên phương x, ta được:

(2.82)

Từ (2.80) có được:

(2.83)

Thay (2.83) vào (2.82), nhận được:

hay

Dẫn đến :

(2.84)

Chú ý rằng:

, do

; nên:

có: , các độ lớn TA = TG = T.

Để đơn giản tính toán, trong (2.73) ta có thể cho . Do đó, từ

(2.73), (2.81) và (2.84) dẫn đến hệ phương trình:

(2.85)

Từ (a) trong (2.85), đặt ta có được:

(2.86)

Mặt khác: z0 = zn+1 =0 do là tại các điểm trên puli đỡ. Do vậy hệ (2.86) là hệ n phương trình đại số tuyến tính của n ẩn z1, ..., zn được tính theo các trị của v1, v2, ..., vn.

Ma trận hệ số vế trái của (2.86) có dạng:

(2.87)

Gọi

, , (2.88)

(2.89)

thì hệ (2.76) có dạng : A.Z = V Nếu A khả đảo thì Z = A-1. V (2.90)

Gọi , với D = V – Z (2.91)

ta đưa hệ (2.85) về dạng:

(2.92)

Hệ (2.92) là hệ phương trình vi phân tuyến tính cấp 2 với điều kiện đầu tại

t = 0 :

Ta có thể giải hệ (2.92) bằng phương pháp số qua phần mềm Matlab.

2.4.2. Phương trình vi phân chuyển động của giỏ đựng thanh long trong quá

trình cáp chuyển hướng và chịu tác động của lực gió theo mặt phẳng ngang

Đường cáp được chuyển hướng như được mô tả trong hình 2.10 (b). Ở đây ta

chỉ xét sự dao động của giỏ hàng trong mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với đường

cáp trong quá trình di chuyển qua khu vực chuyển hướng cáp.

Xét đường cáp di chuyển với vận tốc a = a(t) , lực gió ngang tác động vào giỏ

theo phương tâm puli chuyển hướng đến giỏ là f(t) (N).

1- Trụ đỡ , 2- puli chuyển hướng 3- Dây cáp, 4- Giỏ đựng thanh long (a) (b)

Hình 2.10. Sơ đồ phân tích lực tác động vào giỏ trong quá trình đường cáp

chuyển hướng

Gọi : - góc lập bởi dây treo giỏ và phương thẳng đứng;

d - khoảng cách từ tâm trụ đỡ đến giỏ;

R - bán kính puli chuyển hướng;

r - độ dài dây treo giỏ;

m – khối lượng giỏ hàng.

Khi đó tại điểm treo giỏ A, có các lực tác dụng nằm trong mặt phẳng thẳng

đứng đi qua trục đỡ và vuông góc với cáp:

- Lực căng dây T và lực ly tâm (sinh ra khi giỏ chuyển động theo góc

). Hai lực này ngược hướng nhau và nằm dọc theo dây treo giỏ.

, có phương vuông góc với trục đỡ, hướng ra ngoài; - Lực li tâm

, vuông góc với dây treo giỏ; - Lực quán tính

- Trọng lực giỏ: mg.

Từ điều kiện cân bằng của giỏ trong mặt phẳng thẳng đứng này, chiếu các lực lên

phương của lực quán tính ta được:

(2.93)

Thay d = R + r.sin và vào (2.93), dẫn đến :

lấy ta được: (2.94)

Phương trình (2.94) là phương trình vi phân dao động của giỏ trong mặt

phẳng thẳng đứng đi qua tâm puli chuyển hướng và vuông góc với cáp, khi giỏ di

chuyển trong khu vực chuyển hướng cáp.

Giải phương trình (2.94) với điều kiện đầu: t = 0 , .

Việc giải các phương trình vi phân trên bằng phương pháp số nhờ Matlab sẽ

được trình bầy chi tiết qua các thuật toán ở phần tiếp theo.

2.5. Giải hệ phương trình vi phân dao động của giỏ đựng trái thanh long

2.5.1. Thuật toán giải gần đúng hệ phương trình dao động của giỏ đựng thanh

long khi di chuyển trên đường cáp

Như phần trên, luân án đã thiết lập được hệ phương trình vi phân dao động

của giỏ đựng thanh long khi di chuyển trên nhịp cáp:

(2.95)

Hệ (2.95) là hệ phương trình vi phân tuyến tính cấp 2. Do vậy, để tìm

nghiệm gần đúng của (2.95) bằng phương pháp số ta cần đặt biến phụ để chuyển về

hệ phương trình vi phân cấp 1, khi đó mới tính toán được bằng phần mền Matlab.

Đặt: <=> (2.96)

Giả sử ma trận , khi đó hệ (2.95) được đưa về dạng:

(2.97)

Điều kiện đầu <=> (2.98)

Giải bằng số hệ (2.97) với điều kiện đầu (2.98) được thực hiện trên Matlab.

2.5.2. Thuật toán giải gần đúng hệ phương trình dao động của giỏ đựng thanh

long khi chuyển hướng chuyển động

Mô hình tính toán dao động của giỏ hàng được xét trong mặt phẳng thẳng

đứng vuông góc với cáp trong khu vực cáp chuyển hướng được mô tả trong hình

2.10 và nhận được phương trình vi phân (2.94):

với điều kiện đầu khi t = 0 : . (2.99)

Để giải bằng số phương trình (2.98) với điều kiện đầu (2.99) ta cần đưa (2.98)

về hệ phương trình vi phân cấp 1:

Đặt , khi đó (2.98) sẽ trở thành hệ:

(2.100)

với điều kiện đầu tại t = 0: (2.101)

Giải bằng số hệ (2.100) với điều kiện đầu (2.101) được thực hiện trên Matlab.

2.6. Tính toán công suất tiêu thụ khi vận hành đường cáp

Để tính được công suất tiêu thụ khi vận hành hệ thống đượng cáp, ta cần tính

năng lượng tiêu hao khi sản sinh lực kéo cáp, các lực ma sát tại các puli đỡ, tại các

puli chuyển hướng di chuyển vòng. Như vậy, ngoài lực thắng các lực ma sát, ta cần

tính được các lực cần có để di chuyển các giỏ đựng hàng.

2.6.1. Công suất tiêu thụ cho việc di chuyển các giỏ đựng thanh long

Xét sự di chuyển của các giỏ đựng thanh long trên một nhịp cáp có hai gối

đỡ A và B, hướng di chuyển cáp từ B đến A, ta thấy sẽ xảy ra ba trường hợp sau:

(a)

(b)

(c)

Hình 2.11. Mô hình tính công suất tiêu thụ để di chuyển giỏ đựng thanh long

trên nhịp cáp

Dây cáp có tải trọng đều cường độ q (N/m), việc giữ các tải trọng này trên

cáp là do các lực căng ngang và lực kéo của dây. Do đường cáp khép kín, nên các

lực này tự phân phối trên các puli đỡ và lực dãn của cáp, không cần thêm lực ngoài.

Để làm di chuyển đường cáp với tốc độ v (m/s), cần có lực sinh công làm di chuyển

cáp từ C đến A. Lực sinh công di chuyển cáp từ C đến A được tính theo công thức

tích phân đường loại 2.

(2.102)

Trong đó: fw là khoảng chênh độ cao của điểm thấp nhất C của nhịp đường

cáp và điểm A là điểm puli đỡ đầu di chuyển cáp ra khỏi nhịp.

là véc tơ biểu thị cường độ lực (tải trọng) trên đơn vị độ dài dây cáp,

- có đơn vị là N/m. Trong mô hình đường cáp tính toán có Qx = 0 ,

. Qy = q, do đó

ds là vi phân cung, là véc tơ tiếp tuyến cung CA có hướng theo cung từ C

đến A.

Do cáp di chuyển với vận tốc v (m/s) nên công suất cần có để di chuyển cáp

trên nhịp đỡ là:

(2.103)

2.6.2. Công suất tiêu thụ thắng lực cản ma sát

Giả sử trên puli đỡ cáp chịu phản lực Ry, khi đó lực cản ma sát bằng lực ma

sát lăn nên được tính theo công thức:

, (N) (2.104)

với k – Hệ số ma săt lăn, k = 0,01.

Do lực căng dây cáp bằng H, nên lực tác dụng lên vành puli chuyển hướng

theo phương ngang là . Do vậy, lực ma sát sinh ra do lực ngang này sẽ là:

, (N) (2.105)

Ở đây, k - Hệ số ma sát lăn, thường lấy k = 0,01.

Giả sử hệ thống cáp có n puli đỡ cáp, có m puli chuyển hướng và cáp di

chuyển với tốc độ v (m/s), thì công suất tiêu thụ để thắng ma sát là:

(2.106)

2.6.3. Công suất tiêu thụ cho toàn hệ thống cáp khép kín

Giả sử hệ thống cáp khép kín có j nhịp cáp, n puli đỡ cáp, m puli chuyển

hướng. Tải trọng phân bố đều trên mỗi nhịp và có cường độ qi (N/m) trên nhịp thứ

i. Khoảng chênh độ cao của điểm cáp thấp nhất và puli (ở về phía cáp di chuyển

đến) trong nhịp cáp thứ i là (m). Lực căng ngang dây cáp là H (N). Cáp di

chuyển với vận tốc v (m/s), khi đó tổng công suất tiêu thụ cho hệ thống vận hành:

(2.107)

Trong đó = R - Tổng tải trọng trên đường cáp.

k - Hệ số ma sát lăn, thường lấy k = 0,01;

v - Vận tốc di chuyển của dây cáp

Trong công thức (2.107) có hai thông số phụ thuộc vào nhau, đó là H và .

Hai đại lượng này tỷ lệ nghịch với nhau, do vậy với R, v và các qi không thay đổi

thì sẽ có giá trị H phù hợp để cho W là nhỏ nhất. Nội dung này sẽ được khảo sát

trong chương sau.

Kết luận chương 2

Từ kết quả nghiên cứu ở phần trên, luận án rút ra một số kết luận sau:

1. Do giới hạn tải trọng trên đơn vị độ dài ( < 20 N/m), nên giả thiết tải trọng

phân bố đều với cường độ q = qmax là để tính cho trường hợp tải trọng lớn nhất có

thể xẩy ra trong tính toán thiết kế đường cáp, từ giả thiết trên, luận án đã xây dựng

được mô hình, thiết lập công thức tính toán độ võng của đường cáp (f), lực căng

ngang (H), độ dãn dài của dây cáp (L), phản lực lên các gối đỡ (R) của đường cáp

vận chuyển trái thanh long trong các trường hợp dây cáp có tính đến độ dãn và

không tính đến độ dãn, độ cao hai gối đỡ bằng nhau và có có độ chênh cao. Các kết

quả đạt được ở nội dung này sẽ là cơ sở để tính toán động lực học của các giỏ đựng

trái thanh long khi di chuyển trên hệ thống cáp và cũng là cơ sở để tính toán công

suất tiêu thụ khi vận hành đường cáp.

2. Đã xây dựng được mô hình, thiết lập được hệ phương trình vi phân chuyển

động của giỏ đựng trái thanh long khi di chuyển trên nhịp cáp và tại khu vực cáp

chuyển hướng. Từ kết quả nghiên cứu là cơ sở đề xuất giải pháp hạn chế dao động

của giỏ đựng trái thanh long.

3. Đã thiết lập được công thức tính toán công suất tiêu thụ khi vận hành

đường cáp vận chuyển trái thanh long, từ kết quả tính toán lựa chọn được công suất

động cơ điện hợp lý cho đường cáp.

Chương 3

KHẢO SÁT MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐƯỜNG CÁP

VẬN CHUYỂN TRÁI THANH LONG

Từ kết quả về các tính toán nhận được ở chương 2, trong chương này luận án

tiến hành khảo sát một số thông số ảnh hưởng đến độ võng, dao động của đường cáp.

3.1. Khảo sát phương trình độ võng dây cáp

Các phương trình (2.4) và (2.16) cho liên hệ giữa các đại lượng: L , , f , H.

Từ các phương trình liên hệ này, nếu cho trước giá trị hai đại lượng nào đó thì sẽ

tính được giá trị hai đại lượng còn lại. Ứng dụng này được sử dụng trong tính toán

tối ưu khi thiết kế các đoạn cáp trong thực tế. Ở đây ta xét hai trường hợp có ý

nghĩa thực tế.

3.1.1. Cho trước , f , q tính L

Giả sử hai puli đỡ nhịp cáp có độ cao bằng nhau, cách nhau khoảng , trọng

lượng P của nhịp cáp được phân bố đều theo có cường độ q, khi đó có:

=> tính được (3.1)

Tính đại lượng => tính được

Ta có bảng 3.1 ghi các giá trị tương ứng của L theo các giá trị của f và

Bảng 3.1. Độ dài L (cm) dây cáp tính theo các giá trị của f và

f (cm) 15 20 25 30 40 (cm)

2000.3 2000.5 2000.8 2001.2 2002.1 2000

2200.3 2200.5 2200.8 2201.1 2201.9 2200

2400.2 2400.4 2400.7 2401 2401.8 2400

2600.2 2600.4 2600.6 2600.9 2601.6 2600

2800.2 2800.4 2800.6 2800.9 2801.5 2800

3000.2 3000.6 3000.8 3001.4 3000

3000.4

Bảng 3.2. Độ võng f (cm) tính theo lực căng ngang H (N) và (cm) khi tải

trọng đều q = 0.2 (N/cm)

H (N) 3000 3500 4000 4500 5000 (cm)

33 29 25 22 20 2000

40 35 30 27 24 2200

48 41 36 32 29 2400

56 48 42 38 34 2600

65 56 49 44 39 2800

75 64 56 50 45 3000

Nhận xét :

Từ kết quả tính toán được ở bảng 3.1, với các độ võng f đạt yêu cầu đặt ra

trong thiết kế đường cáp thì độ dài L của cáp và khoảng cách giữa hai gối sai

khác nhau rất nhỏ (sai khác lớn nhất 0.1%).

Do vậy, giả thiết về tải trọng phân bố đều trên dây cáp được quy về tải trọng

phân bố đều trên đường nằm ngang nối giữa hai gối là hợp lý.

3.1.2. Cho trước f , H, q tính L ,

Với các giá trị định trước: cường độ trọng tải q, lực căng ngang

H < H giới hạn – của cáp và độ võng f < f giới hạn – của độ võng tối đa, ta cần tính toán giá trị L và .

Do nên tính được

có

Thay u và vào ta tính được (3.2)

3.1.3. Cho trước L , , q tính f , H

Từ (3.2) có được với .

Đặt dẫn đến (3.3)

Tìm gần đúng nghiệm phương trình W(u) = 0 bằng phương pháp chia đôi

liên tiếp. Để thực hiện, ta cần xác định khoảng (a, b ) sẽ chứa nghiệm phương trình

W(u)=0. Các giá trị a và b cần thỏa mãn:

a) W(a).W(b) < 0

b) W'(u) không đổi dấu

Chú ý rằng do nên A > 2

Do , nên W(u) > 0 khi

hay khi ( do u > 0)

Như vậy nếu thì W(u) > 0. (3.4)

Xét hàm .

Có (a)

(b)

Từ (a) và (b) =>

(3.5) hay

Có . Do có (3.5) nên với

giá trị u thỏa mãn : thì W(u) < 0

Như vậy, với thì W(u) < 0 (3.6)

Có

(3.7) Do có (3.5) nên

Từ (3.4), (3.6), (3.7) ta lấy: , khi đó hàm W(u)

thỏa mãn các điều kiện:

a) W(a).W(b) < 0

b) W'(u) >0 .

Với điều kiện trên, phương trình W(u) =0 sẽ tồn tại duy và nhất nghiệm trên

(a, b). Việc tìm gần đúng nghiệm được thực hiện bằng phương pháp chia đôi liên

tiếp.

Sau khi tìm được nghiệm u = u* ta tính :

Tính . Tính (3.8)

khi đó phương trình dây cáp sẽ là: (3.9)

3.1.4. Áp dụng thuật toán chia đôi liên tiếp tìm nghiệm gần đúng độ võng đường

cáp W(u)=0

Với hàm W(u) cùng với các khoảng (a, b) được tìm như đã trình bày ở phần

trên, thuật toán chia đôi liên tiếp để tìm nghiệm gần đúng của các phương trình

được thực hiện theo các bước theo bảng sau:

Bảng 3.3. Các bước giải gần đúng các phương trình .

Nội dung

Giá trị A

Hàm số

Bước 1 ,

Bước 2

Bước 3 Nếu Nếu thì b = c, thì a = c

Kiểm tra: Nếu | b - a| < sai số thì nghiệm , dừng Bước 4

tính. Nếu | b - a| > sai số thì quay về bước 3.

Kết quả và

3.2. Khảo sát độ dãn dài của nhịp dây khi chịu tải phân bố đều

Giả sử dây cáp có mô-đul đàn hồi E (N/cm2), diện tích thiết diện ngang là

F(cm2).

Hình 3.1. Tính độ dãn dài của đường cáp

Xét dây được giữ trên 2 gối ngang nhau với khoảng cách AB = (cm).

Dây có chiều dài L0 (cm), trọng lượng riêng của dây cùng tải trọng theo chiều

dài γ (N/cm). Đặt P = γ. L0.

Gọi , theo (2.19) u sẽ là nghiệm của phương trình :

(3.10)

Giải (3.10) theo phương pháp lặp. Tính uk ở lần lặp thứ k sẽ là nghiệm của

phương trình:

(3.11)

Lượng dãn dài của đoạn cáp sẽ là:

- Tính

Tính toán với cáp , có mô đun đàn hồi E = 1980.104 N/cm2 . Độ dài hai

gối đỡ = 2400 cm. Kết quả độ dài L và độ võng lớn nhất f ứng với các độ dài ban

đầu L0 (cm) và tải trọng phân bố đều q (N/cm) được cho trên bảng 3.4.

Tính toán giá trị u với sai số 10-8 và tính với số lần lặp k = 5.

Bảng 3.4. Độ dãn dài và độ võng f theo độ dài ban đầu L0 và tải trọng q

q (N/cm) 0.08 0.1 0.15 0.2

, f (cm) f f f f L0 (cm)

32.2 34 37.7 40.6 2400.4 0.8 0.9 1.2 1.5

35.5 37.1 40.6 43.4 2400.7 0.7 0.8 1.2 1.4

38.5 40 43.2 45.9 2401.0 0.6 0.8 1.1 1.4

q (N/cm)

Bảng 3.5. Sai số các giá trị L và f giữa hai lần lặp thứ 4 và 5.

0.08

0.1

0.15

0.2 |L5-L4|

|f5 –f4|

|L5-L4|

|f5 –f4|

|L5-L4|

|f5 –f4|

|L5-L4|

|f5 –f4|

Sai số (cm) L0(cm)

2.04E-02 8.75E-01 3.16E-02 1.22E+00 6.49E-02 2.08E+00 1.03E-01 2.93E+00

2400.4

5.06E-03 2.58E-01 8.96E-03 4.01E-01 2.29E-02 8.25E-01 4.15E-02 1.30E+00

2400.7

1.55E-03 9.26E-02 3.04E-03 1.57E-01 9.22E-03 3.72E-01 1.87E-02 6.42E-01

2401

Nhận xét :

Qua kết quả tính toán, nhận thấy rằng: Ở khoảng cách 2400 cm giữa hai giá

đỡ với các độ võng lớn nhất cho phép trong khoảng và trọng tải

phân bố đều cường độ q trong khoảng (N/cm) thì độ dãn dài của cáp khá

nhỏ (chưa đến 1,5 cm). Từ đó thấy rằng, trong tính toán đường cáp vận chuyển

thanh long có thể áp dụng với mô hình dây cáp không chịu dãn, như thế sẽ làm đơn

giản trong quá trình tính toán.

3.3. Khảo sát một số thông số động lực học đường cáp khép kín có các gối đỡ

có cùng cao độ

Tính toán cho đường cáp khép kín 8 nhịp, với độ dài (cm) giữa các giá đỡ

và tải trọng phân bố đều q (N/cm) khác nhau trên các nhịp. Bảng 3.6 cho giá trị độ

võng lớn nhất f tại các nhịp, lực căng dây T, lực căng ngang dây H và các phản lực

R tại các giá đỡ. Trong tính toán này tổng chiều dài cáp 14505 khoảng cách

giữa các giá đỡ . Áp dụng phương pháp Newton – Raphson, tính

toán với sai số .

Cod của chương trình tính được viết trên Matlab với file dữ liệu đầu vào

được nhập trên EXCEL nằm trong phần phụ lục. Kết quả tính toán được cho trên

bảng 3.6.

Bảng 3.6. Lực căng ngang H và phản lực Ry tại giá đỡ đường cáp khép kín có

cùng cao độ. Tổng

2 3 4 5 6 7 8 1 Giá đỡ 1

2000 0.2 25.1 3984 3989 2000 0.2 25.1 3984 3989 2100 0.2 27.7 3984 3990 1000 0.2 6.3 3984 3986 2200 0.2 30.4 3984 3990 2100 0.19 26.3 3984 3989 2100 0.1 13.8 3984 3986 1000 0.05 1.6 3984 3984 (cm) q (N/cm) f (cm) H (N) T (N)

400 410 310 320 420 305 130 225 Ry (N) 225

Nhận xét: Từ kết quả tính toán cho ta một số nhận xét sau:

1- Ngoài giá trị của tải trọng q thì khoảng cách giữa các giá đỡ ảnh hưởng

rất lớn đến độ võng cực đại của nhịp cáp. Với tải trọng tương đối đều nhau giữa các

nhịp, với tổng độ dài cáp (14505 cm ) lớn hơn tổng độ dài các nhịp đỡ (14500 cm)

một khoảng 5 cm và khoảng cách giữa hai nhịp trung bình từ 20 – 22 m thì độ võng

f nằm trong khoảng 1,5 – 31 cm.

2. Với khoảng cách giữa các giá đỡ trong khoảng 2000 - 2200 cm, tải trọng

q = 0.2 N/cm, thì với độ võng trong khoảng 1,5 – 31 cm, khi đó lực căng ngang

cáp H đã đạt trên 3984N. Điều này sẽ làm tăng lực kéo ngang đường cáp tại

puly chuyển hướng cáp đi vòng. Do vậy, tại đây các trụ đỡ cần được gia cường

thêm dây néo.

3. Việc lực căng ngang cáp bị tăng lên lực tác động lên puli chuyển hướng

tăng lên, dẫn đến ma sát lăn tăng lên đồng nghĩa với công suất tiêu thụ tăng lên. Khi

lực căng ngang tăng độ võng giảm đi dẫn đến công suất tiêu thụ của hệ thống giảm.

Đây cũng là cơ sở để có thể tính giá trị của lực căng ngang H làm cho công suất tiêu

thụ của hệ thống đạt cực tiểu.

3.4. Khảo sát giá trị u trong phương trình độ võng dây tựa trên hai gối có độ

cao chênh nhau

Để giải gần đúng phương trình (2.47) bằng phương pháp chia đôi liên tiếp, ta

cần tìm khoảng nghiệm cho giá trị u.

Giả sử có một đường cáp mềm tựa trên hai gối O, K có độ cao ngang nhau và

nhận điểm A là điểm có độ võng lớn nhất f0 = h (như trong hình 3.2 là đường nét

đứt), khi đó theo (2.16) trong chương 2 có được độ dài L0 của đoạn cáp OA là :

(3.16)

với và (3.17)

Chú ý: + Khi thì B = 0 nên từ (2.47) ta cũng có được (3.16)

+ Độ dài L đoạn cáp OA luôn phải thỏa mãn điều kiện :

(3.18)

Sẽ xảy ra các trường hợp:

a) như hình 3.2a

b) L0 < L như hình 3.2b

c) L = L0 đoạn cáp là đoạn nét đứt đậm trên hình 3.2.

(3.19) Đặt:

Nhận thấy, khi u=u0 thì B(u0) = 0 nên cùng với (3.16) có

Để giải gần đúng phương trình bằng phương pháp chia đôi liên tiếp,

ta cần xác định khoảng chứa nghiệm u.

Tùy theo giá trị của L sẽ dẫn đến một trong các trường hợp sau:

a) Trường hợp 1 : L = L0 khi đó nghiệm

Hình 3.2. Các trường hợp đường cáp tựa trên hai gối có độ chênh cao

b) Trường hợp 2 : , hình 3.2 (a)

Do có nên luôn có => (3.20)

Trên hình 3.2.a, nhận thấy:

(3.21)

Từ (3.20) và (3.21) dẫn đến khi thì (3.22)

Nhận thấy khi thì sẽ bằng 1, do đó là điểm

gián đoạn của hàm .

Gọi , có :

, (3.23)

Xét =

. Xét I1 =

Từ (3.23), nhận thấy khi thì tử thức và mẫu thức đều 0, do đó áp dụng

L’hopital ta được:

Kết hợp với (3.23) có được : (3.24)

Xét

Nhận thấy khi thì tử thức và mẫu thức đều 0, do đó áp dụng

L’hopital ta được:

Sử dụng (3.23) ta được: (3.25)

Từ hai kết quả (3.24) và (3.25) có được :

Như vậy, ta được:

Đặt :

thì hàm sẽ liên tục trên [u1 , u0 ].

Kết luận: Với điều kiện (a)

thì (b)

. (c)

trong đó :

Do vậy, phương trình sẽ có nghiệm trên [u1 , u0 ].

Do tính duy nhất nghiệm của bài toán cơ học về độ võng dây mềm, nên với

phương trình = 0 sẽ có duy nhất nghiệm điều kiện

trên [u1 , u0 ].

c) Trường hợp 3 : , hình 3.2 (b)

Do a= MN < IN =OI < OM = =>

(3.26)

Đặt . Có (3.27)

Do nên với điều kiện (3.26) có được:

-1< B < 0 và 2 > 1 - B > 1 (3.28)

Với điều kiện (3.26) và (3.28) luôn có:

dẫn đến (3.29)

+) (3.30)

Như vậy sẽ luôn có :

(3.31)

(3.32) Do có (3.28) nên

(3.33) Vậy nếu giá trị u2 > u0 mà thỏa mãn

thì sẽ có được:

Giải (3.33) ta được (3.34)

Ta cần chứng minh u2 > u0. Khi L > L0 ta có đường cáp qua hai gối O và A (như hình 3.2.b). Có được các

hệ thức: h = MA < MF

Dựa vào các tính chất của các đường thẳng song song,

do IM < IN = OI nên:

CF < OC => CF + OC < 2. OC => OF < 2. OC

Mà OC < đoạn cáp OC < L do đó:

=> => u2 > u0 .

Kết luận: thỏa mãn điều kiện: Với điều kiện L > L0 thì hàm

+ liên tục trên [u0, u2],

Cùng với tính chất duy nhất nghiệm của bài toán độ võng dây mềm, dẫn đến

phương trình có duy nhất nghiệm u* trong [u0, u2].

3.5. Khảo sát độ võng của đường cáp hai trụ đỡ có độ cao chênh nhau

Bài toán khảo sát cho dây cáp có khoảng cách hai nhịp = 2500 (cm), với

các độ cao chênh nhau h(cm) = [ 10, 20 , 40, 50] ứng với các độ dài cáp L(cm)

= [ 2501 , 2501.4, 2501.7 ] và ở tải trọng đều q = 0,2 (N/cm).

Việc tính toán thực hiện trên Matlab cho kết quả trên bảng 3.7 và đồ thị ứng

với L = 2501 (cm), h= 10 (cm) được cho trên hình 3.3. Ở đây Rc và Rt là phản lực theo chiều đứng tại các gối đỡ cao và thấp, đại lượng f * là sự chênh về độ cao giữa

điểm thấp nhất của nhịp cáp và puli gối đỡ điểm cao của nhịp cáp.

Bảng 3.7. Tính độ võng f , Rc, Rt trên nhịp cáp có gối có độ cao chênh nhau

Dây cáp (cm) h = 10 cm Rc (N) f * (cm) Rt (N) h = 20 cm Rc (N) f * (cm) Rt (N) h = 40 cm Rc (N) f * (cm) Rt (N) h =50 cm Rc (N) f * (cm) Rt (N)

26 271 229 20 293 207 9 349 151 4 394 106 2501

31 267 233 26 329 171 9 358 142 286 214 15 2501.4

35 266 234 30 319 181 13 343 157 282 218 19 2501.7

Hình 3.3. Đồ thị phương trình độ võng dây cáp khi gối đỡ có độ cao chênh nhau

3.6. Khảo sát một số thông số động lực học đường cáp kép kín các giối đỡ có độ

cao chênh nhau

Áp dụng phương pháp Newton-Raphson để tìm nghiệm gần đúng hệ (2.63)

sẽ dẫn đến giải liên tiếp hệ phương trình đại số tuyến tính (2.64).

Trên bảng 3.8 là kết quả tính toán cho đường cáp khép kín với các thông số

như sau: khoảng cách , độ cao chênh nhau giữa hai trụ đỡ h, tải trọng q trên các

nhịp, lực căng ngang H = 3767 N đều bằng nhau trên các nhịp cáp được cho trong

bảng, tổng khoảng cách các trụ đỡ đường cáp 50000 cm, tổng độ dài dây cáp là

50024 cm. Kết quả tính toán về độ võng f , độ dài L cáp cho mỗi nhịp, lực căng

dây cực đại T, phản lực R tại các gối đỡ được thể hiện trong bảng 3.8.

Bảng 3.8. Kết quả tính cho đường cáp khép kín với 23 nhịp, độ dài 50000 cm

L (cm) 2201.3 2001.0 2101.1 2300.8 2201.3 2101.2 2101.1 2001.0 2101.1 2201.3 2101.1 2401.6 2301.5 2100.6 2400.4 2200.7 2501.8 2101.1 2201.3 2401.6 1800.7 2300.4 1900.2 (cm) 2200 2000 2100 2300 2200 2100 2100 2000 2100 2200 2100 2400 2300 2100 2400 2200 2500 2100 2200 2400 1800 2300 1900 q (N/cm) 0.2 0.2 0.2 0.15 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.15 0.1 0.15 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.1 h (cm) 0 10 15 -5 0 20 0 -10 0 0 0 0 -20 0 0 0 0 0 0 0 -10 0 0 f * (cm) 32.1 21.8 22.3 23.9 32.1 20.1 29.3 21.8 29.3 32.1 29.3 38.2 25.8 22.0 19.1 24.1 41.5 29.3 32.1 38.2 16.8 17.6 12.0 H (N) 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 3767 T (N) 3773 3773 3774 3771 3773 3775 3772 3773 3772 3773 3772 3774 3776 3770 3769 3770 3775 3772 3773 3774 3772 3768 3768 R (N) 315 401 402 418 384 394 456 429 391 430 430 450 503 355 278 285 415 460 430 460 441 274 210 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

+ Giá trị độ võng f (cm) trong bảng 3.8 là khoảng cách của điểm thấp nhất

trong nhịp cáp so với puli cao nhất đỡ nhịp cáp.

+ Giá trị phản lực gối đỡ theo chiều đứng R (N) là tổng hai phản lực của puli

đỡ hai nhịp cáp.

3.7. Khảo sát dao động của giỏ đựng trái thanh long

Hệ phương trình vi phân động lực học (2.95) biểu diễn sự dịch chuyển của

giỏ đựng thanh long trong quá trình cáp di chuyển có tính đến sự tác động của lực

gió ngang và gia tốc của cáp khi di chuyển. Theo cách thiết lập, ta có 3 bậc tự do

cho mỗi giỏ treo trên cáp: Hai khoảng cách từ mặt thẳng đứng trung hòa đến giỏ và

đến điểm dây treo giỏ vào cáp, góc lệch của dây treo giỏ với mặt phẳng vuông góc

với cáp. Như vậy với mỗi nhịp có n giỏ được treo thì ta phải giải đồng thời 3n giá trị

ẩn cần tìm cho một thời điểm t. Chính vì vậy, hệ (2.95) được đưa về hệ phương

trình vi phân cấp một (2.97) để giải bằng Matlab.

Mặc dù mô tơ điện dùng để kéo cáp có sử dụng biến tần để có được tốc độ

quay ổn định, nhưng do quá trình di chuyển qua các puli đỡ, các móc treo giỏ làm

vận tốc di chuyển cáp bị chậm lại và sau khi qua puli thì lại trở lại bình thường.

Chính vì điều này sẽ làm cho cáp di chuyển với gia tốc , gây ra lực quán

tính theo phương dọc cáp. Do vậy khi nghiên cứu dao động của giỏ đựng thanh long

cũng phải kể đến thành phần này. Để đơn giản trong tính toán, nội dung này sẽ tính

toán với thay đổi trong khoảng [a, b] nào đó.

Ký hiệu các thông số:

n – số giỏ treo trên một nhịp cáp;

H – lực căng ngang cáp, (N);

S – khoảng cách treo giỏ trên cáp, (m);

r – độ dài dây treo giỏ, (m);

m - khối lượng giỏ đựng thanh long, (kg); g – gia tốc trọng trường, (9,80 m/s2);

- lực gió trong mặt phẳng ngang với các thành

phần theo phương x và phương z. Các hàm fx(t) và fz(t) có dạng sin, đơn vị (N).

t – thời gian (s);

- gia tốc chuyển động của dây cáp, (m/s2).

Tính toán cho một nhịp cáp dài 24 m, số giỏ treo n = 30 với khoảng cách treo

các giỏ S = 0.80 m. Khối lượng mỗi giỏ m = 2 kg. Tính toán số nhằm mục tiêu

khảo sát:

- Vùng tần số mà lực gió sẽ gây cộng hưởng;

- Biên độ dao động cực đại của các giỏ đựng thanh long;

- Sự ảnh hưởng của lực căng ngang H đến tần số, biên độ cực đại của dao

động giỏ đựng thanh long;

- Sự ảnh hưởng của độ dài r (đoạn treo giỏ đựng thanh long vào cáp) đến

biên độ cực đại của dao động giỏ đựng thanh long.

Quá trình tính toán là thực hiện giải hệ phương trình (2.95) đã được chuyển

về hệ phương trình vi phân cấp một (2.97). Các tính toán được thực hiện trên

Matlab.

Trong tất các tính toán trong chương này nếu các thông số là cố định thì sẽ

được tính với các trị số sau:

+ Nhịp cáp dài 24 m, số giỏ treo n = 30;

+ Khoảng cách treo các giỏ S = 0.80 m;

+ Khối lượng mỗi giỏ m = 2 kg;

+ Độ dài dây treo giỏ r = 0,3 m;

t) – có biên độ là số ngẫu nhiên a [0, 4]; + fz(t) = a.*rand * sin(

t) – có biên độ là số ngẫu nhiên b [0, 0.4]; + fx(t) = b.*rand * sin(

+ = c.*rand* sin( t) – có biên độ là số ngẫu nhiên c [0, 1];

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn dao động của giỏ ở vị trí giữa nhịp cáp 3.7.1. Khảo sát miền cộng hưởng của dao động giỏ đựng trái thanh long

3.7.1.1. Xét quá trình giỏ dịch chuyển trên nhịp cáp

Theo chương 2, ta có hệ phương trình vi phân biểu diễn dao động của giỏ khi

cùng cáp di chuyển trên nhịp cáp - phương trình (2.92). Trong phương trình (1) của

hệ không chứa các thành phần phụ thuộc vào - biểu diễn chuyển dịch dọc theo x

(phương dây cáp). Vì vậy, nếu chỉ xét dao động ngang của giỏ thì ta có thể xét riêng

phương trình này là đủ.

(3.35)

1) Xét phương trình , với ,

do đó . Nếu coi , ta có thể viết gần đúng

phương trình (3.35 a):

(3.36)

đặt và gọi

; ; ,

Khi đó (3.36) được viết : (3.37)

Trong đó gọi là ma trận độ cứng và ở đây C là ma trận đối xứng

(do A-1 đối xứng, I là ma trận đơn vị).

Phương trình tần số hay phương trình đặc trưng của (3.37) sẽ là:

(3.38)

Các nghiệm k , k = 1, 2, ..., n của (3.38) được gọi là các tần số riêng.

Giả sử lực cưỡng bức có dạng: , khi đó nghiệm vi sẽ

chứa các số hạng . Do vậy, nếu có giá trị gần với một nào

đó sẽ dẫn đến hiện tượng phách và hiện tượng cộng hưởng.

Phương trình (3.38) để tìm các tần số riêng của (3.37) sẽ được thực hiện trên

Matlab, từ đó tìm ra vùng cộng hưởng của (3.35. a).

2) Xét phương trình (3.35b)

Nếu ta coi và thì phương trình

(3.35b) có dạng gần đúng:

(3.39)

Phương trình (3.39) có tần số riêng (3.40)

Vì vậy nếu hoặc có dạng tuần hoàn với chu kỳ khá gần (hoặc

bằng) thì sẽ có hiện tượng phách hoặc cộng hưởng.

Chú ý rằng các phương trình (3.37) và (3.39) là dạng gần đúng của các

phương trình (3.35), vì vậy vùng tần số của (3.37) và (3.39) sẽ là cơ sở ban đầu cho

việc sử dụng Matlab trong quá trình tìm vùng cộng hưởng của các phương trình

trong (3.35).

Tính toán với các thông số:

- Số lượng giỏ trên nhịp cáp n = 30;

- Lực căng ngang H = 3500 N;

- Độ dài dây treo giỏ r = 0,3 m;

- Khoảng cách giữa hai giỏ S = 0,80 m;

- Khối lượng giỏ m = 2 kg;

- Gia tốc trọng trường g = 9,80 m/s2.

Với các thông số tính toán trên, có được vùng cộng hưởng của (3.37) sẽ là

vùng có tần số trong khoảng [ 3,65 5,7] , vùng cộng hưởng của (3.39) ở xung

quanh giá trị 3,5.

Xuất phát từ giá các trị tìm được ở trên, sử dụng Matlab tìm được các vùng tần số cộng hưởng cho các dao động ngang và dọc của giỏ khi di chuyển trên nhịp

cáp được ghi trên bảng 3.9.

Bảng 3.9. Vùng tần số cộng hưởng dao động ngang, dọc của giỏ trên nhịp

TT Dao động Vùng tần số cộng hưởng

1 Dao động ngang 5,5 6,4

2 Dao động dọc 5,4 6,5

Các hình 3.5 đến hình 3.8 cho các hình ảnh về hiện tượng phách và cộng

hưởng của các dao động ngang, dọc của giỏ khi di chuyển trên nhịp cáp.

Hình 3.5. Hiện tượng phách của dao động ngang khi tần số gió fz = 5,4

Hình 3.6. Hiện tượng cộng hưởng của dao động ngang khi tần số gió fz = 5,9

Hình 3.7. Hiện tượng phách của dao động dọc khi tần số gió fx = 5,3

Hình 3.8. Hiện tượng cộng hưởng của dao động dọc khi tần số gió fx = 5,4

3.7.1.2. Xét quá trình giỏ dịch chuyển trên khu vực cáp chuyển hướng

Theo (2.98), khi cáp di chuyển với vận tốc v (m/s) và lực gió tác động lên

giỏ (phương ngang vuông góc với cáp) là f(t), ta có được phương trình dao động

của giỏ thanh long trong quá trình di chuyển tại khu vực chuyển hướng :

(3.41)

với giá trị ban đầu , sử dụng Matlab tìm được vùng cộng hưởng

của (3.41) là khoảng [ 5,6 8]. Hình ảnh về hiện tượng phách, cộng hưởng khi

giỏ chuyển hướng được thể hiện trên các hình 3.9 và 3.10.

Hình 3.9. Hiện tượng phách của dao động khi giỏ chuyển hướng

với tần số gió f = 5,5

Hình 3.10. Hiện tượng cộng hưởng của dao động khi giỏ chuyển hướng

với tần số gió f = 5,6

Nhận xét

+ Việc khảo sát các vùng cộng hưởng của các dao động giỏ giúp cho quá

trình tác nghiệp được thuận lợi. Với các thông số khi thiết kế đường cáp, gặp khi

gió trời có tần số nằm trong vùng cộng hưởng, ta có thể điều chỉnh độ căng của cáp

đề thay đổi lực căng ngang H. Làm như vậy là đã thay đổi vùng cộng hưởng của các

dao động giỏ, tránh cho tần số gió rơi vào vùng này.

+ Trong các khảo sát tiếp theo, sẽ tính toán với các lực gió có tần số thấp hơn

vùng cộng hưởng.

3.7.2. Khảo sát biên độ dao động cực đại các giỏ đựng thanh long

Giải gần đúng hệ phương trình vi phân cấp một (2.97) trên Matlab, với H =

3500 N, r = 0,3 m, khoảng cách các giỏ S = 0,8m, khối lượng giỏ m = 2 kg, nhịp

cáp treo 30 giỏ. Kết quả tính toán về biên độ dao động cực đại của các giỏ ở các vị

trị khác nhau được thể hiện trên bảng 3.10. Đồ thị 3.11 biểu diễn biên độ cực đại

của các giỏ theo các vị trí được treo trên nhịp cáp.

Bảng 3.10. Biên độ dao động cực đại của các giỏ theo các vị trí treo trên cáp

TT Biên độ max (cm) TT Biên độ max (cm) TT Biên độ max (cm)

16,614 11 16,723 21 16,684 1

16,624 12 16,736 22 16,668 2

13 16,745 23 16,663 16,633 3

14 16,751 24 16,656 16,642 4

15 16,753 25 16,649 16,649 5

16 16,751 26 16,642 16,656 6

17 16,745 27 16,633 16,663 7

18 16,736 28 16,624 16,668 8

19 16,723 29 16,614 16,684 9

20 16,706 30 16,614 16,706 10

Hình 3.11. Đồ thị biên độ dao động ngang cực đại của giỏ đựng thanh long

theo vị trí treo giỏ

Nhận xét: Biên độ dao động cực đại của các giỏ tăng dần theo vị trí từ đầu

nhịp ra điểm giữa. Giỏ treo tại vị trí giữa nhịp có biên độ dao động cực đại lớn nhất,

sau đó giảm dần đến vị trí cuối nhịp.

3.7.3. Sự ảnh hưởng của lực căng ngang H đến biên độ cực đại của dao động giỏ

đựng thanh long

Lực căng ngang H sẽ ảnh hưởng nhiều đến vị trí các điểm dây treo giỏ vào

cáp, đó là các điểm Ak trong sơ đồ phân tích lực hình 2.9, điều đó sẽ dẫn đến: H sẽ

có ảnh hưởng đến biên độ của dao động ngang giỏ. Để khảo sát sự ảnh hưởng của

các lực căng ngang đến biên độ cực đại của các dao động giỏ hàng, ta xét biên độ

cực đại của giỏ được treo ở một số vị trí trên nhịp cáp.

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lực căng ngang H, đến biên độ cực đại của

dao động giỏ đựng thanh long được thể hiện trên hình 3.12 và bảng 3.11

Hình 3.12. Đồ thị biên độ dao động cực đại của giỏ treo ứng với các lực căng

ngang khác nhau, với độ dài r = 0,3 m, = 2400 cm

Bảng 3.11. Biên độ dao động cực đại (m) của giỏ ứng với các giá trị H

Lực căng ngang H TT

1 (N) 3000 Giỏ số 6 0.190 Giỏ số 8 0.220 Giỏ số 10 0.241 Giỏ số 15 0.271

2 3500 0.173 0.196 0.214 0.244

3 4000 0.160 0.181 0.197 0.220

4 4500 0.149 0.167 0.182 0.203

5 5000 0.142 0.159 0.172 0.191

Nhận xét:

+ Từ kết quả tính toán cho ta thấy, khi lực căng ngang tăng lên thì biên độ

dao động cực đại của giỏ giảm đi.

+ Với lực căng ngang thay đổi trong khoảng 3000 – 5000 N thì biên độ cực

đại của giỏ tại giữa nhịp thay đổi trong khoảng 19 – 27 cm.

đến biên độ cực đại của dao động giỏ

3.7.4. Sự ảnh hưởng của độ dài nhịp cáp đựng thanh long

Khi giá trị độ dài

thay đổi và do khoảng cách treo giữa các giỏ là s không đổi thì số lượng giỏ thay đổi, do đó số phương trình trong hệ phương trình vi phân (2.95) biểu diễn dao động ngang của giỏ sẽ thay đổi. Điều này sẽ ảnh hưởng đến giá

trị nghiệm tức là các thông số về dao động nhận được sẽ thay đổi, trong đó có thông

số về biên độ dao động cực đại của giỏ.

Sử dụng Matlab giải hệ phương trình vi phân dao động với các thay đổi của

trong khoảng 20 – 28 m. Bảng kết quả về các biên độ dao động cực đại tại

độ dài các vị trí trên nhịp cáp ở bảng 3.12 và đồ thị hình 3.13.

Bảng 3.12. Biên độ dao động cực đại (m) của giỏ ứng với các giá trị khi

H=3500N, S =0,80m, r =0,30m

Vị trí giỏ Vị trí giỏ Vị trí giỏ Vị trí giỏ TT

1 Độ dài (m) 20 0.143 0.153 0.168 0.191

2 22 0.164 0.176 0.194 0.220

3 24 0.173 0.196 0.214 0.244

4 26 0.202 0.214 0.248 0.279

5 28 0.210 0.240 0.273 0.304

Hình 3.13. Đồ thị biên độ dao động cực đại của giỏ ứng với thay đổi

Nhận xét:Với cùng một lực căng ngang không đổi thì ở tất cả các vị trí treo

giỏ đều có biên độ dao động cực đại tăng lên khi chiều dài nhịp cáp tăng lên. Điều

này chứng tỏ độ dài nhịp cáp cũng ảnh hưởng đáng kể đến biên độ dao động của giỏ.

3.7.5. Sự ảnh hưởng của độ dài đoạn dây treo giỏ đựng thanh long r đến biên độ

cực đại của dao động giỏ đựng thanh long

Với các thông số cố định như phần đầu trong mục 3.7, cho giá trị độ dài dây

treo giỏ r thay đổi ta nhận được các kết quả qua bảng 3.13 và đồ thị hình 3.14.

Bảng 3.13. Biên độ dao động cực đại (m) của giỏ ứng với các giá trị r

Độ dài dây giỏ Giỏ số Giỏ số Giỏ số Giỏ số TT r (m) 6 8 10 15

0.2 0.073 0.084 0.092 0.104 1

0.25 0.079 0.092 0.101 0.114 2

0.3 0.087 0.099 0.107 0.122 3

0.35 0.094 0.106 0.117 0.134 4

0.4 0.105 0.117 0.128 0.143 5

Hình 3.14. Đồ thị biên độ dao động cực đại của giỏ treo ứng với độ dài dây giỏ r

khác nhau, khi lực căng ngang H = 3500N, = 2400 cm

Nhận xét:

+ Từ kết quả tính toán cho ta thấy, khi độ dài đoạn dây treo giỏ tăng lên thì

biên độ dao động cực đại của giỏ tăng lên.

+ Với độ dài dây treo giỏ r thay đổi từ 20 – 40 cm thì biên độ cực đại của giỏ

treo giữa nhịp nhỏ hơn 15 cm.

3.7.6. Khảo sát công thức tính công suất hệ thống

Nhận thấy hai đại lượng H và phụ thuộc tỷ lệ nghịch vào nhau. Do đó,

khi Q, v và các qi không đổi thì sẽ có giá trị H để cho W đạt nhỏ nhất.

Đường dây cáp khép kín với 23 nhịp, có tổng khoảng cách các gối đỡ là 50000

cm. Tính toán công suất tiêu thụ ứng với các độ dài dây cáp thay đổi trong khoảng

50010 cm – 50080 cm và số puli chuyển hướng trong chu trình thay đổi từ 4 – 8.

Kết quả nhận được trên bảng 3.14. Chú ý rằng, nếu giảm độ dài dây cáp thì

sẽ giảm độ võng tại các nhịp, điều đó dẫn đến lực căng ngang tăng lên.

Bảng 3.14. Công suất tiêu thụ của hệ thống cáp ứng với tổng độ dài đường cáp

và tổng số chuyển hướng trong hệ thống

Công suất (W) (ứng với tổng số chuyển hướng) L(cm) H(N) 4 5 6 7 8

50040 5009 262 285 318 331 236 *

50045 4842 240 261 283 314 326

50050 4610 240 281 311 342 261*

50055 4478 241 261 280 310 319

50060 4272 242 261 298 317 280*

50065 4078 244 262 280 298 316

50070 3895 246 263 280 297 315

50075 3620 247 264 281 314 297*

50080 3452 249 265 281 298 315*

Đồ thị cho sự phụ thuộc giữa công suất tiêu thụ và độ dài dây cáp (liên quan

đến lực căng ngang) được cho trên đồ thị hình 3.15.

Hình 3.15. Đồ thị biểu thị sự phụ thuộc công suất tiêu thụ vào lực căng ngang

dây cáp và số các puli chuyển hướng

Nhận xét:

- Công suất tiêu thụ tăng lên khi số chuyển hướng trong hệ thống tăng lên,

tức là nếu đường cáp khép kín càng vòng vèo thì càng tốn tiêu thụ công suất.

- Ở mỗi một hệ thống đường cáp sẽ có một lực căng ngang đường cáp phù

hợp làm cho việc tiêu thụ công suất là nhỏ nhất.

- Như trên bảng 3.14 cho thấy: Với đường cáp có tổng chiều dài nhịp độ dài

500m, và tổng số chuyển hướng từ 4 đến 8, thì tổng độ dài đường cáp chỉ nằm trong

khoảng 500,4m - 500,8 m, khi đó lực căng ngang dây cáp nằm trong khoảng 5009

– 3452 N và công suất tiêu thụ nhỏ nhất trong khoảng 236 – 315 W.

Kết luận chương 3

Từ kết quả khảo sát thu được trong chương 3, luận án rút ra một số kết luận sau:

1. Khi chiều dài nhịp 24 m với các độ võng lớn nhất cho phép trong

khoảng và trọng tải phân bố đều cường độ q trong khoảng

(N/cm) thì độ dãn dài của cáp khá nhỏ (chưa đến 1,5 cm – Bảng 3.4). Từ

đó thể áp dụng với mô hình dây cáp không chịu dãn để tính toán, như vậy sẽ làm

đơn giản cho quá trình tính toán.

100

2. Với các độ võng lớn nhất fmax trong khoảng 15 – 40 cm và khoảng cách

giữa hai puli dỡ nhịp trong khoảng 20 – 30 m, thì độ dài L của cáp trên nhịp lớn

một lượng lớn nhất là 2,1 cm (bảng 3.1). Điều này cho phép giả thiết tải trọng

phân bố đều theo thay cho việc tải trọng phân bố đều trên L là chấp nhận được.

Với giả thiết này, việc xây dựng mô hình và tính toán đơn giản đi rất nhiều.

3. Ngoài giá trị của tải trọng q thì khoảng cách giữa các giá đỡ ảnh hưởng

rất lớn đến độ võng cực đại của nhịp cáp. Khi lực căng ngang H tăng lên thì độ

võng f nhỏ đi.

4. Việc lực căng ngang cáp tăng lên sẽ làm cho lực tác động lên puli chuyển

hướng tăng lên, dẫn đến ma sát lăn tăng lên đồng nghĩa với công suất tiêu thụ tăng lên.

5. Với các thông số thiết kế của đường cáp: Khoảng cách nhịp = 24m, lực

căng ngang H =3500N, độ dài dây treo giỏ r = 0.3 m, các giỏ cách nhau 0,8 m, tải

trọng đều q = 20N/m thì vùng tần số cộng hưởng dao động các giỏ theo phương

ngang, ở các vị trí trên nhịp cáp trong khoảng ( 5,3 6,5) (bảng 3.9), tại khu vực

chuyển hướng trong khoảng (5,5 – 8). Dưới tác động của gió, nếu xảy ra hiện tượng

cộng hưởng (dao động với biên độ lớn) ta có thể điều chỉnh lực căng ngang tăng

hoặc giảm để làm thay đổi vùng cộng hưởng dao động của giỏ đựng trái trái thanh

long.

6. Biên độ dao động cực đại của các giỏ đựng trái thanh long tăng dần theo vị

trí từ đầu nhịp ra điểm giữa. Giỏ treo tại vị trí giữa nhịp có biên độ dao động cực đại

lớn nhất, khi lực căng ngang tăng lên thì biên độ dao động cực đại của giỏ giảm đi,

khi độ dài đoạn dây treo giỏ tăng lên thì biên độ dao động cực đại của giỏ tăng lên.

7. Công suất tiêu thụ tăng lên khi số chuyển hướng trong hệ thống tăng lên,

tức là nếu đường cáp khép kín có nhiều chuyển hướng thì tiêu tốn công suất. Ở mỗi

một hệ thống đường cáp sẽ có một lực căng ngang đường cáp phù hợp để cho công

suất tiêu thụ là nhỏ nhất. Với đường cáp có chiều dài nhịp 500m, và tổng số chuyển

hướng từ 4 đến 8, khi đó lực căng ngang dây cáp nằm trong khoảng 5009 – 3452 N

và công suất tiêu thụ nhỏ nhất trong khoảng 236 – 315 W (bảng 3.13).

101

Chương 4

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

4.1. Mục tiêu và nhiệm vụ của nghiên cứu thực nghiệm

Luận án tiến hành nghiên cứu thực nghiệm vì các lý do sau:

Thứ nhất: Để khảo sát bài toán lý thuyết cần phải xác định một số thông số

động học của đường dây cáp, các thông số này không có trong các tài liệu kỹ thuật,

do vậy cần phải tiến hành thí nghiệm để xác định chúng.

Thứ hai: Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm để so sánh kết quả tính toán theo

mô hình lý thuyết, từ đó sẽ đánh giá được độ tin cậy của mô hình tính toán lý thuyết

đã xây dựng.

Thứ ba: Việc xác định các thông số động lực học hợp lý của đường cáp vận

chuyển trái thanh long bằng lý thuyết là rất khó khăn, do vậy cần phải tiến hành

nghiên cứu thực nghiệm để xác định các thông số hợp lý của đường cáp nghiên cứu.

Xuất phát từ các lý do trên luận án tiến hành nghiên cứu thực nghiệm với mục

tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu như sau:

4.1.1. Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm

- Xác định giá trị bằng số của một số đại lượng, một số hệ số trong các công

thức tính toán thông số cơ học của đường cáp để phục vụ cho việc khảo sát thông số

động lực học của đường cáp.

- Kiểm nghiệm một số kết quả tính toán bằng lý thuyết từ đó đánh giá mức

độ tin cậy của phương trình toán học đã lập.

- Xác định một số thông số hợp lý của đường cáp làm cơ sở để hoàn thiện

đường cáp vận chuyển trái thanh long .

4.1.2. Nhiệm vụ nghiên cứu thực nghiệm

Để đạt được mục tiêu trên, nhiệm vụ của nghiên cứu thực nghiệm như sau:

- Xác định chiều dài nhịp cáp (cm);

- Xác định lực căng dây cáp H (N) ;

- Xác định độ võng của dây cáp f (cm);

- Xác định biên độ dao động của giỏ đựng trái thanh long a (cm).

102

4.1.3. Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm

Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm là hệ thống đường cáp vận chuyển trái

thanh long do đề tài cấp nhà nước "Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số thiết bị cơ

giới hóa, tự động hóa một số khâu trong thu hoạch một số loại cây ăn quả tại vùng

Tây Nam Bộ" mã số KHCN-TNB.ĐT/14-19/C30 thiết kế chế tạo. Địa điểm tiến

hành thực nghiệm tại Trường Đại học Lâm nghiệp và tại cơ sở sản xuất là huyện

Chợ Gạo tỉnh Tiền Giang.

4.2. Chọn phương pháp nghiên cứu

4.2.1. Chọn phương pháp thực nghiệm

Quá trình xác định các thông số động lực học của đường cáp là rất phức tạp,

chịu nhiều yếu tố tác động. Việc khảo sát ảnh hưởng của từng yếu tố đến các hàm

mục tiêu được nghiên cứu ở lý thuyết tính toán động lực học của đường cáp, song

việc nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời nhiều yếu tố đến hàm mục tiêu chưa được

phân tích nghiên cứu. Để xác định ảnh hưởng của nhiều yếu tố đến chỉ tiêu nghiên

cứu, luận án chọn phương pháp quy hoạch thực nghiệm.

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm là cơ sở lý luận của nghiên cứu thực

nghiệm hiện đại có nhiều ưu điểm, trong đó công cụ toán học giữ vai trò tích cực.

Cơ sở toán học của lý thuyết quy hoạch thực nghiệm là toán học thống kê với 2 lĩnh

vực quan trọng là phân tích phương sai và phân tích hồi quy [8]; [9]. Nội dung của

phương pháp quy hoạch thực nghiệm được trình bày trong các tài liệu [6]; [7]; [9].

Dưới đây chỉ ứng dụng phương pháp này vào bài toán cụ thể.

4.2.2. Chọn hàm mục tiêu nghiên cứu

Để đánh giá chất lượng động lực học của đường cáp vận chuyển người ta

dựa vào nhiều chỉ tiêu, trong đó chỉ tiêu về độ võng lớn nhất của đường cáp, nếu độ

võng của đường cáp quá lớn thì giỏ đựng trái thanh long chạm xuống đất, đồng thời

khi giỏ đựng trái thanh long di chuyển qua trụ đỡ trung gian gặp khó khăn. Trong luận án

này chọn hàm mục tiêu về độ võng lớn nhất của đường cáp để nghiên cứu.

Biên độ dao động của giỏ đựng trái thanh long cũng là chỉ tiêu động lực học

quan trọng để đánh giá đường cáp có ổn định trong quá trình hoạt động, dao động

của giỏ đựng trái thanh long được đánh giá thông qua biên độ theo phương chuyển

103

động của dây cáp, do vậy luận án lựa chọn hàm mục tiêu là biên độ dao động của

giỏ đựng trái thanh long là hàm mục tiêu thứ hai để nghiên cứu.

Tóm lại: Trong luận án chọn hai hàm mục tiêu đó là hàm độ võng nhỏ nhất

của đường cáp ký hiệu f, đơn vị tính là cm và hàm biên độ dao động của giỏ đựng

trái thanh long ký hiệu là a, đơn vị tính là cm.

4.2.3. Chọn tham số ảnh hưởng đến hàm mục tiêu

Từ kết quả phân tích ở chương 2 ta nhận thấy có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến

hàm mục tiêu bao gồm:

- Chiều dài nhịp: Chiều dài nhịp thay đổi thì độ võng của đường dây cáp

cũng thay đổi, chiều dài nhịp càng lớn thì độ võng cũng càng lớn và ngược lại, khi

chiều dài nhịp ngắn thì độ võng nhỏ nhưng tốn nhiều trụ đỡ trung gian, từ đó chi phí

xây dựng tăng lên. Do vậy việc các định chiều dài nhịp hợp lý để thỏa mãn về độ

võng đồng thời giản số lượng trụ đỡ trung gian để giảm chi phí đầu tư xây dựng. Từ

phân tích ở trên luận án chọn chiều dài nhịp là thông số ảnh hưởng để nghiên cứu.

- Tải trọng treo trên dây cáp: Tải trọng thay đổi thì độ võng cũng thay đổi,

theo thiết kế mỗi giỏ đựng trái thanh long chứa 1-2 trái thanh long, không thể chứa

nhiều hơn được vì đường cáp di chuyển liên tục, người cắt sẽ bỏ vào giỏ khác, nên

luận án không chọn thông số này.

- Trọng lượng riêng của dây cáp cũng ảnh hưởng đến độ võng của đường dây

cáp, theo thiết kế dây cáp có đường kính 6mm, trọng lượng riêng có giá trị nhất định, nên

luận án không chọn thông số này

- Lực căng ngang ban đầu: Lực căng ngang ban đầu của đường dây cáp cũng

ảnh hưởng đến độ võng của dây cáp và biên độ dao động của giỏ đựng trái thanh

long, lực căng lớn thì độ võng và dao động giỏ nhỏ, nhưng khi độ căng lớn ảnh

hưởng đến công nghệ căng cáp, độ bền của trụ đỡ, công suất động lực để di chuyển

đường cáp. Do vậy việc tính toán xác định lực căng ngang ban đầu hợp lý rất quan

trọng để đáp ứng được yêu cầu về độ võng và dao động nhưng dễ ràng cho căng cáp

và giảm tiêu hao công suất nguồn động lực. Từ phân tích ở trên, luận án chọn thông

số lực căng ngang ban đầu để nghiên cứu.

104

- Độ cao chênh nhau giữa hai trụ đỡ cũng ảnh hưởng đến độ võng của đường dây

cáp, đối với vùng trồng thanh long ở Miền Tây Nam Bộ địa hình bằng phẳng, nên độ

cao chênh nhau giữa 2 trụ không lớn, nên luận án không chọn thông số này.

Tóm lại: Trong luận án này chọn hai thông số ảnh hưởng đến hàm mục tiêu để

nghiên cứu đó là chiều dài nhịp ký hiệu là , đơn vị tính là m, lực căng ngang dây

cáp ban đầu ký hiệu là H, đơn vị tính là N. Đây là những thông số có thể dễ dàng

thay đổi, có giá trị trong sử dụng, còn các thông số khác lấy ở giá trị nhất định theo

thiết kế.

4.3. Phương pháp xác định các đại lượng nghiên cứu và thiết bị đo

Việc bố trí thí nghiệm xác định các đại lượng nghiên cứu được tiến hành trên

đối tượng nghiên cứu thực nghiệm tại hiện trường, áp dụng phương pháp đo các đại

lượng không điện bằng điện thông qua một số loại cảm biến đo tiêu chuẩn của Cộng

hòa Liên bang Đức như các cảm biến đo gia tốc, cảm biến đo lực... Kết quả thí

nghiệm được ghi lại dưới dạng mã ASCII và được kết nối với máy tính điều khiển

Bộ nhớ

Chuyển đổi

Chuyển đổi không

Chỉ thị

điện - điện

Chuyển đổi A/D

điện bằng điện

Máy tính

bằng các phần mềm Catman, Excel và xử lý bằng phần mềm Dasylab....

Hình 4.1. Sơ đồ cấu trúc dạng khối của thiết bị thí nghiệm

Đại lượng X là đại lượng đo không điện qua chuyển đổi sơ cấp được kết quả

Xe, qua biến đổi điện - điện cho đại lượng đầu ra Y dưới dạng điện áp, sau đó qua

bộ chuyển đổi tương tự số A/D (Analog Digital Converter) đưa vào bộ chỉ thị, đưa

ra bộ nhớ ghi ở dạng mã ASCII và hiển thị trên màn hình.

4.3.1. Phương pháp xác định biên độ dao động của giỏ đựng trái thanh long

Để đo biên độ dao động theo phương phương ngang chúng ta gắn đầu đo gia

tốc B12/1000 do hãng HBM Cộng hoà Liên bang Đức chế tạo vào giỏ đựng trái

thanh long sao cho phương cần đo trùng với phương dao động. Đầu đo gia tốc được

nối ghép với thiết bị đo nhiều kênh DMC- Plus và kết nối với máy vi tính. Cho giỏ

chuyển động ghi lại được dao động ở dạng biểu đồ. Dùng phần mềm Catman điều

105

khiển và xác định các đặc trưng động lực học dao động của giỏ đựng trái thanh

long.

Đầu đo gia tốc B12/1000 do hãng HBM chế tạo chuyên dùng để xác định gia

tốc, sau khi xác định được các giá trị đo gia tốc ta sử dụng phần mềm Dasylab tích

phân 2 lần xác định được biên độ dao động cần đo.

Hình dáng và sơ đồ nguyên lý của đầu đo gia tốc B12/1000 được thể hiện ở

hình 4.2.

Hình 4.2. Cảm biến đo biên độ dao động B12/1000

1. Khối quán tính; 2. Mặt cắt của hai cuộn dây điện cảm;3. Lò xo lá (phần tử

đàn hồi); 4. Thân đầu đo; 5. Cạnh vát; 6. Cọc nối dây; 7. Đầu có ren lắp vào vật đo

Cảm biến được gắn cố định vào giỏ đựng trái trái thanh long. Khi giỏ đựng trái

thanh long chuyển động, làm khối quán tính (1) dao động trong hai cuộn dây điện

cảm (2), làm cho từ trở của mạch từ thay đổi dẫn đến điện cảm của hai cuộn dây (2)

thay đổi. Sự thay đổi điện cảm này sẽ được thiết bị DMC Plus thu thập, khuếch đại

lên gấp nhiều lần và được ghi lại vào máy tính. Như vậy, biên độ dịch chuyển của

khối quán tính (1) lớn hay nhỏ phụ thuộc vào biên độ dao động dao động của giỏ

đựng trái thanh long .

Biên độ dao động cực đại được xác định bằng phương pháp tung độ và điểm,

gọi các giá trị biên độ dao động cực đại đo được là: a1, a2, a3…..an (n số lần đo), giá

trị biên độ dao động cực đại trung bình (atb) được xác định như sau:

106

4.3.2. Xác định độ võng lớn nhất của đường cáp

Để xác định độ võng đường cáp đề tài luận án sử dụng máy đo thủy bình được

thể hiện trên hình 4.3. Sử dụng máy thủy bình ta xác định được chiều cao hA và hC.

Hình 4.3. Thiết bị đo độ võng - máy thủy bình

Độ võng được xác định như sau: f= hA- hC ( trường hợp hA= hB), hình 4.4

Để đo lực căng ngang (H), luận án bố trí sơ đồ thí nghiệm như như trên

hình 4.4 cảm biến đo lực kéo Z4 của Cộng hòa Liên bang Đức hình 4.5, dải

đo lực từ 0 đến 5KN.

4.3.3. Xác định lực căng ngang của đường cáp

C

A

B 4

Hình 4.4. Mô hình thí nghiệm xác định lực căng ngang (H) và độ võng (f) dây cáp bằng cảm biến đo lực và máy đo thủy bình

107

1- Trụ đỡ cố định; 2 - Dây cáp; 3- Giỏ đựng trái thanh long; 4- Cảm biến đo

gia tốc; 5- Puly; 6- Cảm biến đo lực kéo; 7- Palăng xích; 8- Trụ cố định palăng;

Cách xác định lực căng ngang như sau: Một đầu cảm biến đo lực kéo (6)

hình 4.5 được gắn chặt với một đầu của dây cáp, một đầu còn lại của cảm

biến gắn chặt với palăng, khi kéo palăng cho dây cáp căng lên, lực căng tác

động lên cảm biến đo lực, lực đo hiển thị trên màn hình và được nghi lại trong

máy tính, lực đo được hiển thị trên màn hình chính là lực căng dây cáp (T).

Lực căng theo phương ngang (lực căng ngang) được xác định như sau:

(N)

Trong đó: T- lực căng dây cáp (xác định thông qua cảm biến đo lực; α - góc hợp bởi lực căng T với phương ngang; η - Hiệu suất của puly.

9- Trụ đỡ trung gian.

Hình 4.5. Cảm biến đo lực kéo HBM

4.3.4. Xác định vận tốc giỏ đựng trái thanh long và chiều dài nhịp

- Xác định chiều dài nhịp bằng thước mét;

- Xác định vận tốc bằng đồng hồ bấm giây và thước mét .

4.4. Thiết bị khuếch đại và chuyển đổi A/D

Luận án sử dụng bộ khuếch đại tín hiệu DMC-Plus của Cộng hòa Liên bang

Đức. Thiết bị này là bộ thu thập và khuếch đại thông tin đo lường kết nối với máy

tính như hình 4.6 điều khiển bằng phần mềm Catmant. Thiết bị này thay thế cho bộ

khuếch đại K và bộ chuyển đổi A/D (Analog/Digital) trong sơ đồ nguyên lý của

phương pháp thí nghiệm. Thiết bị DMC Plus có các modul được chế tạo theo các kênh:

108

+ Modul DV01: Là modul khuếch đại kiểu dòng một chiều DC, dùng để đo

nhiệt độ, nối với cặp nhiệt, các dòng một chiều. Modul này có thể đo được nguồn

điện áp với dải đo rất rộng (0,1V ; 1V; 10V; 200V), dải tần 2,2 kHz.

+ Modul DV10: Kiểu khuếch đại dòng một chiều DC, để nối các cầu đủ và bán

cầu điện trở, có thể đo điện thế, nguồn điện áp DC, dải tần 4,4 Hz.

+ Modul DV30: Kiểu khuếch đại là tần số 600Hz, dùng để đo các cầu đủ và bán

cầu điện trở, đo điện thế, nguồn điện áp DC, dải tần 250 Hz.

+ Modul DV35: Kiểu khuếch đại là tần số, thích hợp để đo điện trở, nguồn điện

áp DC, dải tần 250 Hz.

+ Modul DV55: Kiểu khuếch đại là tần số, khoảng khuếch đại là 4,8 kHz, rất

thông dụng. Dùng để nối với các cầu đủ và bán cầu điện trở, đo điện áp các nguồn

áp DC, dải tần 2,2 kHz.

+ Modul DZ65: Dùng cho việc nối các cảm biến đo mô men và tốc độ, công suất.

Hình 4.6. Thiết bị DMC Plus

4.5. Phương pháp xử lý kết quả thí nghiệm

4.5.1. Xác định số lần thí nghiệm

Để kết quả thí nghiệm chính xác chúng tôi tiến hành thí nghiệm theo từng lô, mỗi lô có

ba thí nghiệm. Theo định luật số lớn thì phân bố xác suất trung bình mẫu tiệm cận chuẩn

[6], [7], [8]. Công thức ước lượng mẫu tổng thể là:

Trong đó: - trị số trung bình mẫu tổng thể;

109

S - tiêu chuẩn mẫu;

 - mức ý nghĩa,  = 0,05 ; 1 -  = 0,95 tra bảng uα/2 = 1,96.

Nếu gọi  là sai số tuyệt đối của ước lượng, ta có:

Dung lượng mẫu cần thiết là: (4.1)

Trong đó c% sai số tương đối của ước lượng, lấy c% = 5%.

4.5.2. Xác định mô hình toán học

Hàm mục tiêu được biểu thị bằng mô hình toán học là phương trình hồi quy

bậc 2 dạng tổng quát như sau [6], [7], [9].

(4.2)

Các hệ số: b0

bi = e. ; bij =g.

bii = c.

Trong đó: K - số yếu tố ảnh hưởng; b0, bi, bij, bii - hệ số hồi quy;

j = i + 1; N - số thí nghiệm; i - chỉ số của yếu tố.

4.5.3. Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai

Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai theo tiêu chuẩn Kohren.

(4.3)

m - phương sai lớn nhất trong tổng số thí nghiệm;

Trong đó: S2

u - phương sai thực nghiệm thứ u với số lần lặp lại mu.

(4.4)

110

Trong đó: mu - số lần lặp lại ở mỗi điểm thí nghiệm thứ u;

- giá trị của thông số ra ở điểm u;

- giá trị trung bình thông số ra tại điểm u.

(4.5)

Thay công thức (4.5); (4.4) vào (4.3), xác định được giá trị Kohren theo tính

toán Gtt, so sánh với giá trị Kohren tra bảng Gb.

Nếu Gtt < Gb thì giả thiết H0 không mâu thuẫn với số liệu thí nghiệm, phương

sai ở các thí nghiệm coi là đồng nhất cường độ nhiễu là ổn định khi thay đổi các

thông số thí nghiệm.

4.5.4. Kiểm tra giá trị có nghĩa của hệ số hồi quy

Các hệ số hồi quy b0; bi; bij; bii của phương trình (4.2) được kiểm tra mức ý

nghĩa theo tiêu chuẩn Student: Ti = bi / Sbi.

Trong đó: Sbi - phương sai của hệ số hồi qui, các hệ số chỉ có nghĩa khi Ti > Tb,

trong đó Tb giá trị tra bảng theo tiêu chuẩn Student.

4.5.5. Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy

Sau khi kiểm tra giá trị có ý nghĩa của hệ số hồi quy ta được phương trình

hồi quy thực nghiệm và chúng cần phải được kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher:

(4.6)

Trong đó: S2 - phương sai tuyển chọn được tính theo công thức sau:

S2 =

- phương sai do nhiễu tạo nên và xác định theo công thức:

Sau khi xác định được tiêu chuẩn Fisher theo công thức (4.6) so sánh giá trị tra

bảng Fb, nếu Ftt < Fb, thì mô hình tương thích và ngược lại mô hình không tương thích.

111

4.5.6. Kiểm tra khả năng làm việc của mô hình hồi quy

Mô hình hồi quy được xây dựng nhằm mục đích dự báo giá trị hàm Y tại các

toạ độ được quan sát, phép kiểm tra để khẳng định mô hình có thực sự phản ánh ảnh

hưởng của các yếu tố đến hàm mục tiêu hay không. Mô hình có khả năng làm việc

khi giá trị dự báo Y ở toạ độ nào đó là chính xác có sai số nhỏ hơn ít nhất hai lần so

với việc gán cho toạ độ đó có giá trị trung bình tính theo toàn bộ thí nghiệm.

Để đánh giá khả năng làm việc của mô hình dùng hệ số đơn định (R2) và

được tính theo công thức:

(4.7)

Mô hình có khả năng làm việc khi R2  0,75.

4.5.7. Chuyển phương trình hồi quy về dạng thực

Để mô tả sự ảnh hưởng của các tham số đầu vào đến chỉ tiêu nghiên cứu

cần đưa phương trình hồi qui về dạng thực với các biến là các thông số tự nhiên có thứ nguyên.

Y = a0 +

Các hệ số hồi qui a0; ai; aji được xác định theo hệ số hồi qui dạng mã

; a0 = b0-

i  j ; (i  j ) aj =

Xi - là giá trị thực của tham số đầu vào.

4.6. Tổ chức tiến hành thí nghiệm 4.6.1. Tổ chức thí nghiệm

Đề tài tiến hành thí nghiệm như sau: Cố định một đầu cảm biến đo lực vào trụ

cố định, đầu còn lại của cảm biến đo lực được gắn chặt với dây cáp, đầu còn lại của dây cáp được móc palăng, palăng xích được cố định vào trụ (Sơ đồ bố trí thí nghiệm

đo như hình 4.4). Trên dây cáp treo giỏ đựng trái thanh long với kích thước nhất

112

định. Để các giỏ đựng trái thanh long chuyển động được trên dây cáp thì các giỏ được liên kết lại với nhau bằng sợi dây, khi kéo sợi dây với vận tốc thì toàn bộ giỏ

đựng trái thanh long chuyển động theo. Để xác định biên độ dao động của giỏ ta

gắn đầu đo gia tốc vào giỏ đựng trái thanh long sao cho phương cần đo trùng với

phương dao động.

Sau khi công tác lắp đặt được hoàn tất, sử dụng pa lăng xích để căng dây cáp,

khi căng dây cáp đến một giá trị nhất, màn hình máy tính hiển thị giá trị lực căng.

Sau đó dùng tời để kéo giỏ đựng trái thanh long chuyển động với vận tốc nhất định,

cảm biến đo gia tốc ghi lại gia tốc của đường cáp, đầu đo lực xác định lực căng dây

cáp, sử dụng máy đo thủy bình để xác định độ võng của đường dây cáp.

Tiếp tục kéo palăng để tăng lực kéo, tiếp tục cho giỏ đựng trái thanh long

chuyển động, thiết bị đo ghi lại được lực căng, dao động; Sử dụng máy thủy bình xác định được độ võng ứng với lực căng.

Thí nghiệm với sự thay đổi chiều dài nhịp được tiến hành như sau: Dịch

chuyển trụ đỡ trung gian theo đúng với khoảng cách nhịp bố trí thí nghiệm. Quá

trình tăng lực căng ngang và do độ võng, và dao động tương tự như phần trên.

Quá trình bố trí thí nghiệm và tổ chức thí nghiệm được thể hiện trên hình 4.7; 4.8.

Hình 4.7. Bố trí thí nghiệm đo lực căng ngang và độ võng đường cáp

Hình 4.8. Quá trình đo độ võng và lực căng dây cáp và biên độ dao động của giỏ đựng thanh long

113

4.6.2. Kết quả đo lực căng, độ võng của dây cáp và biên độ dao động giỏ đựng

trái thanh long

Kết quả đo lực căng dây cáp, độ võng dây cáp, dao động của giỏ đựng trái

thanh long được thể hiện trên hình 4.9, hình 4.10, sau khi xử lý số liệu kết quả được

ghi ở bảng 4.1; 4.2; 4.3.

Hình 4.9. Kết quả đo lực căng dây cáp

Hình 4.10. Kết quả đo gia tốc của giỏ đựng trái thanh long

114

4.7. So sánh kết quả nghiên cứu lý thuyết với kết quả thực nghiệm

Sau khi có kết quả thực nghiệm, luận án tiến hành so sánh kết quả thực

nghiệm với kết quả tính theo lý thuyết, quá trình so sánh trong cùng điều kiện, kết

quả so sánh được thể hiện như sau:

4.7.1. So sánh ảnh hưởng của chiều dài nhịp đến độ võng đường cáp trong

trường hợp không tải

Để đánh giá mức độ tin cây của mô hình tính toán lý thuyết, luận án tiến hành

so sánh kết quả khảo sát theo mô hình lý thuyết đã lập ở chương 2 với kết quả thực

nghiệm thu được, kết quả so sánh được thể hiện trên bảng 4.1.

Bảng 4.1. Kết quả so sánh ảnh hưởng của chiều dài nhịp và lực căng ngang đến

độ võng lớn nhất của đường cáp

Độ võng max f (cm) Sai số Lực căng ngang H (N) Chiều dài nhịp (cm) Lý Kết quả (%) thuyết thực nghiệm

33.0 30.0 9.1 2000 3000

20.0 22.0 10.2 2000 5000

65.0 67.4 3.7 2800 3000

39.0 40.4 3.7 2800 5000

48.0 46.6 2.9 2400 3000

29.0 29.2 0.6 2400 5000

25.0 23.0 8.1 2000 4000

49.0 50.9 3.8 2800 4000

36.0 34.9 3.2 2400 4000

Nhận xét: Kết quả tính theo công thức lý thuyết và kết quả thực nghiệm có sai

số lớn nhất < 11% là có thể chấp nhận được, như vậy mô hình tính toán lý thuyết

và mô hình thí nghiệm là có thể tin cậy được.

4.7.2. So sánh dao động của đường cáp Sau khi thu được kết quả nghiên cứu thực nghiệm khi xác định được các giá trị gia tốc ta sử dụng phần mềm Dasylab tích phân hai lần xác định được biên độ dao động, luận án tiến hành so sánh với kết quả khảo sát lý thuyết, kết quả so sánh

115

được thể hiện bảng 4.2 và bảng 4.3.

Bảng 4.2. Kết quả so sánh ảnh hưởng của chiều dài nhịp và lực căng ngang đến biên độ dao động

Chiều dài nhịp (m) Lực căng ngang H (N) Sai số (%) Lý thuyết

Biên độ dao động a (cm) Kết quả thực nghiệm 23.9 21.0 13.6 3000 2000

15.6 8.7 17.0 5000 2000

35.0 2.4 35.9 3000 2800

23.1 13.8 26.3 5000 2800

27.5 11.4 30.6 3000 2400

19.8 13.2 22.4 5000 2400

17.9 5.3 18.9 4000 2000

27.5 7.3 29.5 4000 2800

22.0 13.5 25.0 4000 2400

Bảng 4.3. Ảnh hưởng của lực căng đường cáp đến độ võng khi chiều dài nhịp

=2200 cm và tải trọng phân bố đều q = 0,2 N/cm

Độ võng lớn nhất f (cm)

TT Lực căng ngang H (N) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Kết quả thực nghiệm Lý thuyết Sai số %

3000 3500 4000 4500 42 30 25 23 40 33 27 24 44 34 26 25 42.0 32.3 26.0 24.0 41.8 32.6 26.4 23.1 40.3 34.6 30.3 26.9 4 6 13 14 1 2 3 4

5000 22 21 24 22.3 22.7 24.2 6 5

Nhận xét: kết quả tính theo công thực lý thuyết và kết quả thực nghiện có sai

số lớn nhất là 14 % vẫn có thể chấp nhận được vì hệ thống không yêu cầu độ chính

xác cao, như vậy mô hình tính toán lý thuyết là có thể tin cậy được.

4.8. Xác định một số thông số hợp lý của đường cáp vận chuyển trái thanh long

4.8.1. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố

4.8.1.1. Ảnh hưởng của lực căng dây cáp đến độ võng của đường cáp

a) Kết quả thí nghiệm

Đề tài đã tiến hành thí nghiệm: Cố định chiều dài nhịp cáp = 2200 cm tải

trọng q=0,2 N/cm, thay đổi lực căng dây cáp H1 =3000N; H2 = 3500N;

116

H3 =4000N; H4= 4500N; H5 =5000N. Kết quả thí nghiệm đo độ võng được ghi ở

bảng 4.3.

b) Thiết lập phương trình tương quan

Thiết lập phương trình tương quan dạng bậc 2:

f = a0 + a1H + a2H2

Từ số liệu thực nghiệm trên bảng 4.3, bằng phương pháp bình phương nhỏ

nhất, dẫn đến a = (a0 , a1. a2) sẽ là nghiệm của hệ phương trình đại số :

(4.8)

Giải ra ta được giá trị các hệ số của hàm hồi quy :

- Mô hình hồi quy: f = 157,5 -0,056. H + 5,8 10-6. H2 (4.9)

Để kiểm tra tính đồng nhất của phương sai và tính tương thích của mô hình, lập

bảng với số thí nghiệm n = 5 , số lần thí nghiệm lặp r =3, số các hệ số cần xác định

( trừ hệ số a0) : m = 2.

TT Trung bình Hồi quy Si2 Sia2

42.0 1 41.8 4.00 0.05

32.3 2 32.6 4.33 0.10

26.0 3 26.4 1.00 0.18

24.0 4 23.1 1.00 0.78

22.3 5 22.7 2.33 0.14

2 = 1.26

S2 = 12.67 Sa

2) =

4.33 Max (Si

Có ;

, ;

117

Lấy mức độ chính xác của nghiên cứu = 0,05

- Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai:

Tra bảng phân vị Cochran C(r-1, n ,1- ) = C(2 , 5 , 0.95) = 0,6638

=> Gb = 0,6638. Có Gtt = 0,342 < Gb = 0,6638 => Phương sai của thí

nghiệm được coi là đồng nhất.

- Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy:

Tra bảng Fisher : F(n-m-1 , n(r-1), 1- ) = F(2 , 10 , 0.95) = 4,103

=> Fb = 4,103. Có Ftt = 4,03 < Fb = 4,103 => mô hình hồi quy là tương thích

Từ kết quả thí nghiệm ở bảng 4.3 ta xây dựng được đồ thị tương quan giữa

lực căng dây cáp với độ võng lớn nhất như hình 4.11.

Hình 4.11. Đồ thị tương quan giữa độ võng lớn nhất và lực căng ngang

của dây cáp

4.8.1.2. Ảnh hưởng của lực căng dây cáp đến biên độ dao động của giỏ đựng thanh long

a) Kết quả thí nghiệm

Đề tài đã tiến hành thí nghiệm: Cố định chiều dài nhịp là 2400 cm; tải trọng q

= 0,2 N/cm, thay đổi lực căng dây cáp H1 =3000N; H2 = 3500N;

H3 =4000N; H4= 4500N; H5 = 5000N. Kết quả thí nghiệm đo dao động được ghi ở

bảng 4.4.

118

Bảng 4.4. Ảnh hưởng của lực căng ngang đường cáp đến biên độ dao động

cực đại của giỏ ở giữa nhịp

( chiều dài nhịp = 2400 cm và tải trọng phân bố đều q = 0.2 N/cm)

Biên độ lớn nhất tại giữa nhịp (cm)

TT Lực căng ngang H (N) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Lý thuyết

3000 29 30 29 29,3 Sai số % 13 1 Hồi quy thực nghiệm 29,5 26,0

3500 25 26 25 25,3 8 2 24,8 23,0

4000 20 22 21 21,0 2 3 21,4 21,0

4500 18 21 19 19,3 4 4 19,2 20,0

5000 18 19 18 18,3 6 5 18,3 19,5

b) Thiết lập phương trình tương quan

Thiết lập phương trình tương quan dạng bậc 2 với A là biên độ dao động cực

đại của giỏ.

A = a0 + a1H + a2H2

Từ số liệu thực nghiệm trên bảng 4.4, bằng phương pháp bình phương nhỏ

nhất, dẫn đến a = (a0 , a1. a2) sẽ là nghiệm của hệ phương trình đại số :

(4.10)

Giải ra ta được giá trị các hệ số của hàm hồi quy :

- Mô hình hồi quy: A = 83,4 - 0,0254 H + 2,476 10-6. H2 (4.11)

Để kiểm tra tính đồng nhất của phương sai và tính tương thích của mô hình, lập

bảng với số thí nghiệm n = 5 , số lần thí nghiệm lặp r =3, số các hệ số cần xác định

(trừ hệ số a0) : m = 2 ở bảng sau:

119

TT Trung bình Hồi quy Si2 Sia2

29,3 1 29,5 0,33 0,03

25,3 2 24,8 0,33 0,24

21,0 3 21,4 1,00 0,18

19,3 4 19,2 2,33 0,01

18,3 5 18,3 0,33 0,00

2 = 0,46

2) =

S2 = 4,33 Sa

2,33 Max (Si

Có ;

; ,

Lấy mức độ chính xác của nghiên cứu = 0,05

- Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai:

Tra bảng phân vị Cochran C(r-1, n ,1- ) = C(2 , 5 , 0.95) = 0,6638

=> Gb = 0,6638. Có Gtt = 0,538 < Gb = 0,6638 => Phương sai của thí

nghiệm được coi là đồng nhất.

- Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy:

Tra bảng Fisher : F(n-m-1 , n(r-1), 1- ) = F(2 , 10 , 0.95) = 4,103

=> Fb = 4,103. Có Ftt = 3,8 < Fb = 4,103 => mô hình hồi quy là tương thích Từ kết quả thí nghiệm ở bảng 4.4 ta xây dựng được đồ thị tương quan giữa lực

căng dây cáp với biên độ dao động lớn nhất của giỏ tại vị trí giữa nhịp như hình 4.12.

Hình 4.12. Đồ thị tương quan giữa với biên độ dao động cực đại của giỏ đựng thanh long ở giữa nhịp cáp với lực căng ngang

120

4.8.1.3. Ảnh hưởng của chiều dài nhịp đến độ võng của đường dây cáp.

a) Kết quả thí nghiệm

Đề tài đã tiến hành thí nghiệm như sau: Cố định lực căng của đường dây cáp

H = 5500N và tải trọng đều q = 0,2 N/cm; thay đổi chiều dài nhịp = 2000- 2800 cm.

Kết quả thí nghiệm đo độ võng được ghi ở bảng 4.5.

Bảng 4.5. Ảnh hưởng của chiều dài nhịp đến độ võng khi lực căng ngang

H = 5500 N và tải trọng đều q = 0.2N/cm

Độ võng lớn nhất f (cm)

TT Chiều dài nhịp (cm) Lần 3 Lần 1 Lần 2 Trung bình Lý thuyết

1 2000 18 20 19 19 Sai số % 8 Hồi quy thực nghiệm 19.5 18.0

2 2200 21 19 20 20 9 19.1 21.0

3 2400 22 21 23 22 12 21.9 25.0

4 2600 26 27 28 27 6 28.1 30.0

5 2800 39 38 37 38 7 37.5 35.0

b) Thiết lập phương trình tương quan

Thiết lập phương trình tương quan dạng bậc 2:

Từ số liệu thực nghiệm trên bảng 4.5, bằng phương pháp bình phương nhỏ

nhất, dẫn đến a = (a0 , a1. a2) sẽ là nghiệm của hệ phương trình đại số:

(4.12)

Giải ra ta được giá trị các hệ số của hàm hồi quy :

- Mô hình hồi quy: f = 204,5 - 0,174643. + 4,1 10-5 (4.13)

Để kiểm tra tính đồng nhất của phương sai và tính tương thích của mô hình, lập bảng với số thí nghiệm n = 5, số lần thí nghiệm lặp r =3, số các hệ số cần xác định (trừ hệ số a0) : m = 2 ở bảng sau:

121

TT Trung bình Hồi quy

1 19.0 19.5 Sia2 0.24 Si2 1.00

2 20.0 19.1 0.89 1.00

3 22.0 21.9 0.01 1.00

4 27.0 28.1 1.12 1.00

5 38.0 1.00

2) =

5.00 Sa

0.26 2 = 2,51 1.00 37.5 S2 = Max (Si

Có ;

; ,

= 0,05.

Lấy mức độ chính xác của nghiên cứu - Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai:

Tra bảng phân vị Cochran C(r-1, n ,1- ) = C(2 , 5 , 0.95) = 0,6638

=> Gb = 0,6638. Có Gtt = 0,2 < Gb = 0,6638 => Phương sai của thí nghiệm

được coi là đồng nhất.

- Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy:

) = F(2 , 10 , 0.95) = 4,103

Tra bảng Fisher : F(n-m-1 , n(r-1), 1- => Fb = 4,103. Có Ftt = 1,26 < Fb = 4,103 => mô hình hồi quy là tương thích Từ kết quả thí nghiệm ở bảng 4.5 ta xây dựng được đồ thị tương quan giữa độ

võng lớn nhất và chiều dài nhịp như hình 4.13.

Hình 4.13. Đồ thị tương quan giữa độ võng lớn nhất và chiều dài nhịp dây cáp

122

4.8.1.4. Ảnh hưởng của chiều dài nhịp cáp đến biên độ dao động giỏ đựng thanh long

a) Kết quả thí nghiệm

Đề tài đã tiến hành thí nghiệm như sau: Khoảng cách các giỏ treo trên nhịp

cáp S = 80 cm; Cố định lực căng ngang H = 3000 N và tải trọng đều

q = 0,2 N/cm, độ dài nhịp cáp thay đổi từ 2000 cm đến 2800 cm.

Số thí nghiệm n = 5 , số lần thí nghiệm lặp r =3.

Kết quả thí nghiệm đo dao động được được ghi ở bảng 4.6.

Bảng 4.6. Ảnh hưởng của chiều dài nhịp cáp đến biên độ dao động cực đại

Biên độ lớn nhất tại giữa nhịp (cm)

Độ dài nhịp cáp (cm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Lý thuyết

2000 2200 2400 2600 2800 22 23 26 28 34 23 24 25 29 33 24 25 24 27 33 23.0 24.0 25.0 28.0 33.5 Hồi quy thực nghiệm 23.3 23.4 25.1 28.4 33.3 21.0 24.0 27.0 31.0 35.0 Sai số % 11 2 7 8 5 1 2 3 4 5

b)Thiết lập phương trình tương quan

Thiết lập phương trình tương quan dạng bậc 2:

Từ số liệu thực nghiệm trên bảng 4.6, bằng phương pháp bình phương nhỏ

nhất, dẫn đến a = (a0 , a1. a2) sẽ là nghiệm của hệ phương trình đại số :

(4.14)

Giải ra ta được giá trị các hệ số của hàm hồi quy :

+ 1,964.10-5 (4.15)

- Mô hình hồi quy: A = 108,3 - 0,0818. Để kiểm tra tính đồng nhất của phương sai và tính tương thích của mô hình, lập

bảng với số thí nghiệm n = 5, số lần thí nghiệm lặp r =3, số các hệ số cần xác định (trừ hệ số a0): m = 2 ở bảng sau:

123

TT Trung bình Hồi quy

23.0 1 23.3 Si2 1.00 Sia2 0.074

24.0 2 23.4 1.00 0.343

25.0 3 25.1 1.00 0.017

28.0 4 28.4 1.00 0.172

33.5 5 0.38

2) =

4.38 0.052 2 = 0.66 Sa

1.00 33.3 S2 = Max (Si

Có ;

; ,

= 0,05.

Lấy mức độ chính xác của nghiên cứu - Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai:

Tra bảng phân vị Cochran C(r-1, n ,1- ) = C(2 , 5 , 0.95) = 0,6638

=> Gb = 0,6638. Có Gtt = 0,2286 < Gb = 0,6638 => Phương sai của thí

nghiệm được coi là đồng nhất.

- Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy: Tra bảng Fisher : F(n-m-

) = F(2 , 10 , 0.95) = 4,103 => Fb = 4,103. Có Ftt = 2,66 < Fb =

1 , n(r-1), 1- 4,103 => mô hình hồi quy là tương thích

Từ kết quả thí nghiệm ở bảng 4.6 ta xây dựng được đồ thị tương quan giữa

chiều dài nhịp với biên độ dao động lớn nhất của đường cáp như hình 4.14.

Hình 4.14. Đồ thị tương quan giữa biên độ dao động cực đại của giỏ treo tại

giữa nhịp với chiều dài nhịp cáp (cm)

Kết luận: Từ kết quả thực nghiệm đơn yếu tố nhận được ở trên có một số kết

luận sau:

124

- Ảnh hưởng của các tham số , H đến hàm chỉ tiêu là rõ nét.

- Từ các hàm hồi qui và các đồ thị nhận được cho thấy tương quan hàm số giữa

các hàm chỉ tiêu với tham số ảnh hưởng ở dạng phi tuyến.

- Từ kết quả thu được ở trên là căn cứ để chọn miền biến thiên của các tham số

ảnh hưởng trong thí nghiệm đa yếu tố.

4.8.2. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố

Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố cho chúng ta thấy ảnh hưởng của từng tham số:

và H vào hàm mục tiêu (f) chủ yếu là phi tuyến, theo 6 chúng tôi không tiến hành qui

hoạch thực nghiệm bậc nhất mà thực hiện qui hoạch thực nghiệm bậc hai, các bước thực

nghiệm đa yếu tố được tiến hành như sau:

4.8.2.1. Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của thông số đầu vào

Từ kết quả thực nghiệm đơn yếu tố, chúng tôi chọn miền biến thiên của thông

số đầu vào như sau:

- Đối với thông số lực căng ngang dây cáp H: Từ phương trình hồi qui (4.9),

nhận thấy khi lực căng lớn thì độ võng nhỏ, tuy nhiên lực căng lớn quá ảnh hưởng

đến khả năng di động của đường cáp, độ bền của các chi tiết trong hệ thống, do vậy

trong đề tài này chúng tôi chọn lực căng ngang của đường cáp từ 3 kN đến 5 kN.

- Đối với chiều dài nhịp : Từ phương trình hồi qui (4.13), và đồ thị hình 4.14

thấy rằng khi chiều dài nhịp tăng lên thì độ võng tăng lên, khi độ võng tăng lên ảnh

hưởng đến khả năng vận chuyển trái thanh long, do vậy trong đề tài này chúng tôi

chọn chiều dài nhịp từ 20 - 28 m. Mức thí nghiệm và giá trị mã hoá của thông số đầu

vào ghi vào ở bảng 4.7.

- Để tránh các hệ số (trong hàm hồi quy ở dạng thực) quá nhỏ, nên các biến H và

sẽ chọn đơn vị là : H (kN) và (m).

Bảng 4.7. Mức thí nghiệm của các thông số đầu vào

Các thông số vào Các mức

Mức trên Giá trị mã 1 X1 Lực căng ngang (kN) 5 X2 Chiều dài nhịp (m) 28

Mức cơ sở 0 4 24

Mức dưới -1 3 20

Khoảng biến thiên 1 1 4

125

Trong đó X1, X2, là các giá trị mã hóa lần lượt của lực căng ngang H (kN) và

chiều dài nhịp giữa hai puli (m).

4.8.2.2. Xây dựng ma trận thực nghiệm

Theo 6, chúng tôi đã chọn ma trận thực nghiệm theo kế hoạch trung tâm

thực nghiệm trực giao với 2 thông số đầu vào và được trình bày ở bảng 4.8.

Bảng 4.8. Bảng ma trận thí nghiệm độ võng f phụ thuộc lực căng ngang H và

chiều dài nhịp

Số TN N1 N1 N3 X1 X2 Trung bình TN

-1 -1 29 32 29 30.0 1

-1 1 23 23 20 22.0 2

1 -1 66 69 66 67.0 3

1 1 40 41 39 40.0 4

0 -1 46 49 46 47.0 5

0 1 30 30 29 29.7 6

-1 0 24 21 24 23.0 7

1 0 52 51 52 51.7 8

0 0 34 33 35 34.0 9

Bảng 4.9. Bảng ma trận thí nghiệm biên độ dao động cực đại của giỏ tại điểm treo giữa nhịp phụ thuộc lực căng ngang H và chiều dài nhịp

N3 TB Số TN N1 N1 X1 X2

-1 -1 1 1 0 0 -1 1 0 -1 1 -1 1 -1 1 0 0 0 24 16 36 26 30 22 18 29 25 24 18 36 27 31 23 19 30 26 24 17 36 26 30 22 19 29 25 24.0 17.0 36.0 26.3 30.3 22.3 18.7 29.3 25.3 1 2 3 4 5 6 7 8 9

126

4.8.2.3. Kết quả thí nghiệm đa yếu tố

a) Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của lực căng ngang và chiều dài nhịp đến độ

võng đường dây cáp

Hàm hồi quy dạng mã mô tả quan hệ độ võng f với lực căng ngang H và độ

dài nhịp cáp có dạng :

(4.16)

Với số liệu thực nghiệm trên bảng 4.8, bằng phương pháp bình phương bé

nhất, dẫn đến các hệ số trong (4.16) sẽ là nghiệm của phương trình đại số : M.Y =

P, trong đó :

Dẫn đến ma trận nghịch đảo M-1 sẽ là :

nên B = M-1. P =

Do đó có được :

(4.17)

Để kiểm tra tính đồng nhất của phương sai và tính tương thích của mô hình, lập

bảng với số thí nghiệm n = 9, số lần thí nghiệm lặp r =3, số các hệ số cần xác định

(trừ hệ số b0): m = 5 ở bảng sau:

127

2

TT Trung bình TN Hồi quy

2

Sia Si

30.0 30.0 0.00 3.00 1

22.0 22.0 0.00 3.00 2

67.0 67.4 0.14 3.00 3

40.0 40.4 0.19 1.00 4

47.0 46.6 0.14 3.00 5

29.7 29.2 0.23 0.33 6

23.0 23.0 0.00 3.00 7

51.7 50.9 0.66 0.33 8

34.0 34.9 0.73 1.00 9

S2 = 2.1 17.67

Max Si2= Sa 3.00

Có ;

;

Lấy mức độ chính xác của nghiên cứu = 0,05

- Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai:

Tra bảng phân vị Cochran C(r-1, n ,1- ) = C(2 , 9 , 0.95) = 0,477

=> Gb = 0,477. Có Gtt = 0,17 < Gb = 0,477 => Phương sai của thí nghiệm

được coi là đồng nhất.

- Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy:

Tra bảng Fisher : F(n-m-1 , n(r-1), 1- ) = F(3 , 18 , 0.95) = 3,16

=> Fb = 3,16. Có Ftt = 2,81 < Fb = 3,16 => mô hình hồi quy là tương thích.

(Tính hàm Fisher trong EXCEL theo hàm FINV(0.05, n-m-1, n(r-1))

- Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số mô hình toán:

Theo tiêu chuẩn Student, các hệ số trong mô hình (4.16) có khoảng sai lệch với

tin cậy là :

128

(4.18)

Trong đó : - hệ số thứ i tương ứng trong hàm hồi quy (4.17);

- phần tử hàng i cột i trong ma trận nghịch đảo M-1;

- phân vị của phân bố Student với

n – m -1 bậc tự do, (có thể dùng hàm TINV( anfa , n-m-1) - trong Excel).

Ở đây: n là số thí nghiệm, m là số hệ số trong hàm hồi quy (không kể hệ số

tự do b1).

Như vậy, nếu thỏa mãn hệ thức thì hệ

số thực sự khác 0 và tồn tại trong biểu thức hàm hồi quy.

Có

Lập bảng xét các hệ số :

-1

Tên các hệ số Giá trị các hệ số Kiểm tra ti Mii

b1 55.94 0.56 Đạt 34.85

Đạt b2 25.56 0.17 -8.72

Đạt b3 40.87 0.17 13.94

Đạt 5.17 0.5 3.06 b4

Đạt 11.37 0.25 -4.75 b5

Đạt 3.48 0.5 2.06 b6

Trên bảng có tất cả các ti đều > 3,18 . Vậy các hệ số trong hàm hồi quy đều

khác 0.

- Kiểm tra khả năng làm việc của mô hình : Để kiểm tra khả năng làm việc của

mô hình, ta tính hệ số tương quan giữa hai mảng giá trị của hàm mục tiêu và trị

trung bình đo đạc tại các điểm thực nghiệm.

129

Gọi và là các giá trị trung bình đo thực nghiệm và giá trị hàm hồi quy

tại n điểm thực nghiệm, khi đó ta có được hệ số tương quan theo công thức :

(4.19)

Tính được :

=> tính được r = 0,99

Như vậy có r > 0,75 nên mô hình hồi quy hữu ích trong sử dụng.

b) Ảnh hưởng của chiều dài nhịp, lực căng ngang đến biên độ dao động cực đại

của giỏ đựng trái thanh long

Hàm hồi quy dạng mã mô tả quan hệ biên độ dao động cực đại của giỏ với lực

căng ngang H và độ dài nhịp cáp có dạng :

(4.20)

Với số liệu thực nghiệm trên bảng 4.9, bằng phương pháp bình phương bé

nhất, dẫn đến các hệ số trong (4.20) sẽ là nghiệm của phương trình đại số : M.Y =

P, trong đó :

Dẫn đến ma trận nghịch đảo M-1 sẽ là :

130

nên B = M-1. P =

Do đó có được :

(4.21)

Để kiểm tra tính đồng nhất của phương sai và tính tương thích của mô hình, lập

bảng với số thí nghiệm n = 9, số lần thí nghiệm lặp r =3, số các hệ số cần xác định

(trừ hệ số b0): = 5.

2

TT Trung bình Hồi quy

2

Si Sia

24.0 23.9 0.00 0.02 1

17.0 17.0 1.00 0.00 2

36.0 35.9 0.00 0.02 3

26.3 26.3 0.33 0.00 4

30.3 30.6 0.33 0.09 5

22.3 22.4 0.33 0.01 6

18.7 18.9 0.33 0.03 7

29.3 29.5 0.33 0.03 8

25.3 0.33 0.14 9

3.00

25.0 S2 Max Si2 0.35 2 Sa 1.00

; Có

;

Lấy mức độ chính xác của nghiên cứu = 0,05.

- Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai:

Tra bảng phân vị Cochran C(r-1, n ,1- ) = C(2 , 9 , 0.95) = 0,477

131

=> Gb = 0,477. Có Gtt = 0,33 < Gb = 0,477 => Phương sai của thí nghiệm

được coi là đồng nhất.

- Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy:

Tra bảng Fisher : F(n-m-1 , n(r-1), 1- ) = F(3 , 18 , 0.95) = 3,16

=> Fb = 3,16. Có Ftt = 2,89 < Fb = 3,16 => mô hình hồi quy là tương thích.

(Tính hàm Fisher trong EXCEL theo hàm FINV(0.05, n-m-1, n(r-1))

-Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số mô hình toán:

Theo tiêu chuẩn Student, các hệ số trong mô hình (4.16) có khoảng sai lệch với

tin cậy là :

(4.22)

Trong đó : - hệ số thứ i tương ứng trong hàm hồi quy (4.17);

- phần tử hàng i cột i trong ma trận nghịch đảo M-1;

- phân vị của phân bố Student với n – m

-1 bậc tự do, (có thể dùng hàm TINV( anfa , n-m-1) - trong Excel).

Ở đây : n là số thí nghiệm, m là số hệ số trong hàm hồi quy (không kể hệ số

tự do b1).

Như vậy, nếu thỏa mãn hệ thức thì hệ

số thực sự khác 0 và tồn tại trong biểu thức hàm hồi quy.

Có

Lập bảng xét các hệ số :

-1

Kiểm tra Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Giá trị các hệ số 24.96 -4.11 5.33 1.56 -0.67 -0.78 Mii 0.56 0.17 0.17 0.50 0.25 0.50 ti 98.66 29.67 38.49 6.48 3.93 3.24 Tên các hệ số b1 b2 b3 b4 b5 b6

132

Trên bảng có tất cả các ti đều > 3,18 . Vậy các hệ số trong hàm hồi quy đều

khác 0.

- Kiểm tra khả năng làm việc của mô hình : Để kiểm tra khả năng làm việc của

mô hình, ta tính hệ số tương quan giữa hai mảng giá trị của hàm mục tiêu và trị

trung bình đo đạc tại các điểm thực nghiệm.

Gọi và là các giá trị trung bình đo thực nghiệm và giá trị hàm hồi quy

tại n điểm thực nghiệm, khi đó ta có được hệ số tương quan theo công thức :

(4.23)

Tính được :

=> tính được r = 0,99

Như vậy có r > 0,75 nên mô hình hồi quy hữu ích trong sử dụng.

4.8.2.4. Chuyển phương trình hồi qui về dạng thực.

Mô hình (4.17) và (4.21) là phương trình hồi qui dạng mã, để chuyển

theo

phương trình trên về dạng thực thay các giá trị X1, X2 bằng các biến H, công thức sau:

;

Thay giá trị X1; X2 vào (4.17) và (4.21) ta nhận được phương hồi qui dạng thực của độ võng và dao động dạng đa thức bậc 2 phụ thuộc vào lực căng ngang cáp

H và độ dài nhịp cáp :

(4.24)

(4.25)

Trong các công thức (4.24) và (4.25) các ký hiệu là các đại lượng như sau:

- Chiều dài nghịp cáp, m;

+ H - Lực căng ngang, kN; + + f - Độ võng lớn nhất, cm;

133

+ a - Biên độ dao động cực đại, cm. Từ kết quả hàm hồi qui (2.24) và (4.25), luận án tiến hành vẽ đồ thị tương

quan giữa độ võng và biên độ dao động cực đại với chiều dài nhịp cáp và lục căng

ngang dây cáp trên hình 4.15 và 4.16

Do thi: Do vong-H,

Do dai nhip (m)

Hình 4.15. Đồ thị độ võng f phụ thuộc vào H và

Do thi: Bien do max a=A(H,

)

Luc cang ngang H (kN)

Do dai nhip (m)

Hình 4.16. Đồ thị độ biên độ dao động cực đại của giỏ phụ thuộc H và

Nhận xét: Với các hàm hồi quy nhận được là hàm phi tuyến, từ hàm hồi qui

này là cơ sở để xác định thông số hợp lý của đường cáp.

134

4.8.3. Xác định giá trị hợp lý của tham số ảnh hưởng

4.8.3.1. Lựa chọn phương pháp giải bài toán tối ưu

Với kết luận về sự phù hợp của các hàm hồi quy thục nghiệm cho mô hình

tính toán đường cáp, ta có thể sử dụng các hàm hồi quy này để tính toán giá trị hợp

lý cho các thông số đường cáp. Việc xác định các giá lực căng dây cáp H, chiều dài

nhịp để hai hàm mục tiêu (4.24) và (4.25) đạt cực tiểu, chúng tôi sử dụng

phương pháp lập và giải bài toán tối ưu đa mục tiêu.

4.8.3.2. Xác định giá thông số hợp lý của hệ thống

) và hàm biên độ dao động cực đại của giỏ Vì các hàm độ võng f = f(H,

a = f(H, ) là các hàm liên tục trên miền đóng D = [3 , 5] [20 , 28], nên sẽ tồn

tại giá trị lớn nhất (hay nhỏ nhất) trên miền D này. Để tìm các điểm này, ta tìm các

điểm tới hạn của hàm trên miền D và các trị lớn nhất , nhỏ nhất trên biên của D rồi

so sánh để tìm ra điểm là cho hàm có giá trị nhỏ nhất (hay lớn nhất). Điểm tới hạn

của hàm liên tục là điểm có các đạo hàm riêng bằng 0 hay không có đạo hàm.

1) Khảo sát hàm độ võng f = f(H, )

Xét trong miền xác định D = [3 , 5] [20 , 28]

hàm

- Lấy đạo hàm riêng theo biến H và được hệ phương trình sau:

(4.26)

Giải hệ (4.26) được điểm tới hạn M0(-8,4 ; -47), nhưng nó lại nằm ngoài

vùng xác định D, do vậy ta sẽ tìm giá trị nhỏ nhất của hàm f trên biên của D.

Với D = [3 , 5] [20 , 28] xét trên các biên :

+) Trên biên H = 3 , có

đạt trị nhỏ nhất tại M1(3, 20) và f(M1) =29,7 (cm);

+) Trên biên H = 5 , có

đạt trị nhỏ nhất tại M2(5, 20) và f(M2) =21,5 (cm)

+) Trên biên = 28 , có

135

đạt trị nhỏ nhất tại M3(5, 28) và f(M3) = 40,1 (cm);

+) Trên biên = 20 , có

đạt trị nhỏ nhất tại M4(5, 20) và f(M4) = 21,5 (cm);

So sánh giá trị hàm f tại các điểm Mi nhận được fmin tại M4 (5,20).

Vậy với giá trị = 20 m , H = 5 kN thì độ võng tại giữa nhịp cáp f có giá

trị nhỏ nhất và bằng fmin = 21,5 cm.

2) Khảo sát hàm biên độ dao động giỏ cực đại a = f(H, )

Xét trong miền xác định D = [3 , 5] [20 , 28]

hàm

- Lấy đạo hàm riêng theo biến H và được hệ phương trình sau:

(4.27)

Giải hệ (4.26) được điểm tới hạn M0(6 ; 33) nhưng nó lại nằm ngoài vùng

xác định D, do vậy ta sẽ tìm giá trị nhỏ nhất của hàm f trên biên của D.

Với D = [3 , 5] [20 , 28] xét trên các biên :

+) Trên biên H = 3 , có

đạt trị nhỏ nhất tại M1(3, 20) và a(M1) =23,6 (cm);

+) Trên biên H = 5 , có

đạt trị nhỏ nhất tại M2(5, 20) và a(M2) =16,1 (cm );

+) Trên biên = 28 , có

đạt trị nhỏ nhất tại M3(5, 28) và a(M3) = 25 (cm);

+) Trên biên = 20 , có

đạt trị nhỏ nhất tại M4(5, 20) và a(M4) = 16,1 (cm).

So sánh giá trị hàm f tại các điểm Mi nhận được fmin tại M4 (5,20).

Vậy với giá trị = 20 m, H = 5 kN thì biên độ dao động cực đại của giỏ tại

giữa nhịp cáp có giá trị nhỏ nhất và bằng amin = 16,1 cm.

136

Nhận xét : Qua khảo sát các hàm hồi quy, các thông số về lực căng ngang H và độ dài

nhịp cáp để cho độ võng (f) của đường cáp và biên độ dao động (a) của giỏ

đựng trái thanh long đạt giá trị nhỏ nhất là: H = 5 kN và = 20 m. Đây là giá trị lớn

nhất của lực căng ngang H và giá trị nhỏ nhất của được xét trong miền thực

nghiệm, kết quả này đều phù hợp với thực tế.

Kết luận chương 4

Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm thu được, luận án rút ra một số kết luận sau: 1. Đã xây dựng được phương pháp nghiên cứu thực nghiệm xác định một số

thông số động lực học đường cáp, đã lựa chọn được thiết bị đo, cảm biến đo,

phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm.

2. Đã tiến hành tổ chức thí nghiệm xác định được lực căng đường cáp, độ

võng và biên độ dao động cực đại của giỏ đựng trái thanh long.

3. Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố và đa yếu tố, đã xác định

được hàm hồi quy mô tả sự phụ thuộc của độ võng lớn nhất, biên độ dao động của

giỏ đựng trái thanh long khi thay đổi lực căng dây cáp và chiều dài nhịp. Các hàm

hồi quy đều ở dạng đa thức bậc 2.

4. Kiểm chứng các giá trị của độ võng của đường cáp và biên độ dao động

của giỏ đựng trái thanh long phụ thuộc vào lực căng ngang H và chiều dài nhịp , được tính theo các hàm hồi quy thực nghiệm và giá trị được tính theo công thức lý

thuyết. Các giá trị này sai khác nhau trên dưới 10 %. Điều đó chứng tỏ các mô hình

tính toán theo lý thuyết phù hợp với thực tế có độ tin cậy, tức là giả thiết về dây

không dãn và tải trọng phân bố theo phương nằm ngang thay vì phân bố theo dây

cáp là có cơ sở và chấp nhận được.

5. Bằng nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố, luận án xác định được một số thông số hợp lý của đường cáp vận chuyển trái thanh long bao gồm: Chiều dài nhịp

= 20 m và lực căng ngang hợp lý nhất H= 5000N, loại cáp thép mạ hợp lý nhất kẽm 6 tao 12 sơi, đường kính cáp 6mm, khi đó độ võng tại điểm giữa nhịp là 21,5 cm và biên độ dao động ngang cực đại của giỏ tại giữa nhịp là 16,1 cm với dây treo giỏ r = 30 cm.

137

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

Trên cơ sở của những nghiên cứu lý thuyết, và thực nghiệm về động lực học

của đường cáp vận chuyển trái thanh long, luận án đã đạt được một số kết quả sau:

1. Bằng các phương pháp nghiên cứu trong lý thuyết động lực học dây mềm,

luận án đã xây dựng được mô hình, thiết lập công thức tính toán độ võng của đường

cáp (f), lực căng ngang (H), chiều dài của dây cáp (L), phản lực lên các gối đỡ (R)

của đường cáp vận chuyển trái thanh long trong các trường hợp dây cáp có tính đến

độ dãn và không tính đến độ dãn, độ cao hai giối đỡ bằng nhau và có có độ chênh

cao. Từ kết quả này là cơ sở để tính toán các thông số cơ học của đường cáp, động

lực học của các giỏ đựng trái thanh long khi di chuyển trên hệ thống cáp và cũng là

cơ sở để tính toán công suất tiêu thụ khi vận hành đường cáp.

2. Luận án đã xây dựng được mô hình động lực học, thiết lập được hệ

phương trình vi phân chuyển động của giỏ đựng trái thanh long khi di chuyển trên

nhịp cáp và tại khu vực cáp chuyển hướng. Đã tiến hành khảo sát một số thông số

ảnh hưởng đến độ võng của dây cáp, biên độ dao động và tần số cộng hưởng của

giỏ đựng trái thanh long, kết quả khảo sát đã xác định được chiều dài nhịp

= 20 30m, lực căng ngang H=3500 5000N, đã xác định được vùng cộng hưởng

fz=5,3 6,5, đã đề xuất giải pháp hạn chế dao động và tránh cộng hưởng của giỏ

đựng trái thanh long.

3. Luận án đã thiết lập được công thức tính toán công suất tiêu thụ khi vận

hành đường cáp vận chuyển trái thanh long, đã tiến hành khảo sát công suất tiêu thụ

của đường cáp. Từ kết quả khảo sát đã tính toán được công suất động cơ điện hợp lý

cho đường cáp 236 – 315 W, kết quả khảo sát trên là cơ sở cho việc tính toán thiết

kế động lực cho đường cáp vận chuyển trái thanh long cũng như vận chuyển các sản

phẩm nông sản khác.

4. Luận án đã xây dựng được mô hình nghiên cứu thực nghiệm động lực học

của đường cáp vận chuyển trái thanh long, đã xác định được một số thông số phục

vụ cho bài toán khảo sát lý thuyết, bằng nghiên cứu thực nghiệm đã xác định được

độ võng (f), lực căng ngang (H), biên độ dao động của giỏ đựng trái thanh long (a).

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã so sánh với kết quả tính toán theo mô hình lý

138

thuyết, sai lệnh nằm trong giới hạn có thể chấp nhận được, do vậy, các mô hình tính

toán theo lý thuyết phù hợp với thực tế có độ tin cậy cao.

5. Bằng nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố, luận án xác định được một số

thông số hợp lý của đường cáp vận chuyển trái thanh long bao gồm: Chiều dài nhịp

hợp lý nhất = 20 m và lực căng ngang hợp lý nhất H= 5000N, loại cáp mạ kẽm 6

tao 12 sơi, đường kính cáp 6mm, khi đó độ võng tại điểm giữa nhịp là 21,5 cm và biên

độ dao động ngang cực đại của giỏ tại giữa nhịp là 16,1 cm với dây treo giỏ r = 30 cm,.

Các thông số đã xác định hợp lý ở trên là cơ sở khoa học cho việc hoàn thiện đường

cáp vận chuyển trái thanh long do Việt Nam thiết kế chế tạo.

2. Kiến nghị

Nghiên cứu động lực học của đường cáp vận chuyển trái thanh long là vấn đề

lớn phức tạp, do hạn chế về thời gian, luận án chưa có điều kiện nghiên cứu một số

trường hợp. Để đề tài hoàn thiện cần tiếp tục nghiên cứu một số vấn đề sau:

1. Tính toán các thông số cơ học của đường cáp trong trường hợp tải trọng

phân bố tập trung ở nhiều điểm trên đường cáp kép kín nhiều nhịp.

2. Mô hình dao động của giỏ đựng trái thanh long trong trường hợp vận tốc

chuyển động của giỏ không đều, tính đến ngoại lực của người công nhân tác động

vào giỏ khi đưa trái thanh long vào giỏ chứa.

139

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

1. Trần Văn Tưởng, Dương Văn Tài, Nguyễn Văn Trung, Bùi Lê Cường Quốc,

Nguyễn Hữu Ích (2018), Nguyên lý tính toán đường cáp vận chuyển trái

Thanh long, Tạp chí Công nghiệp nông thôn – Số 31 năm 2018, trang 9 ÷ 16.

2. Trần Văn Tưởng, Nguyễn Văn Trung (2018), Nghiên cứu động lực học của

đường cáp vận chuyển trái Thanh long, Tạp chí Công nghiệp nông thôn – Số

31 năm 2018, trang 79 ÷ 83.

3. Nguyễn Văn Trung (2021), Xây dựng mô hình động lực học của đường cáp vận

chuyển trái thanh long sau thu hoạch, Tạp chí Công nghiệp nông thôn – Số

42 năm 2021, trang 9 ÷ 17

4. Nguyễn Văn Trung (2021), Khảo sát động lực học của đường cáp vận chuyển

trái thanh long sau thu hoạch, Tạp chí Công nghiệp nông thôn – Số 42 năm

2021, trang 2 ÷ 8

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Bộ môn Khai thác - Trường Đại học Lâm nghiệp (1973), Cơ khí hóa khai thác

gỗ, Nhà xuất bản Nông thôn, Hà Nội.

2. Cục chế biến và phát triển thị trường nông sản, " Báo cáo thống kê sản xuất và

xuất khẩu rau quả Việt Nam năn 2019".

3 . Cổng thông tin điện tử Cục Xúc tiến thương mại (VIETRADE) - Tình hình sản

xuất và xuất khẩu thanh long năm 2019 - 18/12/2019.

4. Đào Huy Bích (2000), Lý thuyết đàn hồi, Nxb Đại học Nhà nước Hà Nội.

5. Đoàn Văn Duẩn (2012), Phương pháp mới tính dây mềm, Tạp chí kết cấu và công

nghệ xây dựng, Số 9/II- 2012.

6. Lê công Huỳnh (1995), Phương pháp nghiên cứu khoa học phần nghiên cứu thực

nghiệm, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội.

7. Đặng Thế Huy (1995), Phương pháp nghiên cứu khoa học cơ khí Nông nghiệp,

Nxb Nông nghiệp, Hà Nội.

8. Ngô Kim Khôi (1998), Thống kê toán học trong Lâm nghiệp, Nxb Nông nghiệp,

Hà Nội.

9. Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang (1998), Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực

nghiệm và ứng dụng trong kỹ thuật nông nghiệp, Nxb Nông nghiệp Hà Nội.

10- L.V. Meserxki, H. Noibe (2011), Bài tập cơ học lý thuyết , Tập 1, (Bản dịch),

NXB Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh.

11. Nguyễn Văn Quân và cộng sự ( 2012), Khai thác lâm sản, Nxb Nông nghiệp,

Hà Nội.

12. Bùi Thế Tâm, Trần Vũ Thiệu (1998), Các phương pháp tối ưu hoá, Nxb Giao

thông vận tải, Hà Nội.

13. Đào Quang Triệu (1991), Phương pháp giải bài toán tối ưu tổng quát khi nghiên

cứu các quá trình phức tạp với sự ứng dụng quy hoạch thực nghiệm và vi tính.

Tuyển tập Công trình nghiên cứu khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp, Trường Đại

học Nông nghiệp I, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội.

14. Nguyễn Đình Trí ( 1980) Toán học cao cấp tập III, Nxb Giáo dục, Hà Nội.

15. Trịnh Hữu Trọng, Nguyễn Kim và cộng sự (2001), Khai thác vận chuyển lâm

sản, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội.

16. Phạm Văn Trung (2006), Phương pháp mới tính hệ kết cấu dây và mái treo.

Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Hà Nội.

17. Lê Đình Tâm, Phạm Duy Hòa (2001), Cầu dây văng, Nxb Khoa học và kỹ thuật,

Hà Nội.

18. Lều Thọ Trình (2003), Cách tính hệ treo theo sơ đồ biến dạng, Nxb Xây dựng,

Hà Nội.

19. Đinh Gia Tường, Phan Văn Đồng, Tạ Khánh Lâm (2003), Nguyên lý máy tập 2,

Nxb Giáo dục, Hà Nội

20. Nguyễn Quang Tuyến và cộng sự (2005), Giáo trình Cơ kỹ thuật, Nxb Hà Nội.

21. Dương Văn Tài (2020), Báo cáo kết quả đề tài cấp nhà nước: "Nghiên cứu thiết

kế chế tạo một số thiết bị cơ giới hóa, tự động hóa một số khâu trong thu

& công nghệ Nhà nước, Hà Nội.

hoạch một số loại cây ăn quả tại vùng Tây Nam Bộ, Cục thông tin khoa học

22. Đỗ Sanh, Nguyễn Văn Vượng, Phan Hữu Phúc, (2003), Giáo trình Cơ kỹ thuật,

Nxb Giáo dục, Hà Nội.

Tiếng Anh

23. O’Brien, W. T. and Francis, A. J (1964), “Cables movements under two-

dimensional loads”. J. Struct. Div ASCE.

24. HalukOzdemir (1979), A finite element approach for cable problems, International

Journal of Solids and Structures, Volume 15, Issue 5, Pages 427-437.

25. Brian M. McDonald and Alain H. Peyrot (1988), Analysis of cables suspended in

sheaves. Journal of Structural Engineer, New York University.

26. J L Lilien, Pinto Da Costa A (1994), Vibration amplitudes caused by parametric

excitation of cable stayed structures [J]. Journal of Sound and Vibration.

27. A.Andreu, L.Gil, P.Roca (2006), A new deformable catenary element for the analysis

of cable net structures, Computers & Structures, Volume 84, Issues 29–30.

28. W. Lacarbonara, A. P. (2008), “A non-linear modeling of cables with flexural

stiffness”. Mathematical Problems in Engineering.

29. Xing Ma and John W.Butterworth* (2009), A force method model for dynamic

analysis of flat-sag cable structures, Shock and Vibration 16 (2009) 623 – 635.

30. Massimo Cuomo and Leopoldo Greco (2009), A finite element cable for the

analysis of cable nets.

31. H. NAM and N. T. NGHIA (2011) ,Estimation of Cable Tension Using Measured

Natural Frequencies, Procedia Engineering 14 (2011) 1510–1517.

32. Marco Lepidi * , Vincenzo Gattulli (2012), Static and dynamic response of

elastic suspended cables with thermal effects, International Journal of Solids

and Structures.

33. Mostafa Salehi Ahmad Abad, Ahmad Shooshtarin , Vahab Esmaeili, Alireza

Naghavi Riabi (2013), Nonlinear analysis of cable structures under general

loadings, Finite Elements in Analysis and Design Volume 73, 1 October

2013, Pages 11-19.

34. Gordana Kastratović, NenadVidanović, VukmanBakić , Boško Rašuo (2014),

On finite element analysis of sling wire rope subjected toaxial loading, Ocean

Engineering, Volume 88, Pages 480-487.

35. Iordan Matulea Dragos Stefan (2014), A Novel Numerical Approach to the

Dynamics Analysis of Marine Cables, International Journal of Applied

Science and Technology.

36. C.Z. Qian* and C.P. Chen (2017), Nonlinear Dynamics Analysis for the Taut

Inclined Cable Excited by Deck Vibration, Nonlinear Engineering Volume 6.

37. Cheng Luo*, Xiangrong Fu, Jinsan Ju, Huipeng Liu (2007), Analysis of Sliding Cable

38. M. Aufaure (2015), "A three-node cable element ensuring the continuity

of thehorizontal tension; a clamp cable element".

Element, computational mechanics, Tsinghua University Press & Springer.

39. Xia Hong-mei, Zou Xiang-jun, Wang Hong-jun. “Virtual Simulation Design of the Pineapple Harvesting Manipulator”,Trans Tech Publications, Switzerland: 1194-1120, 2011.

40. “A Study on the Production Methods of Conventionally-grown Pineapples in the Philippines”, Magsasaka at Siyetipiko para sa Pag-unlad ng Agrikultura, 2015.

PHỤ LỤC

Phụ lụ c: Các chương trình tính toán trên

Matlab

1) Tính các thông số nhịp cáp function tinh_thong_so_nhip_cap clc; %=============

Doc

file

EXCEL

=========================================

Ten_ghi = 'SoLieu_EXCEL_MATLAB.xlsx'; [num txt]=xlsread(Ten_ghi); So_cua=zeros(); Ton_hao_cua = zeros(); So_cua(1) = 4; So_cua(2) = 5; So_cua(3) = 6; So_cua(4) = 7;

So_cua(5) = 8;

Tong_S=num(4,1); f1=zeros(); N=num(2,1); A=zeros(N); VP=zeros(); Nhap = zeros(N,4); Nhap0 = zeros(N,4); U=zeros(); q=zeros();d=zeros(); S=zeros(); d0=zeros(); B = zeros(); B1 = zeros(); f = zeros(); fw = zeros(); Li = zeros(); L1 =zeros(); DEL_U=zeros(N,1); VP0 = zeros(N,1); tgL=zeros(); tgS=0; Gia_do =zeros(N,3); R =zeros(); R1=zeros(); R2=zeros(); S0=zeros(); h=zeros(); L=zeros(); q0=zeros(); saiso = 10^(-6); Nghiem01=zeros(N,3); for j=1:N Nhap0(j,1)=num(4,j+2); Nhap0(j,2)= num(6,j+2); Nhap0(j,4)=num(5,j+2); tgL(j) =sqrt(Nhap0(j,1)^2+Nhap0(j,2)^2); tgS=tgS+ tgL(j); Nhap(j,1)=Nhap0(j,1); Nhap(j,2)= abs(Nhap0(j,2)); Nhap(j,4)=Nhap0(j,4); d(j)= Nhap(j,2); q(j)= Nhap(j,4); S(j) = Nhap(j,1); d0(j)= Nhap0(j,2);

end Tong_S=tgS; Tong_L0=num(3,1) Bang_ghi = zeros(); %&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&(

)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

for K_lap =1:1 Tong_L = Tong_L0 ; Bang_ghi(K_lap,1) = Tong_L; T = zeros(); H = zeros(); %

$$$$$$$$$$$$$$$$&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&=========================

if (Tong_L > Tong_S) & (Tong_S > 0) hs = Tong_L/Tong_S; for j=1:N Nhap(j,3)= hs*tgL(j) ; end %===================================================================

=======

%$$$$$$$$$$$ Tinh cac gia tri U ban dau for k=1:N Nhap_vao = zeros(); for j=1: 4 Nhap_vao(j) = Nhap(k,j); end if Nhap_vao(2)>0 Nghiem0=Tinh_vong_lech(Nhap_vao); Nghiem01(k,1)= Nghiem0(1); Nghiem01(k,2)= Nghiem0(2); Nghiem01(k,3)= Nghiem0(3); U(k)= Nghiem0(1); end % if h > 0 %$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$44444444444444

444444

if Nhap_vao(2)==0 Nghiem0=Tinh_vong(Nhap_vao); Nghiem01(k,1)= Nghiem0(1); Nghiem01(k,2)= Nghiem0(2); Nghiem01(k,3)= Nghiem0(3); U(k)= Nghiem0(1); end end % for k=1:N va Tinh xong Nghiem U ban dau %============ Nhap cac gia tri cua ma tran he so tinh theo Newton-

raphson

for k=1:N-1 A(k,k)= 1/(q(k)*S(k)); A(k,k+1)= - 1/(q(k+1)*S(k+1)); end %++++++++++=================== j=0; KTr =1; while KTr > saiso j=j+1; for k=1:N-1

tgd = d(k)/(q(k)*S(k)^2) -d(k+1)/(q(k+1)*S(k+1)^2); VP(k) = U(k+1)/(q(k+1)*S(k+1))- U(k)/(q(k)*S(k)) +tgd ; end % ================================ for k=1:N if d(k)==0 B(k)= -1; B1(k) =0; end if d(k)>0 B(k) = 2* d(k)/(U(k) *S(k)) -1 ; B1(k) = -2* d(k)/(U(k)^2 *S(k)) ; end end % ================================ for k=1:N tg1 = sqrt(1+U(k)^2) + log(U(k)+sqrt(1+U(k)^2))/U(k); tg2=

B(k)*sqrt(1+(B(k)*U(k))^2)

log(U(k)*B(k)+sqrt(1+(B(k)*U(k))^2))/U(k);

V(k) = tg1+tg2; tg3 = sqrt(1+U(k)^2)/U(k) - log(U(k)+sqrt(1+U(k)^2))/U(k)^2; tg4

-(B(k)+2*U(k)*B1(k))*sqrt(1+(B(k)*U(k))^2)/U(k)

+log(U(k)*B(k)+sqrt(1+(B(k)*U(k))^2))/U(k)^2;

V1(k) = tg3 + tg4; end % ================================ tg1=0; tg2=0; for k=1:N tg2 = 1/(S(k)*U(k)- d(k)); A(N,k) = 0.25*S(k)^2*( -d(k)* tg2^2*V(k) + U(k)*tg2*V1(k)); L1(k)=0.5*S(k)* V(k)/(1-B(k)); tg1=tg1+ L1(k); end % ================================ VP(N)= Tong_L-tg1; % ================================ Thu = det(A) G = inv(A); DEl_U = G*VP'; % DEl_U = A\VP'; U = U + DEl_U'; VP0= A*DEl_U; tg3=0; tg4=0; for k=1:N tg3=tg3+VP0(k)^2; tg4 =tg4+ VP(k)^2; end KTr = sqrt(tg3) end %++++++++++========================= while KTr > saiso for k=1:N Li(k) = S(k)^2*U(k) /(S(k)*U(k) - d(k)); end f= (Li.*U)/4;

f1=f-abs(d); for k=1:N H(k)= 0.5* q(k)*Li(k)/U(k); end for k=1:N-1 if d0(k) > 0 Gia_do(k,2)= H(k)*U(k)*abs(1-2*S(k)/Li(k)); Gia_do(k+1,1)= H(k)*U(k); fw(k)= f(k)- d(k); end if d0(k) == 0 Gia_do(k,2)= H(k)*U(k); Gia_do(k+1,1)= H(k)*U(k); fw(k)= f(k); end if d0(k) < 0 Gia_do(k,2)= H(k)*U(k); Gia_do(k+1,1)= H(k)*U(k)*abs(1-2*S(k)/Li(k)); fw(k)= f(k); end end if d0(N) > 0 Gia_do(N,2)= H(N)*U(N)*abs(1-2*S(N)/Li(N)); Gia_do(1,1)= H(N)*U(N); fw(N)= f(N)- d(N); end if d0(N) == 0 Gia_do(N,2)= H(N)*U(N); Gia_do(1,1)= H(N)*U(N); fw(N)= f(N); end if d0(N) < 0 Gia_do(N,2)= H(N)*U(N); Gia_do(1,1)= H(N)*U(N)*abs(1-2*S(N)/Li(N)); fw(N)= f(N); end for k=1:N Gia_do(k,3) = Gia_do(k,1) + Gia_do(k,2); % T(k)=H(k)*sqrt(1+ q(k)^2*Li(k)^2/(4*H(k)^2)); T(k)= (0.5*q(k)*Li(k)/U(k))* sqrt(1+ U(k)^2); R(k)= Gia_do(k,3); R1(k)= Gia_do(k,1);R2(k)= Gia_do(k,2); end % Gia_do % T %+++++++================================ TongMasat =0; TongLuckeo=0; TaiTrong =0; for k=1: N TongMasat = TongMasat+ R(k); % don vi N TongLuckeo = TongLuckeo + q(k)*fw(k); % don vi N end VanToc = 2; % 2 km/h VanToc = VanToc*1000/3600; % m/s TongMasat = TongMasat * 0.01;

Congsuat = TongLuckeo* VanToc + TongMasat*VanToc; for i =1: 5 Ton_hao_cua(i) = H(1)*sqrt(2)*So_cua(i)*0.01*VanToc; Mang_conguat(i)= Ton_hao_cua(i)+Congsuat; end ghi =1; % Ghi cac thong so tinh duoc tren nhip cap vao EXCEL if ghi ==1 Tieu_de1 = {'f(cm)' ' H (N)' ' T(N)' 'R(N)' 'R1(N)' 'R2(N)'

'fw(cm)' 'So cua' 'Cong suat kéo(W=W(so_cua)='}

for i=1:4 xlswrite(Ten_ghi, Tieu_de1(i), 1, [ 'B' num2str(15+i)]); end xlswrite(Ten_ghi, KTr, 1, ['A' num2str(16)]); xlswrite(Ten_ghi, { 'Do dai L (cm)'}, 1, [ 'B' num2str(15)]); xlswrite(Ten_ghi, L1, 1, [ 'C' num2str(15)]); xlswrite(Ten_ghi, f1, 1, [ 'C' num2str(16)]); xlswrite(Ten_ghi, H, 1, [ 'C' num2str(17)]); xlswrite(Ten_ghi, T, 1, [ 'C' num2str(18)]); xlswrite(Ten_ghi, R, 1, [ 'C' num2str(19)]); for i=1:5 xlswrite(Ten_ghi, Tieu_de1(4+i), 1, [ 'B' num2str(20+i)]); end xlswrite(Ten_ghi, R1, 1, [ 'C' num2str(21)]); xlswrite(Ten_ghi, R2, 1, [ 'C' num2str(22)]); xlswrite(Ten_ghi, fw, 1, [ 'C' num2str(23)]); xlswrite(Ten_ghi, So_cua, 1, [ 'C' num2str(24)]); xlswrite(Ten_ghi, Mang_conguat, 1, [ 'C' num2str(25)]); end % if ghi =1 end % if (Tong_L > Tong_S) & (Tong_S > 0) %

$$$$$$$$$$$$$$$$&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&=========================

if (~((Tong_L > Tong_S) & (Tong_S > 0))) bay= ' Do dai L cua day Cap phai > ' ; son=num2str(Tong_S); bay=[bay son]; disp(bay ); end end % end K_lap %&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

Cac

ham

con

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

function Nghiem = Tinh_vong(Nhap0) S0=Nhap0(1) ; h=Nhap0(2); L=Nhap0(3); q0=Nhap0(4); tgA= 2*L/S0; a=sqrt(tgA^2-2*tgA) ; b=sqrt(tgA^2-1); if L > S0 %=========== tgu0=hamU(a,b); % Tinh luc H : tgH = 0.5*q0*S0 /tgu0; Nghiem(1)=tgu0; Nghiem(2)=S0; Nghiem(3)= tgH; % ========== end end %+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

++++++++

function Nghiem_Lech = Tinh_vong_lech(Nhap0)

Nhap01=Nhap0; S0=Nhap01(1) ; h=Nhap01(2); L = Nhap01(3); q0=Nhap01(4); u0=2*h/S0; u1= u0/2; u2 = sqrt(16*L^2 -S0^2)/S0; L0=0.5*S0*(sqrt(1+u0^2)+log(u0+sqrt(1+u0^2))/u0); LKT = sqrt(S0^2+h^2); if L > LKT %========== if L < L0 a=u1; b=u0 ; end if L > L0 a=u0; b=u2; end if L==L0 tgu0=u0; else tgu0=hamU_lech(a,b); end % Tinh luc H : tgLi = S0*tgu0 /(tgu0 - h/S0); tgH = 0.5*q0*tgLi /tgu0; Nghiem_Lech(1)=tgu0; Nghiem_Lech(2)=tgLi; Nghiem_Lech(3)= tgH; % ============ end end %+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

++++++++

function hamf =ham(x) tgf=(2*h/S0 - x)/x ; tg0 = tgf*sqrt(1+(x*tgf)^2)-log(x*tgf+sqrt(1+(x*tgf)^2))/x; hamf =0.5*S0*(sqrt(1+x^2)+log(x+sqrt(1+x^2))/x - tg0)-(1-tgf)*L; end %+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

++++++++

function hamf1 =ham1(x) hamf1 =sqrt(1+x^2)+log(x+sqrt(1+x^2))/x-2*L/S0; end

%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++

function hamU1 = hamU_lech(a01,b01) a0=a01; b0=b01; KT = abs(b0-a0); while KT > saiso c=(a0+b0)/2; f1= ham(c); f2= ham(b0); B01=f1*f2; if B01<0 a0 =c;

end if B01 >=0 b0=c; end KT = abs(b0-a0); end hamU1=(a0+b0)/2; end

%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++

function U1 = hamU(a01,b01) a0=a01; b0=b01; KT = abs(b0-a0); while KT > saiso c=(a0+b0)/2; f1= ham1(c); f2= ham1(b0); B01=f1*f2; if B01<0 a0 =c; end if B01 >=0 b0=c; end KT = abs(b0-a0); end U1=(a0+b0)/2; end

%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++ end

2) Tính độ võng của nhịp cáp hai trụ đỡ có độ cao chênh

nhau

function tinh_do_vong_lech_tru_chuan clc; Ten_ghi = ['SoLieu_EXCEL_MATLAB.xlsx'] L1=2500; q= 0.2; Mangh=[10 20 40 50]; MangL=[2501 2501.4 2501.7]; KetQuaf=zeros();

KetQuaRyc=zeros();KetQuaRyt=zeros();KetQuaH=zeros();

Mangh(j-1);

KetQuaRyc(1,j)=

Mangh(j-1);

KetQuaLi=zeros(); for j=2:5 KetQuaf(1,j)=

KetQuaRyt(1,j)= Mangh(j-1); KetQuaH(1,j)= Mangh(j-1);

KetQuaLi(1,j)= Mangh(j-1); end for i=1:3 L = MangL(i); KetQuaf(i+1,1)=L;

KetQuaRyc(i+1,1)=L;KetQuaRyt(i+1,1)=L;KetQuaH(i+1,1)=L; KetQuaLi(i+1,1)=L;

for j=1:4 h=Mangh(j); %$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ % h=100; L = 2520; if h>0 % n1=20 ; n2 = 50 ; N= n1+n2; saiso = 10^(-6); u0=2*h/L1; u1= u0/2; u2 = sqrt(16*L^2 -L1^2)/L1; L0=0.5*L1*(sqrt(1+u0^2)+log(u0+sqrt(1+u0^2))/u0); LKT = sqrt(L1^2+h^2); if L > LKT %======================================== if L < L0 a=u1; b=u0 ; end if L > L0 a=u0; b=u2; end if L==L0 u=u0; else u=hamU_lech(a,b);

end Li = L1*u /(u - h/L1); H = 0.5*q*Li /u; Ryc = H*u; Ryt = H*u*abs(1-2*L1/Li); Tc=H*sqrt(1+u^2); Tt= H*sqrt(1+(1-2*L1/Li)^2); f0 = (Li*u/4); KetQuaf(i+1,j+1)= f0; KetQuaRyc(i+1,j+1)= Ryc; KetQuaRyt(i+1,j+1)=

Ryt; KetQuaH(i+1,j+1)= H;

KetQuaLi(i+1,j+1)= Li; % ============================================================= end if L <= LKT bay0= ' Khong du do dai cua L , L > ' ; son0= num2str(LKT); bay00=[bay0 son0]; %bay=[bay LKT] disp(bay00 ); end end % if h > 0 %$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ end end Bay = floor(KetQuaf) Son =floor(KetQuaLi) for j=2:5 Bay1(1, (j-2)*3+2)= KetQuaf(1,j); end for i=2: 4 Bay1(i+1, 1)= KetQuaf(i,1); for j=2:5 Bay1(i+1, (j-2)*3+2)= KetQuaf(i,j) -Mangh(j-1); Bay1(i+1, (j-2)*3+3)= KetQuaRyc(i,j); Bay1(i+1, (j-2)*3+4)= KetQuaRyt(i,j); end end Do_vong_Max = max(Bay1(2:4, 1)) xlswrite(Ten_ghi, {'Tinh cap lech'}, 'Sheet9', [ 'A' num2str(1)]); xlswrite(Ten_ghi, Bay1, 'Sheet3', [ 'A' num2str(3)]); xlswrite(Ten_ghi,

'Sheet3',

(cm)'},

{'Do

day

dai

[

'A'

num2str(4)]);

xlswrite(Ten_ghi, {'h (cm)'}, 'Sheet3', [ 'B' num2str(2)]); for j=1:4 xlswrite(Ten_ghi, {'f(cm)'}, 'Sheet3', [ setstr((j-1)*3+66)

num2str(4)]);

xlswrite(Ten_ghi, {'Rc (N)'}, 'Sheet3', [ setstr((j-1)*3+67)

num2str(4)]);

xlswrite(Ten_ghi, {'Rt (N)'}, 'Sheet3', [ setstr((j-1)*3+68)

num2str(4)]);

end xlswrite(Ten_ghi, {''}, 'Sheet3', [ 'A' num2str(3)]); %+++++++++++++++++++++++++++++++++++ VE DO THI++++++++++++++++++++ Duong_day = 1; Cao_h =1; f0 = Bay(1+Duong_day,1+ Cao_h); Li = Son(1+Duong_day,1+ Cao_h); Nve = 100; Y0 = f0; X0 = 20;

X = zeros() ; Y = zeros(); delX = L1/Nve; X(1) = 0; % Y(1) = Y0; Y(1) =0; for i =1: Nve X(i+1) = X(i) + delX; Y(i+1) = - (4*f0*X(i+1)*(Li-X(i+1))/Li^2); end plot(X,Y); axis([0 2600 -(Y0+5) 0 ]); axis on xlabel(["Chieu dai nhip cap (cm)" ; "( h= 10 cm , L = 2501 cm)

"]); ylabel('Do vong nhip cap (cm)');

HET

grid on %+++++++++++++++++++++++++++++++++++

THI++++++++++++++++++++

%&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

Cac

ham

con

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

function hamf =ham(x) tgf=(2*h/L1 - x)/x ; hamf

=0.5*L1*(sqrt(1+x^2)+log(x+sqrt(1+x^2))/x

tgf*sqrt(1+(x*tgf)^2)-log(x*tgf+sqrt(1+(x*tgf)^2))/x)-(1-tgf)*L;

end %+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

++++++++

function hamf1 =ham1(x) hamf1 =0.5*L1*(sqrt(1+x^2)+log(x+sqrt(1+x^2))/x)-L; end %+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

++++++++

function hamU1 = hamU_lech(a0,b0) KT = abs(b0-a0); while KT > saiso c=(a0+b0)/2; f1= ham(c); f2= ham(b0); B01=f1*f2; if B01<0 a0 =c; end if B01 >=0 b0=c; end KT = abs(b0-a0); end hamU1=(a0+b0)/2; end %+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

++++++++ end 3) Tính đ ộ dãn dây cáp function Tinh_do_dan_day_chuan clc; Ten_ghi = [ 'SoLieu_EXCEL_MATLAB.xlsx']; E = 1980*10^4 ; % N/cm2

F = 0.28; % cm2 L1 = 2400 ; % L0 = 2510 ; cm q = 0.05 ; % N/cm sai_so = 10^(-8); nq=4; nL=3; Lap =5; qk=zeros(); Lk =zeros(); qk(1) =0.08 ; qk(2)=0.1; qk(3)=0.15; qk(4)=0.2; % Tinh voi 4

gia tri q

for k=1:3 Lk(k)=L1+ 0.4 +(k-1)*0.3; end Bang=zeros(3,2*nq+1); Bang_sai=zeros(3,2*nq+1); Tit1(1,1)={'L0(cm)'}; Titq(1,1)={'q(kg/cm)'}; for i=1:nq Tit1(1,2*i)={'L (cm)'}; Tit1(1,2*i+1)={'f (cm)'}; ch=num2str(qk(i)); Titq(1,2*i)= { ch}; end for i=1:nL L0=Lk(i); Bang(i,1)= L0; Bang_sai(i,1)=L0; for j=1:nq q=qk(j); L=L0; for k=1:Lap A0= 2*L/L1; a= sqrt(A0^2-2*A0); b = sqrt(A0^2-1); kt = abs(a-b); while kt > sai_so c= 0.5*(a+b); fb = sqrt(1+b^2) + log(b+sqrt(1+b^2))/b - A0; fc= sqrt(1+c^2) + log(c+sqrt(1+c^2))/c - A0; if fb*fc < 0 a=c; end if fb*fc>=0 b =c; end kt = abs(a-b); end u = (b+a)/2; del_L = 0.5*q*L1^2*(1/u+u/3)/(E*F); L=del_L + L0; % disp(L*1000 ); s = sprintf( '%6f', L); f = u*L1/4; f0 = sprintf( '%6f', f); if k>1 s_L = abs(L_s-L); s_f = abs(f_s-f); end L_s=L; f_s=f; end Bang(i,2*j)= L; Bang(i,2*j+1)=f; Bang_sai(i,2*j)= s_L; Bang_sai(i,2*j+1)=s_f; end

end cong = ['Tinh do dan day ung voi do dai nhip ' num2str(L1) ' cm']; xlswrite(Ten_ghi, {cong}, 'Sheet2', ['A' num2str(1)]); xlswrite(Ten_ghi, Titq, 'Sheet2', ['A' num2str(3)]); xlswrite(Ten_ghi, Tit1, 'Sheet2', ['A' num2str(4)]); xlswrite(Ten_ghi, Bang, 'Sheet2', ['A' num2str(5)]); xlswrite(Ten_ghi, Bang_sai, 'Sheet2', ['A' num2str(11)]); xlswrite(Ten_ghi, {'Sai so tuong ung '}, 'Sheet2', ['B'

num2str(9)]); end 4) Tính công suấ t function tinh_cong_suat clc; %=============

Doc

file

EXCEL

=========================================

Ten_ghi = 'SoLieu_EXCEL_MATLAB.xlsx'; [num txt]=xlsread(Ten_ghi); So_cua=zeros(); Ton_hao_cua = zeros(); So_cua(1) = 4; So_cua(2) = 5; So_cua(3) = 6; So_cua(4) = 7;

So_cua(5) = 8;

Tong_S=num(4,1); f1=zeros(); N=num(2,1) A=zeros(N); VP=zeros(); Nhap = zeros(N,4); Nhap0 = zeros(N,4); U=zeros(); q=zeros();d=zeros(); S=zeros(); d0=zeros(); B = zeros(); B1 = zeros(); f = zeros(); fw = zeros(); Li = zeros(); L1 =zeros(); DEL_U=zeros(N,1); VP0 = zeros(N,1); tgL=zeros(); tgS=0; Gia_do =zeros(N,3); R =zeros(); R1=zeros(); R2=zeros(); S0=zeros(); h=zeros(); L=zeros(); q0=zeros(); saiso = 10^(-6); Nghiem01=zeros(N,3); for j=1:N Nhap0(j,1)=num(4,j+2); Nhap0(j,2)= num(6,j+2); Nhap0(j,4)=num(5,j+2); tgL(j) =sqrt(Nhap0(j,1)^2+Nhap0(j,2)^2); tgS=tgS+ tgL(j); Nhap(j,1)=Nhap0(j,1); Nhap(j,2)= abs(Nhap0(j,2)); Nhap(j,4)=Nhap0(j,4); d(j)= Nhap(j,2); q(j)= Nhap(j,4); S(j) = Nhap(j,1); d0(j)= Nhap0(j,2);

)

end Tong_S=tgS; Tong_L0=num(3,1) Bang_ghi = zeros(); %&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&( &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

%for K_lap =1:1 for K_lap =1:15 Tong_L = (Tong_L0 + 5*K_lap) ; % Tong_L = Tong_L0 ; Bang_ghi(K_lap,1) = Tong_L; T = zeros(); H = zeros(); %

$$$$$$$$$$$$$$$$&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&=========================

if (Tong_L > Tong_S) & (Tong_S > 0) hs = Tong_L/Tong_S; for j=1:N Nhap(j,3)= hs*tgL(j) ; end %===================================================================

=======

%$$$$$$$$$$$ Tinh cac gia tri U ban dau 4444444444444444 for k=1:N Nhap_vao = zeros(); for j=1: 4 Nhap_vao(j) = Nhap(k,j); end if Nhap_vao(2)>0 Nghiem0=Tinh_vong_lech(Nhap_vao); Nghiem01(k,1)= Nghiem0(1); Nghiem01(k,2)= Nghiem0(2); Nghiem01(k,3)= Nghiem0(3); U(k)= Nghiem0(1); end % if h > 0 %$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$44444444444444

444444

if Nhap_vao(2)==0 Nghiem0=Tinh_vong(Nhap_vao); Nghiem01(k,1)= Nghiem0(1); Nghiem01(k,2)= Nghiem0(2); Nghiem01(k,3)= Nghiem0(3); U(k)= Nghiem0(1); end end % for k=1:N va Tinh xong Nghiem U ban dau

%============ Nhap cac gia tri cua ma tran he so tinh theo Newton-

raphson

for k=1:N-1 A(k,k)= 1/(q(k)*S(k)); A(k,k+1)= - 1/(q(k+1)*S(k+1)); end %++++++++++=================== j=0; KTr =1; while KTr > saiso j=j+1; for k=1:N-1 tgd = d(k)/(q(k)*S(k)^2) -d(k+1)/(q(k+1)*S(k+1)^2); VP(k) = U(k+1)/(q(k+1)*S(k+1))- U(k)/(q(k)*S(k)) +tgd ; end % ================================ for k=1:N if d(k)==0 B(k)= -1; B1(k) =0; end if d(k)>0 B(k) = 2* d(k)/(U(k) *S(k)) -1 ; B1(k) = -2* d(k)/(U(k)^2 *S(k)) ; end end % ================================ for k=1:N tg1 = sqrt(1+U(k)^2) + log(U(k)+sqrt(1+U(k)^2))/U(k); tg2=

B(k)*sqrt(1+(B(k)*U(k))^2)

log(U(k)*B(k)+sqrt(1+(B(k)*U(k))^2))/U(k);

V(k) = tg1+tg2; tg3 = sqrt(1+U(k)^2)/U(k) - log(U(k)+sqrt(1+U(k)^2))/U(k)^2; tg4

-(B(k)+2*U(k)*B1(k))*sqrt(1+(B(k)*U(k))^2)/U(k)

+log(U(k)*B(k)+sqrt(1+(B(k)*U(k))^2))/U(k)^2;

KTr = sqrt(tg3) end %++++++++++========================= while KTr > saiso for k=1:N Li(k) = S(k)^2*U(k) /(S(k)*U(k) - d(k)); end f= (Li.*U)/4; f1=f-abs(d); for k=1:N H(k)= 0.5* q(k)*Li(k)/U(k); end for k=1:N-1 if d0(k) > 0 Gia_do(k,2)= H(k)*U(k)*abs(1-2*S(k)/Li(k)); Gia_do(k+1,1)= H(k)*U(k); fw(k)= f(k)- d(k); end if d0(k) == 0 Gia_do(k,2)= H(k)*U(k); Gia_do(k+1,1)= H(k)*U(k); fw(k)= f(k); end if d0(k) < 0 Gia_do(k,2)= H(k)*U(k); Gia_do(k+1,1)= H(k)*U(k)*abs(1-2*S(k)/Li(k)); fw(k)= f(k); end end if d0(N) > 0 Gia_do(N,2)= H(N)*U(N)*abs(1-2*S(N)/Li(N)); Gia_do(1,1)= H(N)*U(N); fw(N)= f(N)- d(N); end if d0(N) == 0 Gia_do(N,2)= H(N)*U(N); Gia_do(1,1)= H(N)*U(N); fw(N)= f(N); end if d0(N) < 0 Gia_do(N,2)= H(N)*U(N); Gia_do(1,1)= H(N)*U(N)*abs(1-2*S(N)/Li(N)); fw(N)= f(N); end for k=1:N Gia_do(k,3) = Gia_do(k,1) + Gia_do(k,2); % T(k)=H(k)*sqrt(1+ q(k)^2*Li(k)^2/(4*H(k)^2)); T(k)= (0.5*q(k)*Li(k)/U(k))* sqrt(1+ U(k)^2); R(k)= Gia_do(k,3); R1(k)= Gia_do(k,1);R2(k)= Gia_do(k,2); end % Gia_do % T

%+++++++================================ TongMasat =0; TongLuckeo=0; TaiTrong =0; for k=1: N TongMasat = TongMasat+ R(k); % don vi N TongLuckeo = TongLuckeo + q(k)*fw(k); % don vi N end VanToc = 2; % 2 km/h VanToc = VanToc*1000/3600; % m/s TongMasat = TongMasat * 0.01; Congsuat = TongLuckeo* VanToc + TongMasat*VanToc; for i =1: 5 Ton_hao_cua(i) = H(1)*sqrt(2)*So_cua(i)*0.01*VanToc; Mang_conguat(i)= Ton_hao_cua(i)+Congsuat; end Bang_ghi(K_lap,2)= H(1); Bang_ghi(K_lap,3)= Congsuat; Bang_ghi(K_lap,4)= Ton_hao_cua(1) ; for i=1:5 Bang_ghi(K_lap,4+i)= Congsuat+Ton_hao_cua(i) ; end end % if (Tong_L > Tong_S) & (Tong_S > 0) %

$$$$$$$$$$$$$$$$&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&=========================

if (~((Tong_L > Tong_S) & (Tong_S > 0))) bay= ' Do dai L cua day Cap phai > ' ; son=num2str(Tong_S); bay=[bay son]; disp(bay ); end end % end K_lap %&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& k_ve =1; if k_ve ==1 k_ghi=0 % Ghi bang lien he H và Cong suat voi so chuyen huong if k_ghi==1 Tieu_de = {'L (cm)' ' H (N)' ' W_k ' 'W_c1' 'W_01' 'W02' 'W03' 'W04'

'W05'};

Tieu_de_cua

{

num2str(So_cua(1))

num2str(So_cua(2))

num2str(So_cua(3)) num2str(So_cua(4)) num2str(So_cua(5))}

xlswrite(Ten_ghi, Tieu_de_cua, 1, [ 'G' num2str(30)]); xlswrite(Ten_ghi, Tieu_de, 1, [ 'C' num2str(31)]); xlswrite(Ten_ghi, Bang_ghi, 1, [ 'C' num2str(32)]); xlswrite(Ten_ghi, VanToc, 1, [ 'G' num2str(29)]); end

Bang_ghi(M_j(4+i),2);

Diem_thap(i,2)=

[M_i,M_j] = min(Bang_ghi) Diem_thap = zeros() for i=1:5 Diem_thap(i,1)= Bang_ghi(M_j(4+i),4+i);

num2str(So_cua(4))

huong']

Chuyen

end goc = 1; toi= size(Bang_ghi,1) Tieu_de_cua = { [ ' ' num2str(So_cua(1)) ' Chuyen huong'] [' ' num2str(So_cua(2)) ' Chuyen huong'] [' ' num2str(So_cua(3)) ' Chuyen huong'] num2str(So_cua(5)) ' Chuyen huong'] [ ' Cong suat min'] };

plot(Bang_ghi(goc:toi,2),Bang_ghi(goc:toi,5),'R- ',Bang_ghi(goc:toi,2),Bang_ghi(goc:toi,6),'B--',...

Bang_ghi(goc:toi,2),Bang_ghi(goc:toi,7),'R-.'); hold on plot(Bang_ghi(goc:toi,2),Bang_ghi(goc:toi,8),'k:','linewidth',2); hold on plot(Bang_ghi(goc:toi,2),Bang_ghi(goc:toi,9),'r: +'); hold on plot(Diem_thap(:,1),Diem_thap(:,2), 'k*') ; %text(2300,370,'* - Cong suat min'); xlabel('Luc cang ngang H (N)'); ylabel('Cong suat tieu thu (W)'); legend(Tieu_de_cua); grid on hold off end % end if k_ve =1 %&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

Cac

ham

con

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

function Nghiem = Tinh_vong(Nhap0) S0=Nhap0(1) ; h=Nhap0(2); L=Nhap0(3); q0=Nhap0(4); tgA= 2*L/S0; a=sqrt(tgA^2-2*tgA) ; b=sqrt(tgA^2-1); if L > S0 %=========== tgu0=hamU(a,b); % Tinh luc H :

tgH = 0.5*q0*S0 /tgu0; Nghiem(1)=tgu0; Nghiem(2)=S0; Nghiem(3)= tgH; % ========== end end %+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

++++++++ function Nghiem_Lech = Tinh_vong_lech(Nhap0) Nhap01=Nhap0; S0=Nhap01(1) ; h=Nhap01(2); L = Nhap01(3); q0=Nhap01(4); u0=2*h/S0; u1= u0/2; u2 = sqrt(16*L^2 -S0^2)/S0; L0=0.5*S0*(sqrt(1+u0^2)+log(u0+sqrt(1+u0^2))/u0); LKT = sqrt(S0^2+h^2); if L > LKT %========== if L < L0 a=u1; b=u0 ; end if L > L0 a=u0; b=u2; end if L==L0 tgu0=u0; else tgu0=hamU_lech(a,b); end % Tinh luc H : tgLi = S0*tgu0 /(tgu0 - h/S0); tgH = 0.5*q0*tgLi /tgu0; Nghiem_Lech(1)=tgu0; Nghiem_Lech(2)=tgLi; Nghiem_Lech(3)= tgH; % ============ end end

%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

++++++++

function hamf1 =ham1(x) hamf1 =sqrt(1+x^2)+log(x+sqrt(1+x^2))/x-2*L/S0; end

%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++

function hamU1 = hamU_lech(a01,b01) a0=a01; b0=b01; KT = abs(b0-a0); while KT > saiso c=(a0+b0)/2; f1= ham(c); f2= ham(b0); B01=f1*f2; if B01<0 a0 =c; end if B01 >=0 b0=c; end KT = abs(b0-a0); end hamU1=(a0+b0)/2; end

%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++

function U1 = hamU(a01,b01) a0=a01; b0=b01; KT = abs(b0-a0); while KT > saiso c=(a0+b0)/2; f1= ham1(c);

f2= ham1(b0); B01=f1*f2; if B01<0 a0 =c; end if B01 >=0 b0=c; end KT = abs(b0-a0); end U1=(a0+b0)/2; end

%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++

end 5) Tính toán dao đ ộ ng khi chuyể n hướng function Dao_dong_khi_chuyen_huong_chuan clc; Ten_ghi = 'SoLieu_EXCEL_MATLAB.xlsx'; % Hình th? H=3500; % N Luc cang ngang L=0.30; % m do dài dây treo gio S= 0.80; % m khoang cách giua hai gio M =2; % kg khoi luong gio hàng g=9.80; % m/s^2 % gia_toc= 5.*rand; van_toc = 0.40; % m/s R = 0.60; t_start = 0; t_end = 57; %final time in seconds. time_span =t_start:0.001:t_end; [t,x]=ode45(@rhs,time_span,[0 0]); [dong,cot]= size(x) %************************************** subplot(1,1,1); cla; toi=round(dong/3) plot(t(:),L*x(:,1),'B-','linewidth',2); hold on xlabel("Thoi gian (s)") ylabel("Bien do Dao dong chuyen huong (m)") grid on %************************************** function xdot=rhs(t,x) dxdt_1 = x(2); dxdt_2 =(-g/L)x(1)+((van_toc^2/(LR+L^2x(1)))+ forceZ(t))(1-

0.5*x(1)^2); xdot=[dxdt_1; dxdt_2]; end %******************** % The forcing function, edit to change as needed. %******************** function fz=forceZ(t) % P_gio = 5.*rand -2;

a=5.6 ; Fz = 2*sin(a*t); fz= Fz/(M*L); end end

6) Tính biên độ dao động cực đại ngang và dọc của

giỏ function Dao_dong_ngang_doc_chuan clc; % Tinh dao dong Ngang - Doc và Bien do Max Ten_ghi = 'SoLieu_EXCEL_MATLAB.xlsx'; n=31; % so luong gio trên mot nhip cáp H=3500; % N Luc cang ngang L=0.2; % m do dài dây treo gio S= 0.80; % m khoang cách giua hai gio M =2; % kg khoi luong gio hàng g=9.80; % m/s^2 gia_toc0= 1.rand Bien_Fz=3.rand; m=n-1; Dao_dong_Ngang=1; Dao_dong_Doc=1; if Dao_dong_Ngang==1 Dao_dong_Doc=0; end Bien_do_Max=1 ; if Bien_do_Max==1 Dao_dong_Ngang=0; Dao_dong_Doc=0; end Gio = round(m/2) Gio2= round(m/3) Gio1= round(m/4) kx=0; L_day=zeros(); H_ngang = zeros(); for k=1:5 L_day(k) = 0.2+(k-1)0.05; end for k=1:5 H_ngang(k)= 1900+ (k-1)400; end Mang_ve=zeros(); %&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& for k_H=1:1 b= (H/(Mg))(L/S) A=zeros(m); K_ve = rem(m,2) ; ve = m; if K_ve == 0 ve = m+1; end for i=1:m A(i,i)= 2*b+1; end for i=1: m-1 A(i,i+1)=-b; A(i+1,i)=-b;

end Son=inv(A); K=zeros(4*m); C = zeros(4*m,1); B = zeros(4*m,1); x0=zeros(1,4*m); for i=1:m K(2*i-1,2*i)=1; end for i=1:m B(2*i,1)=1; end x1 = zeros(); Z=zeros(); M_1=zeros(); M1=zeros(); D=zeros(); t_start = 0; t_end = 100; %final time in seconds. time_span =t_start:0.001:t_end; [t,x]=ode45(@rhs,time_span,x0); cot = size(x,2) dong = (size(x,1)-1) Goc=1; Toi = dong; so_tinh = Toi-Goc+1; end % for k_H %&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& % TTTTTTTTTTTTTT het thay doi H và L % ######################################################### % Xet cac bien do Max tai cac gio if Bien_do_Max==1 i=1 ; k =0; chua=zeros(); while i < dong-1 i=i+1; a1 = x(i-1,ve); a2=x(i,ve); % a3 =x(i+1,3); %if (a2>0) & (a2>a1) & (a2>a3) if (a2 * a1) < 0 k=k+1; chua(k,1) = a2; end end so_dao_dong = size(chua,1) [M_i,M_j] =max(abs(x)); MaxA = zeros(); for k=1:m MaxA(k,1) = k; MaxA(k,2) = M_i(2*k-1); end plot(MaxA(:,1),100*MaxA(:,2),'+'); xlabel(" Thu tu gio ") ylabel("Bien do Max cua Dao dong Ngang (cm)") grid on %************************************** ghi_bang_Bien_do_Max = 1 if ghi_bang_Bien_do_Max==1 Bang_ghi=zeros(); Tieu_de1 ={'Bien do Max cua cac gio hang'}; xlswrite(Ten_ghi, Tieu_de1, 4, [ 'B' num2str(1)]); for i=1:m-1

Bang_ghi(1,i) = i; Bang_ghi(2,i) = MaxA(i,2); end xlswrite(Ten_ghi,MaxA, 4, [ 'B' num2str(3)]); end %************************************** end % if Bien_do_Max==1 % ######################################################### % Ve_do_thi_Doc_Ngang = 1; if (Dao_dong_Ngang==1) | (Dao_dong_Doc==1) so_gio(1) = 1; so_gio(2) = 8; so_gio(3) =round(m/2); Thu_tu_gio = { ['Gio ' num2str(so_gio(3))]} if Dao_dong_Ngang==1 cot_x(1)= 2*so_gio(1)-1; cot_x(2)= 2*so_gio(2)-1; cot_x(3)=

2*so_gio(3)-1;

Goc = 1; plot(t(Goc:Toi),x(Goc:Toi,cot_x(3)),'B-','linewidth',2); hold on legend(Thu_tu_gio); xlabel("Thoi gian (s)") ylabel("Bien do Dao dong Ngang (m)") grid on end if Dao_dong_Doc==1 Toi= round(dong/3); cot_x(1)= 2*m+2*so_gio(1)-1; cot_x(2)= 2*m+2*so_gio(2)-1; cot_x(3)=2*m+ 2*so_gio(3)-1; plot(t(Goc:Toi),x(Goc:Toi,cot_x(3)),'B-','linewidth',2); legend(Thu_tu_gio); hold off xlabel("Thoi gian (s)") ylabel("Bien do Dao dong Doc (radian)") grid on end end %************************************** function xdot=rhs(t,x) for i=1:4*m C(i,1)=x(i); end for i=1:m x1(i,1)=C(2*i-1,1); end for i=1:2*m x2(i,1)= C(2*m+ i,1); end Z=Son*x1;

D1= (x1-Z); D = (x1-Z).*(x1-Z); Dat = forceZ(t)*B; xdot= K*C+ Dat; for i=1:m xdot(2*i)= xdot(2*i) - 2*L*g*D1(i,1)/(2*L^2-D(i,1)); end for i=1:m Phi(i) = x2(2*i-1,1); end for i=1:m Phi_2(i)

(-2*g*L)/(2*L^2-D(i))*Phi(i)/(1-(Phi(i))^2)+

0.5*forceX(t)*(2-(Phi(i))^2)/(1-2*(Phi(i))^2);

end for i=1:m xdot(2*m+ 2*i-1) = x2(2*i); xdot(2*m+2*i) = Phi_2(i); end end %******************** % The forcing function, edit to change as needed. %******************** function fz=forceZ(t) Fz = 3.23*sin(1*t); % tan so phai < 5, tan so = 5.4 => co Phach fz= Fz/M; end function fx=forceX(t) % FTT = 1.*rand; a= 2 ; Fx = 0.4*sin(2*t); % tan so phai < 5, tan so = 5.3 => co

Phach

gia_toc=sin(t); fx= gia_toc/L -Fx/(M*L); end end

7) Tính biên độ dao độ cực đại theo các đại

lượng: r,H,L,n

function DD_ngang_doc_H_r_L_chuan clc; Ten_ghi = 'SoLieu_EXCEL_MATLAB.xlsx'; Matinh='n' ; % Ma_tinh = {r , H , L , n } => % r - tinh Bien do Max theo r, % H - tinh Bien do Max theo H % L - tinh Bien do Max theo L (khi co dinh Do_vong) % n - tinh Bien do Max theo L ( khi L = (n-1)*S ) % H- luc cang ngang, r - do dai day treo gio , L - do dai day cáp

nhip

% n - số lượng giỏ treo trên nhịp. Do_vong= 0.32; % (m) - co dinh Do_vong dung de chuyen do dai L sang

n=31; % so luong gio trên mot nhip cáp H=3500; % N Luc cang ngang r= 0.3; % m do dài dây treo gio S= 0.80; % m khoang cách giua hai gio M =2; % kg khoi luong gio hàng g=9.80; % m/s^2 gia_toc0= 1.*rand Bien_Fz=3.*rand; q=M*10; kx=0; r_day=zeros(); H_ngang = zeros(); L_day=zeros(); for k=1:5 r_day(k) = 0.2+(k-1)*0.05; % don vi m end for k=1:5 H_ngang(k)= 3000+ (k-1)*500; % don vi N end for k=1:5 L_day(k)= 20+ (k-1)*2; % don vi m end Mang_ve=zeros(); %&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& for k_H=1:5 if Matinh=='r' r = r_day(k_H); end if Matinh=='H' H=H_ngang(k_H); end if Matinh=='L' H= q*L_day(k_H)^2/(8*Do_vong); % Co dinh f n= round(L_day(k_H)/S) +1; end if Matinh=='n' n= round(L_day(k_H)/S) +1; % Co dinh H

end m=n-1; Gio = round(m/2) Gio2= round(m/3) Gio1= round(m/4) Gio0= round(m/5) b= (H/(M*g))*(r/S) A=zeros(m); K_ve = rem(m,2) ; ve = m; if K_ve == 0 ve = m+1; end for i=1:m A(i,i)= 2*b+1; end for i=1: m-1 A(i,i+1)=-b; A(i+1,i)=-b; end Son=inv(A); K=zeros(4*m); C = zeros(4*m,1); B = zeros(4*m,1); x0=zeros(1,4*m); for i=1:m K(2*i-1,2*i)=1; end for i=1:m B(2*i,1)=1; end x1 = zeros(); Z=zeros(); M_1=zeros(); M1=zeros(); D=zeros(); t_start = 0; t_end = 100; %final time in seconds. time_span =t_start:0.001:t_end; [t,x]=ode45(@rhs,time_span,x0); cot = size(x,2) dong = (size(x,1)-1) Goc=1; Toi = dong; so_tinh = Toi-Goc+1; if Matinh=='H' Mang_ve(k_H,1) = H ; end if Matinh=='r' Mang_ve(k_H,1) = r ; end if Matinh=='L' Mang_ve(k_H,1) = L_day(k_H) ; end if Matinh=='n' Mang_ve(k_H,1) = L_day(k_H) ;

end Mang_ve(k_H,2) = max(abs(x(:,2*Gio0-1 ))); Mang_ve(k_H,3) = max(abs(x(:,2*Gio1-1 ))); Mang_ve(k_H,4) = max(abs(x(:,2*Gio2-1 ))); Mang_ve(k_H,5) = max(abs(x(:,2*Gio-1 ))); end % for k_H %&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& % TTTTTTTTTTTTTT thay doi H và L v?i Max bien do Ve_BienD_H_r = 1; if Ve_BienD_H_r ==1 cla; plot(Mang_ve(:,1),Mang_ve(:,2),'k -.',Mang_ve(:,1),Mang_ve(:,3),'B

--',Mang_ve(:,1),Mang_ve(:,4),'Red :*',Mang_ve(:,1),Mang_ve(:,5),'Black');

if Matinh=='H' tgTet= ['Luc cang ngang H (N) ', ' n =' , num2str(n),', r(cm)

=', num2str(100*r),', S(cm) =', num2str(100*S) ]

xlabel( tgTet ) end if Matinh=='r' tgTet= ['Do dai day treo gio (m) ', ' n =' , num2str(n),', H(N)

=', num2str(H),', S(cm) =', num2str(100*S) ]

day

cap

(m)

dai S(cm)

', num2str(100*S),',

=',

f(cm) r(cm)

=', =',

xlabel( tgTet ) end if Matinh=='L' ['Do tgTet= num2str(Do_vong*100),', num2str(100*r) ]

xlabel(tgTet ) end if Matinh=='n' tgTet= ['Do dai day cap (m) ', ', H(N) =', num2str(H),', S(cm)

=', num2str(100*S),', r(cm) =', num2str(100*r) ]

xlabel(tgTet ) end ylabel("Bien do Max cua Dao dong Ngang (m)"); if (Matinh=='H')| (Matinh=='r') Thu_tu_gio = { ['Gio ' num2str(Gio1-2)] ['Gio ' num2str(Gio1)]

['Gio ' num2str(Gio2)] ['Gio ' num2str(Gio)]};

end if (Matinh=='L') | (Matinh=='n') Thu_tu_gio = ["Vi tri L/10" "Vi tri L/8" "Vi tri L/6" "Vi

tri L/2"];

end legend(Thu_tu_gio); grid on ghi_bang_H_L = 1 if ghi_bang_H_L==1 if Matinh=='H' Tieu_de2 = ["H" num2str(Gio0) num2str(Gio1) num2str(Gio2)

num2str(Gio)];

Tieu_de1 ={['Quan he H (N) và Bien do (m) Max cua gio ', ' n =' , num2str(n),', r(cm) =', num2str(100*r),', S(cm) =', num2str(100*S) ] };

seet_ghi=5; end if Matinh=='r'

["r"

num2str(Gio0)

num2str(Gio1)

Tieu_de2 num2str(Gio2) num2str(Gio)];

Tieu_de1 ={['Quan he r (m) và Bien do (m) Max cua gio ',' n =' , num2str(n),', H(N) =', num2str(H),', S(cm) =', num2str(100*S) ] };

seet_ghi= 6; end if Matinh=='L' Tieu_de2 = ["L" " L/10" "L/8" "L/6" "L/2"]; Tieu_de1 ={['Quan he L (m) và Bien do (m) Max cua gio ', ', f(cm) =', num2str(Do_vong*100),', S(cm) =', num2str(100*S),', r(cm) =', num2str(100*r) ] };

seet_ghi= 7; end if Matinh=='n' Tieu_de2 = ["L" " L/10" "L/8" "L/6" "L/2"]; Tieu_de1 ={['Quan he L (m) và Bien do (m) Max cua gio ', ', H(N) =', num2str(H),', S(cm) =', num2str(100*S),', r(cm) =', num2str(100*r) ] };

seet_ghi= 8; end xlswrite(Ten_ghi, Tieu_de1, seet_ghi, [ 'B' num2str(2)]); xlswrite(Ten_ghi, Tieu_de2 , seet_ghi, [ 'B' num2str(4)]); xlswrite(Ten_ghi,Mang_ve, seet_ghi, [ 'B' num2str(6)]); end end % TTTTTTTTTTTTTT het thay doi H và L function xdot=rhs(t,x) for i=1:4*m C(i,1)=x(i); end for i=1:m x1(i,1)=C(2*i-1,1); end for i=1:2*m x2(i,1)= C(2*m+ i,1); end Z=Son*x1; D1= (x1-Z); D = (x1-Z).*(x1-Z); Dat = forceZ(t)*B; xdot= K*C+ Dat; for i=1:m xdot(2*i)= xdot(2*i) - 2*r*g*D1(i,1)/(2*r^2-D(i,1)); end for i=1:m Phi(i) = x2(2*i-1,1); end for i=1:m

Phi_2(i)

(-2*g*r)/(2*r^2-D(i))*Phi(i)/(1-(Phi(i))^2)+

0.5*forceX(t)*(2-(Phi(i))^2)/(1-2*(Phi(i))^2);

end for i=1:m xdot(2*m+ 2*i-1) = x2(2*i); xdot(2*m+2*i) = Phi_2(i); end end %******************** % The forcing function, edit to change as needed. %******************** function fz=forceZ(t) Fz = 4*sin(1*t); % tan so phai < 5, tan so = 5.4 => co Phach fz= Fz/M; end function fx=forceX(t) a= 2 ; Fx = 0.4*sin(2*t); % tan so phai < 5, tan so = 5.3 => co

Phach

gia_toc=sin(3t); fx= gia_toc/r -Fx/(Mr); end end 8) Đồ thị biên độ dao động cực đại phụ thuộc vào

H và L (thực nghiệm và lý thuyết)

function Do_thi_Bien_do_DD_phu_thuoc_H_L_LT_TN clc; cla; Ten_ghi = 'SoLieu_EXCEL_MATLAB.xlsx'; num=xlsread(Ten_ghi, 9); n_L=num(2,1) n_H=num(1,2) L= num(2,3:n_L+2); H =num(3:n_H+2,2); [L,H]= meshgrid(L,H); H0=H/1000; A = -9.7 -12.56H0 + 4.33L +1.56H0.^2 -0.17H0.L - 0.05L.^2 ; q= 0.02 %kN/m A_LT= 100*num(3:n_H+2,3:n_L+2) surf(L,H,A); mesh(L,H,A_LT); legend({' Hoi quy', ' Ly thuyet'}); hold on ylabel('Luc cang ngang H(N)'); xlabel('Do dai nhip L(m)'); zlabel('Bien do Max A(cm)'); title('Do thi: Bien do Max A = A(H,L)') end

9) Đồ thị độ võng cực đại phụ thuộc vào H và L

(thực nghiệm và lý thuyết)

function Do_thi_Do_vong_phu_thuoc_H_L_LT_TN clc; cla; % DO thi do võng the l?c c?ng ngang H và ?? dài nh?p L : LT và Th?c

nghi?m

H =[ 3:0.1:5]; L= [20: 0.5:28]; [H,L]= meshgrid(H,L); f =-5.037 -4.667*H + 2.069*L +3.056*H.^2 -1.188*H.*L+ 0.128*L.^2

;

q= 0.02 %kN/m f_LT= 100*(q/8)*L.*L./H; mesh(1000*H,L,f); surf(1000*H,L,f_LT); legend({' Hoi quy', ' Ly thuyet'}); hold on xlabel('Luc cang ngang H (N)'); ylabel('Do dai nhip L (m)'); zlabel('Do vong f (cm)'); title('Do thi: Do võng f = f(H,L)') end

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu động lực học đường cáp vận chuyển trái thanh long ở vùng Tây Nam Bộ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN VĂN TRUNG

NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC ĐƯỜNG CÁP VẬN

CHUYỂN TRÁI THANH LONG Ở VÙNG TÂY NAM BỘ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN VĂN TRUNG

NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC ĐƯỜNG CÁP VẬN

CHUYỂN TRÁI THANH LONG Ở VÙNG TÂY NAM BỘ

Ngành: Kỹ thuật cơ khí

Mã số: 9.52.01.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. DƯƠNG VĂN TÀI

HÀ NỘI - 2021

T

T

T

T

3.2. Khảo sát độ dãn dài của nhịp dây khi chịu tải phân bố đều

0.08

0.1

0.15

0.2

|L5-L4|

|f5 –f4|

|L5-L4|

|f5 –f4|

|L5-L4|

|f5 –f4|

|L5-L4|

|f5 –f4|

2400.4

2400.7

2401

Nhận xét: Từ kết quả tính toán cho ta một số nhận xét sau:

Kết luận chương 3

C

A

B 4

Hình 4.7. Bố trí thí nghiệm đo lực căng ngang và độ võng đường cáp

2

2

-1

2

2

-1

Do thi: Do vong-H,

Do dai nhip (m)

Do thi: Bien do max a=A(H,

)

Luc cang ngang H (kN)

Do dai nhip (m)

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

PHỤ LỤC

Phụ lụ c: Các chương trình tính toán trên

Matlab

2) Tính độ võng của nhịp cáp hai trụ đỡ có độ cao chênh

nhau

++++++++ end 3) Tính đ ộ dãn dây cáp function Tinh_do_dan_day_chuan clc; Ten_ghi = [ 'SoLieu_EXCEL_MATLAB.xlsx']; E = 1980*10^4 ; % N/cm2

num2str(9)]); end 4) Tính công suấ t function tinh_cong_suat clc; %=============

6) Tính biên độ dao động cực đại ngang và dọc của

7) Tính biên độ dao độ cực đại theo các đại

lượng: r,H,L,n

gia_toc=sin(3*t); fx= gia_toc/r -Fx/(M*r); end end 8) Đồ thị biên độ dao động cực đại phụ thuộc vào

H và L (thực nghiệm và lý thuyết)

9) Đồ thị độ võng cực đại phụ thuộc vào H và L

(thực nghiệm và lý thuyết)

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

gia_toc=sin(3t); fx= gia_toc/r -Fx/(Mr); end end 8) Đồ thị biên độ dao động cực đại phụ thuộc vào