nghiên cứu động lực học máy kéo xích cao su khi liên kết với thiết bị san phẳng

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ với đề tài: “Nghiên cứu động lực học máy kéo xích cao su khi liên kết với thiết bị san phẳng” là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiê

NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC MÁY KÉO XÍCH CAO SU

KHI LIÊN KẾT VỚI THIẾT BỊ SAN PHẲNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2015

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

- -

PHẠM VIỆT DŨNG

NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC MÁY KÉO XÍCH CAO SU

KHI LIÊN KẾT VỚI THIẾT BỊ SAN PHẲNG

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

MÃ SỐ : 60.52.01.03

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN NGỌC QUẾ

HÀ NỘI, NĂM 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Phạm Việt Dũng, học viên cao học lớp: CH22KTCKA, chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí, khóa 2013 – 2015 Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ với đề

tài: “Nghiên cứu động lực học máy kéo xích cao su khi liên kết với thiết bị san

phẳng” là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu khảo sát chưa

từng được công bố trong bất kỳ tài liệu nào Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Học viên

Phạm Việt Dũng

LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp, tôi đã nhận được rất nhiều sự động viên, giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Ngọc Quế

đã hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu của mình

Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy trong khoa Cơ điện, Học viện Nông Nghiệp Việt Nam đã đem lại cho tôi những kiến thức bổ trợ, vô cùng có ích trong những năm học vừa qua

Cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Khoa Ô tô thi công Trường Cao đẳng nghề Cơ giới Ninh Bình đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã luôn bên tôi, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu của mình

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Học viên

Phạm Việt Dũng

MỤC LỤC

1.1 Tổng quan về tình hình phát triển máy kéo hiện nay 3 1.1.1 Tổng quan về tình hình phát triển máy kéo trên thế giới 3 1.1.2 Tình hình phát triển máy kéo ở Việt Nam 4 1.2 Máy san phẳng sử dụng trong nông lâm nghiệp 5

1.4 Mục tiêu, nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu của luận văn 15

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu của luận văn 15

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC CỦA LIÊN

2.1 Mục đích khảo sát động lực học của liên hợp máy san phẳng 17 2.2 Các phương pháp xây dựng mô hình động lực học 17 2.2.1 Căn cứ để lập mô hình động lực học 17 2.2.2 Các bước xây dựng mô hình tính toán động lực học 19 2.2.3 Các phương pháp viết phương trình chuyển động 19 2.3 Mô hình động lực học của máy san phẳng 27 2.4 Xác định các lực tác dụng lên máy ủi 29 2.4.1 Xác định lực cản tác dụng lên bộ phận công tác của máy ủi 29 2.4.2 Xác định lực tác dụng lên bộ công tác máy ủi 32

2.4.4 Phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy kéo 42

Chương 3 KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MÁY SAN PHẲNG 44 3.1 Ứng dụng Matlab khảo sát động lực học của máy san phẳng 44

DANH MỤC HÌNH

2.3 Các vị trí dao động không cản của khối lượng 20 2.4 Các vị trí dao động có cản của khối lượng 21

2.8 Sơ đồ lực tác dụng lên bộ phận công tác máy ủi 32 2.9 Phản lực của đất tác dụng lên bàn ủi 34 2.10 Sơ đồ xác định lực trong cơ cấu nâng (ở vi trí ấn sâu dao cắt xuống đất) 36 2.11 Sơ đồ xác định lực trong cơ cấu nâng (khi máy ủi lật quanh điểm A) 37 2.12 Thiết bị ủi ở cuối giai đoạn cắt đất 38 2.13 Thiết bị ủi ở cuối giai đoạn cắt đất (vị trí lật quay quanh điểm B) 41

3.2 Màn xây dựng sơ đồ khối (New model window) 45 3.3 Sơ đồ lực tác dụng lên liên hợp máy san phẳng 48 3.4 Sơ đồ xác định mô men quán tính quy đổi của hệ thống di động xích trên

3.6 Đặc tính thay đổi khối lượng đất trong bàn ủi 51 3.7 Đặc tính thay đổi lực cản của bộ phận ủi 52 3.8 Mô phỏng đặc tính thay đổi lực cản của ben 54

3.9 Đường đặc tính ngoài của động cơ B2010 55

3.11 Sơ đồ khối mô hình động lực học máy 57 3.12 Đường đặc tính lực cản ben khi kc thay đổi 59 3.13 Động lực học máy san ủi khi lực cản ben là 200000 N khi làm việc ở số

LỜI MỞ ĐẦU

Nước ta là nước nông nghiệp, để thực hiện thành công sự nghiệp công nghiệp, hoá hiện đại hóa đất nước cần từng bước cơ giới hoá và hiện đại hoá nền sản xuất nông nghiệp và nông thôn

Những năm vừa qua, việc tăng cường trang bị các nguồn động lực và hệ thống máy móc nông lâm nghiệp khác nhau đã góp phần đáng kể vào sự phát triển chung của nền sản xuất nông lâm nghiệp và nông thôn Việt Nam, giảm bớt cường độ lao động cho nông dân, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm của ngành nông lâm nghiệp

và các ngành nghề khác Việc nghiên cứu một cách có hệ thống và tổng quát điều kiện

tự nhiên, các yếu tố ảnh hưởng đến vấn đề cơ giới hoá nông lâm nghiệp nói chung, đặc biệt là cơ giới hoá trên đất độ ẩm cao và đất đồi dốc trong điều kiện của nước ta hiện nay vẫn chưa được chú ý và quan tâm đúng mức

Để nâng cao mức độ cơ giới hóa nông lâm nghiệp Việt Nam trong giai đoạn trước mắt, cần trang bị hệ thống máy động lực một cách hợp lý về chủng loại, về cỡ công suất cũng như tỷ lệ trang bị giữa máy kéo bánh và máy kéo xích Theo một số tài liệu chuyên môn máy kéo xích có nhiều ưu điểm vượt trội so với máy kéo bánh, đặc biệt về tính ổn định ngang và dọc khi làm việc trên đất đồi dốc, diện tích tiếp xúc của xích với đất lớn hơn nhiều so với máy kéo bánh vì vậy áp lực riêng trên đất nhỏ, khả năng bám hay hệ số bám của máy kéo xích lớn Những đặc điểm này làm cho máy kéo xích phát huy lực kéo lớn với độ trượt nhỏ, máy kéo có thể làm việc trên đất độ ẩm cao, độ dốc lớn hơn so với máy kéo bánh có công suất tương đương song vẫn bảo đảm không bị trượt, bị lật và an toàn lao động

Trong đó, cơ giới hóa công tác làm đất có ý nghĩa trọng yếu và là vấn đề cấp bách, cần thiết do khối lượng công việc lớn, đòi hỏi nhiều nhân lực, lao động nặng nhọc, ảnh hưởng nhiều đến thời gian làm việc và năng suất lao động nói chung Các máy làm đất trong nông lâm nghiệp chưa đáp ứng được yêu cầu, mới chỉ chú trọng đến một số cây cơ bản như lúa, mía

Từ yêu cầu thực tế trong sản xuất nông lâm nghiệp, việc san ủi, làm bằng phẳng đồng ruộng là những yêu cấu cấp thiết, trước đây các công việc sản ủi trong nông lâm nghiệp thường thực hiện bằng thủ công, vì vậy chi phí lao động lớn, để cơ giới hóa và tăng năng suất lao động, rút ngắn thời gian thi công, việc ứng dụng máy san ủi trong sản xuất nông lâm nghiệp cần ứng dụng việc san ủi bằng máy Vì vậy việc chế tạo máy san phẳng sử dụng trong nông lâm nghiệp có tính cấp thiết và mang ý nghĩa thực tiễn

cao Do đó, tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu động lực học máy kéo xích cao su

khi liên kết với thiết bị san phẳng” với mục tiêu giúp cho người sử dụng lựa chọn chế

độ làm việc của máy san phẳng một cách hợp lý, đồng thời nghiên cứu lựa chọn một

số thông số phục vụ cho công tác tính toán thiết kế chế tạo liên hợp máy san phẳng phục vụ sản xuất nông lâm nghiệp

Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Ngọc Quế và các

thầy cô trong bộ môn động lực em đã hoàn thành xong luận văn tốt nghiệp này Trong quá trình thực hiện luận văn do thời gian có hạn không tránh khỏi những thiếu sót, cho nên em rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các học viên Em xin chân thành cảm ơn

Phạm Việt Dũng

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về tình hình phát triển máy kéo hiện nay

1.1.1 T ổng quan về tình hình phát triển máy kéo trên thế giới

Hiệu quả sử dụng các liên hợp máy kéo phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, các yếu

tố đó có thể chia thành 3 nhóm chính: các yếu tố về điều kiện sử dụng, các yếu tố về tính năng kỹ thuật của máy kéo và các yếu tố về tổ chức sử dụng máy Giữa các yếu tố này có quan hệ với nhau, phụ thuộc và ảnh hưởng lẫn nhau, có thể hỗ trợ hoặc kìm hãm cho nhau

Do vậy việc nghiên cứu hoàn thiện kết cấu và tổ chức sử dụng có hiệu quả các liên hợp máy kéo là nhiệm vụ trọng tâm nhất và cũng là nhiệm vụ khó khăn nhất trong công cuộc thực hiện cơ giới hóa nông lâm nghiệp Cũng chính vì vậy nhiều cơ quan nghiên cứu ở nhiều nước trên thê giới đã đầu tư rất lớn vào nghiên cứu giải quyết các vấn đề trên, đặc biệt là ở các nước công nghiệp phát triển

Máy kéo thuộc loại máy có cấu tạo phức tạp, có nhiều chi tiết đòi hỏi độ bền và

độ chính xác cao Do vậy công việc thiết kế chế tạo máy kéo là công việc phức tạp đòi hỏi đầu tư cao về kỹ thuật, công nghệ chế tạo và thiết bị máy móc hiện đại Thế mạnh

về sản xuất máy kéo thuộc về các nước công nghiệp phát triển Những nước đứng đầu

về lĩnh vực này là Nhật Bản, Mỹ, Đức, Nga Những nước này hiện nay đã sản xuất được loại máy kéo mà trên đó đã lắp hệ thống định vị toàn cầu GMS giúp cho máy kéo

có thể làm việc mà không cần người điều khiển trực tiếp

Ở các nước chậm phát triển hoặc đang phát triển, việc trang bị một hệ thống máy kéo cho quốc gia của mình chủ yếu theo hướng nhập khẩu Tuy nhiên do hạn chế

về vốn, để tiết kiệm vốn và đồng thời để kích thích, tạo điều kiện cho công nghiệp trong nước phát triển, nhiều nước đang phát triển cũng đã hình thành và phát triển ngành chế tạo máy kéo

Ngày nay với sự phát triển nhanh của ngành tin học đã thúc đẩy nhanh quá trình

tự động hóa trong chế tạo máy làm nâng cao chất lượng sản phẩm và hạ giá thành chế tạo Số nước chế tạo máy kéo ngày càng nhiều

1.1.2 Tình hình phát triển máy kéo ở Việt Nam

- Tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy kéo

Công tác nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy kéo ở nước ta bắt đầu khá sớm, từ năm 1962 đã nghiên cứu thiết kế chế tạo và thử nghiệm loại máy kéo MTZ – ZM Tiếp theo đó, liên tục đã có nhiều nghiên cứu khoa học cấp Bộ và Nhà nước về chế tạo máy kéo nhưng cho đến nay vẫn chưa có mẫu máy kéo lớn nào được sản xuất chấp nhận Nguyên nhân chính là do chúng ta chưa có những hệ thống về máy móc hiện đại đáp ứng được yêu cầu chế tạo các loại máy có kết cấu phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao đặc biệt là ngành công nghiệp luyện kim còn quá kém, chưa có công nghệ hợp lý hoặc tiên tiến và những kinh nghiệm thiết kế… Có thể nói sự phát triển của ngành chế tạo máy kéo ở nước ta vẫn đang ở thời kỳ nghiên cứu thăm dò

Trong thời kỳ bao cấp, Miền Bắc nhập nhiều loại máy kéo từ các nước Đông

Âu, Trung Quốc Trong đó số lượng máy nhập từ Liên Xô (cũ) chiếm nhiều nhất Về chất lượng, qua thực tế sử dụng nhiều năm đã khẳng định loại máy kéo bánh MTZ – 50/80 và cả loại máy kéo xích DT – 75 do Liên Xô chế tạo là phù hợp với điều kiện sản xuất của nước ta trong thời kỳ bao cấp

Sau Nghị quyết 10 của Bộ Chính trị, ruộng đất được giao cho nông dân sử dụng lâu dài, kích thước ruộng bị thu hẹp, manh mún Các máy kéo lớn không phát huy được hiệu quả sử dụng và thay vào đó là các loại máy kéo công suất nhỏ

Các máy kéo đang sử dụng ở Miền Bắc rất đa dạng về chủng loại, mã hiệu và tính năng kỹ thuật, công suất khoảng 6 – 12 mã lực đối với máy kéo 2 bánh và 15 – 30

mã lực đối với máy kéo 4 bánh Phần lớn trong số đó là các máy nhập từ Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan,… Thực trạng vấn đề này do nhiều nguyên nhân gây ra, một phần

do kích thước đồng ruộng ở các vùng không giống nhau đặc biệt ở Miền Bắc diện tích thửa ruộng quá nhỏ, vốn đầu tư từ nông hộ thì hạn chế ngay cả nhóm, cá nhân chuyên kinh doanh các máy nông nghiệp đi làm thuê vẫn còn khó khăn về vốn Mặt khác, do nền công nghiệp chế tạo máy kéo ở nước ta chưa phát triển các máy kéo chủ yếu nhập ngoại không được quản lý về chất lượng và cũng không có chỉ dẫn cần thiết của các cơ quan khoa học Vì thế sự trang bị máy kéo ở các nông hộ gần giống như một cuộc “thử

nghiệm” với trình độ rất thấp và không có sự hỗ trợ của các nhà khoa học cũng như sự bảo hộ của pháp luật đối với sử dụng máy Hậu quả của việc trang bị máy móc thiếu những căn cứ khoa học cần thiết là nhiều chủ máy có hiệu quả sử dụng thấp thậm chí còn bị phá sản, chưa thực sự có tác dụng kích thích phát triển sản xuất nông nghiệp Đây cũng là bài học thực tế cho các nhà khoa học, các nhà quản lý và những người sử dụng máy

Tình trạng phát triển của ngành chế tạo máy kéo ở nước ta rất chậm và trong những năm tới chưa thể chế tạo ra máy kéo lớn có chất lượng kỹ thuật cao đáp ứng được yêu cầu cơ giới hóa sản xuất nông lâm nghiệp Hiện nay cả nước có khoảng 250.000 máy kéo các loại tăng 1,64 lần so với năm 2000

1.2 Máy san phẳng sử dụng trong nông lâm nghiệp

1.2.1 Máy san phẳng

Máy kéo cũng là các xe tự hành bằng bánh lốp hoặc bằng dải xích, máy kéo có thể chuyển động trên đường và có thể làm việc cả ở những nơi không có đường xá hay trên đồng ruộng Máy kéo được dùng làm nguồn động lực cho các máy công tác đi theo chúng để hoàn thành các công việc trong nông lâm nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, xây dựng v.v…

Trong nông nghiệp máy kéo được sử dụng để thực hiện nhiều dạng công việc khác nhau như cày, bừa, gieo trồng, chăm sóc cây trồng, thu hoạch, vận chuyển v.v…Ngoài ra máy kéo cũng có thể làm nguồn động lực cho các máy tĩnh tại như bơm nước, tuốt lúa, nghiền trộn thức ăn giá súc

Trong lâm nghiệp, máy kéo được sử dụng để thực hiện các công việc như làm đất trồng rừng, khai thác gỗ, nhổ rễ cây, vận chuyển gỗ

Trong giao thông vận tải, máy kéo được dùng để vận chuyển hàng hóa trên các đường xấu hoặc không có đường giao thông

Cùng với sự phát triển của đất nước, ngày nay các công trình xây dựng và đang phát triển một cách nhanh chóng, toàn diện ở nước ta

Chúng ta cần có những cơ sở hạ tầng rộng khắp, phục vụ đắc lực cho mọi hoạt động kinh tế xã hội Các công trình đó từ chỗ được thực hiện chủ yếu bằng tay chân, đến nay đã tiến lên cơ giới hóa ở mức độ cao nhằn giảm sức lao động của con người

và mang tính hiệu quả kinh tế

Trước những nhu cầu đó, đòi hỏi chúng ta phải có những lựa chọn hợp lý đối với các phương tiện thi công cơ giới cần thiết Trong đó máy san phẳng hay còn gọi là máy ủi đóng vai trò hết sức quan trọng có thể nói là không thể thiếu trong các công trình xây dựng và công tác làm đất

Máy ủi được sử dụng rộng rải, bởi vì chúng dễ thích nghi với nhiều loại công việc nhờ sử dụng các thiết bị công tác thay thế các loại truyền động và các bộ phận di chuyển khác Trong đó máy ủi đạt năng suất hơn nhiều so với một số loại máy khác, ngoài ra máy ủi còn tăng mức độ cơ giới một cách đáng kể khi sử dụng vào các công việc làm đất khác nhau

Máy san ủi dùng hiện tại trong nông nghiệp rất hạn chế, máy nhập ngoại thường

có công suất lớn phục vụ chủ yếu để ủi sử dụng khi lực cản lớn Do đó, tập thể cán bộ thuộc Bộ môn động lực trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội được nhà nước cho phép thực hiện dự án sản xuất thử nghiệm chế tạo máy kéo xích với công suất nhỏ phù hợp với điều kiện sản xuất nông lâm nghiệp ở Việt Nam

Máy kéo xích này hoàn toàn có khả năng liên kết với một thiết bị san ủi để làm phẳng đồng ruộng, thu dọn các nguyên vật liệu trong các trang trại vv…

1.2.2 Phân loại máy ủi:

a Phân loại dựa vào công suất và lực kéo của máy:

Phân loại máy ủi theo công suất và lực kéo:

Loại máy ủi Công suất động cơ(KW) Lực kéo (T)

b Phân loại dựa vào góc đặt của bàn ủi so với trục dọc của máy:

- Máy ủi vạn năng: Bàn ủi được liên kết với khung ủi qua khớp cầu vì vậy bàn

ủi có thể quay được trong mặt phẳng ngang và đặt nghiêng so với trục dọc của máy ủi một góc 45 ÷ 600

Hình 1.1: Thiết bị ủi vạn năng

Góc quay này được sử dụng khi máy ủi thực hiện san lấp rãnh đặt đường ống, móng nhà sau khi thi công, san các mặt bằng nói chung và cho năng suất cao hơn máy

ủi thường Khung ủi của máy ủi vạn năng là một dầm liên tục, hình chữ “U”

- Máy ủi thường (hay còn gọi là máy ủi cố định):

Bàn ủi luôn luôn được đặt cố định vuông góc với trục dọc của máy Máy ủi thường được thể hiện ở hình:

Hình 1.2: Sơ đồ thiết bị ủi thường

c Phân loại theo bộ di chuyển:

- Máy ủi bánh lốp: được dùng chủ yếu trong các trường hợp đặc biệt như: di

chuyển trong thành phố, làm việc ở những nơi có khối lượng công việc không tập trung, hay phải di chuyển, yêu cầu tốc độ di chuyển lớn, trên nền đất bền, chắc,…

- Máy ủi bánh xích: đây là loại máy được sử dụng rộng rãi trong các công trình

giao thông khi thi công trong điều kiện nền đất yếu Bộ di chuyển bánh xích làm cho máy ủi có thể di chuyển dễ dàng trên nền đất ướt, đất cát,… nó làm giảm áp suất phân

bố lên nền, thích hợp với các loại nền không bằng phẳng Bộ di chuyển bánh xích này còn cho lực bám lớn và khả năng vượt dốc tốt Do đó nó được sử dụng phổ biến hơn loại bánh lốp

1.2.3 Quá trình làm việc của máy ủi

Máy ủi là loại máy điển hình của loại máy đào và vận chuyển đất đang được sử

dụng rộng rãi Cự ly đào, vận chuyển đất thích hợp là <100 m

Máy ủi là loại máy làm việc theo chu kỳ, một chu kỳ làm việc của nó gồm các giai đoạn sau :

- Cắt đất và tích lũy đất trước bàn ủi

- Chuyển đất về phía trước và đổ đất

- Chạy không tải về vị trí cũ và tiếp tục chu kỳ mới

Để nâng cao năng suất máy ủi, cần phải sử dụng hợp lý chế độ lực kéo trong từng giai đoạn để rút ngắn thời gian trong chu kỳ làm việc của máy, trong đó giai đoạn cắt đất và tích lũy đất trước bàn ủi là quan trọng nhất

Quá trình cắt đất và tích lũy đất của máy ủi được tiến hành theo 3 cách:

• Cắt đất và tích đất có chiều dày phoi không đổi trên suốt quãng đường đào đất L1 (sơ đồ hình a)

Tuy nhiên cách này không hợp lý do không sử dụng triệt để chế độ lực kéo của máy ủi, quãng đường đào đất lớn dẫn tới thời gian trong chu kỳ làm việc dài, giảm năng suất của máy Cách này ít được sử dụng, nó chỉ được sử dụng khi máy ủi làm việc xuống dốc với độ dốc lớn, khi đó lực cản dốc sẽ giảm dần đi do nó biến thành lực đẩy

Hình 1.3: Các sơ đồ đào đất của máy ủi

• Cắt đất theo sơ đồ b: chỉ sử dụng khi thi công gặp đất rắn có lực cản cắt riêng lớn

• Sơ đồ c: đây là sơ đồ hợp lý nhất Theo sơ đồ này thì quá trình đào đất và tích đất gồm hai giai đoạn:

- Ấn sâu dao cắt vào đất để đạt được độ sâu lớn nhất C3

- Nâng dần bàn ủi lên để đạt chiều sâu cắt nhỏ nhất hmin, vết cắt có hình thang

Sơ đồ này có chế độ sử dụng lực kéo hợp lý nhất, rút ngắn chu kỳ làm việc, rút ngắn chiều dài quãng đường cắt đất, cho năng suất cao Hầu hết các máy ủi đều tiến hành theo chế độ này và áp dụng với mọi loại địa hình

Sau khi kết thúc giai đoạn đào đất, trước bàn ủi đã tích đầy đất, máy ủi chuyển sang giai đoạn chuyển đất về phía trước tới nơi đổ đất

Trong khi di chuyển đất sẽ bị rơi vãi sang hai phía của bàn ủi Để bù lại lượng đất đã bị rơi vãi này, người ta cho bàn ủi cắt đất với chiều sâu hmin Chiều sâu này sẽ

bù lại lượng đất đã bị rơi vãi và không thay đổi

Giai đoạn đổ đất có thể đổ theo hai phương pháp:

- San rải thành lớp nếu nơi máy thi công cần lấy đất để san lấp

- Rải đất theo đường chéo nhau khi máy san lấp rãnh với bờ thoải Theo cách này thì máy vừa san rải đất vừa có tác dụng đầm chặt đất

- San lấp theo phương pháp lấn dần: Khi máy san lấp hồ ao với chiều sâu lớn,

bờ dốc đứng Phương pháp này làm giảm độ dốc thi công cho máy ủi, do đó làm giảm lực cản di chuyển khi máy chạy lùi không tải sau khi đã đổ đất xong, tuy nhiên phương pháp này không cho độ chặt của đất cao

- Khi nơi máy đang thi công không cần lấy đất để san lấp thì máy sẽ tiến hành đổ theo phương pháp: nâng dần bàn ủi lên để vun đất thành đống cao hơn mặt bằng thi công, tạo điều kiện thuận lợi cho máy đào một gầu hoặc máy bốc xúc xúc đất đổ lên ô tô

1.3 Đối tượng nghiên cứu của luận văn

Để sử dụng máy kéo thuộc dự án B2013-11-04DA với nhiều chức năng khác nhau, chúng tôi đã dự kiến thiết kế chế tạo thiết bị san phẳng liên kết với máy kéo

Việc lựa chọn, tính toán thông số kỹ thuật cho thiết bị san phẳng phù hợp với máy kéo, cần phải dự vào các thông số chính của máy kéo, cũng như chế độ và điều kiện làm việc của máy khi sử dụng Để thuận lợi cho việc tính toán động lực học máy

ở phần sau, thì bắt buộc phải xét đến kết cấu, cũng như thông số kỹ thuật của thiết bị san phẳng

* Các thông số cơ bản của máy:

+ Công suất máy kéo cơ sở N = 30 mã lực (22kW) + Trọng lượng máy cơ sở G0= 1250 Kg

+ Trọng lượng sử dụng của máy: Gm= 1450 Kg + Tốc độ di chuyển khi làm việc:

Nhỏ nhất: Vmin= 1,9 km/giờ Lớn nhất : Vmax= 5 km/giờ + Áp suất trên đất : 4,5 Kg/cm3

* Tính chọn các thông số cơ bản của thiết bị ủi

a Kết cấu lưỡi ủi:

Kết cấu lưỡi ủi cụ thể là dạng hình học của nó ảnh hưởng lớn đến việc tiêu tốn năng lượng trong quá trình ủi đất, người ta thấy rằng với một dạng kết cấu hợp lý, trong quá trình ủi đất chuyển động tuần hoàn sát lưỡi ủi theo một đường cong quy luật tạo thành khối lăn trước lưỡi ủi:

Hình 1.4: Dạng kết cấu lưỡi ủi hợp lý

Dạng kết cấu không hợp lí đường tuần hoàn phân tán và có khi dẫn đến tình trạng đất đào đổ cả về phía sau lưỡi ủi

Hình 1.5: Dạng kết cấu lưỡi ủi không hợp lý

Dạng kết cấu không hợp lí này sẽ dẫn đến tình trạng phát triển năng lượng tiêu tốn khi làm việc do tạo thành nhiều đường ma sát trong khối lăn Ta hãy lưu ý với loại đất này, dạng kết cấu này là hợp lí, nhưng chuyển sang với loại đất khác thì lại trở thành không hợp lí Điều đó giải thích bởi sự khác nhau trong tính chất cơ lí của các loại đất Do đó, việc xác định một dạng kết cấu hình học của lưỡi ủi mang tính chất

“tổng hợp ” trong thực tiễn thi công là rất cần thiết Trong thời gian gần đây, một lưỡi

ủi như thế đã hình thành với các thông số hình học nói chung là thống nhất

b.Thông số cơ bản của lưỡi ủi:

Hình 1.6: Dạng hình học của lưỡi ủi

- Chiều cao lưỡi ủi:

Chiều cao lưỡi ủi và chiều dài lưỡi ủi là hai kích thước quan trọng để xác định thể tích của khối đất vận chuyển từ đó xác định được công suất của máy

Chiều cao bàn ủi được xác định thông qua công suất của động cơ máy kéo cơ sở theo ([2]) công thức:

H=(0.81÷1.19)(2013 N ) Trong đó:

N: Công suất động cơ của máy kéo Thay số vào ta có: H = 504 ÷ 741 (mm)

Đối với máy kéo xích cao su thì: Hxcs = (0,7÷0,8)Hxs

Chọn chiều cao lưỡi ủi là H = 420 (mm)

- Chiều rộng lưỡi ủi:

Chiều rộng bàn ủi xác định thông qua chiều cao bàn ủi với quan hệ:

B = (2.3 ÷ 3.0).H Thay số vào ta có : B = 966÷1260 (mm) Chọn chiều rộng lưỡi ủi là B = 1000 (mm)

- Xác định góc cắt đất δ:

Góc cắt đất δcó ảnh hưởng tới quá trình cắt đất, nếu chọn góc cắt đất hợp lý thì

sẽ làm giảm được lực cắt, góc cắt càng nhỏ thì lực cắt càng nhỏ.Vậy có lợi nhưng không thể nhỏ hơn giá trị giới hạn đã nêu:

δ=500– 550 chọn δ=500

- Xác định góc nhọn β (β=δ-α ):

Góc nhọn của lưỡi ủi đặc trưng cho mức độ mài mòn của lưỡi cắt , nó đặc trưng cho sự thay đổi áp lực riêng của lưỡi lên đất Góc nhọn này càng nhỏ thì áp lực lưỡi lên nền nhỏ nhưng độ bền của lưỡi nhỏ Với mục đích tăng độ bền của lưỡi theo kinh nghiệm người ta thường lấy β ≥200:

Chọn β = 220

- Xác định góc sau α:

Góc sau α được xác định theo điều kiện làm việc của máy ủi , nó không được nhỏ

hơn góc lên dốc hoặc xuống dốc của máy ủi, góc càng nhỏ thì lực ma sát giữa lưỡi ủi

Góc chếch γ (là góc tạo bởi mép dưới dao cắt với phương ngang) Với máy ủi

vạn năng sự thay đổi góc chếch này rất dễ dàng nhờ vào một xylanh thủy lực đẩy

chếch lưỡi ủi Nó có thể thay đổi trong khoảng : γ =±(60- 120)

- Xác định góc đổ ψ:

Góc đổ của lưỡi ủi được chọn đảm bảo cho đất không tràn qua lưỡi ủi để ra phía sau Khi góc đổ nhỏ thì đất nhanh tích lũy trong lưỡi và lát cắt mau cuộn lại, như thế sẽ làm tăng áp lực lên lưỡi ủi và sẽ dẫn đến tăng lực ma sát lên lưỡi ủi Do đó theo kinh nghiệm người ta thường chọn góc đổ như sau:

ψ = 600- 750

Chọn ψ = 700

- Xác định góc đặt lưỡi ε:

Góc đặt lưỡi ủi là góc tạo bởi phương của lưỡi cắt với phương ngang Theo

kinh nghiệm người ta thường chọn góc đặt lưỡi ε:

ε = 750

- Hình dạng của lưỡi ủi:

Hình dạng hợp lý của lưỡi ủi là có dạng hình thân khai, tuy nhiên như thế thì việc chế tạo nó gặp nhiều khó khăn, thông thường người ta thường làm nó có độ cong nhất định với bán kính R theo ([2]):

R=

ψ δ

δ

cos

)sin(

.+

−

Cos

a H

Trong đó :

a: phần thẳng của lưỡi ủi ở phía trên Theo công thức kinh nghiệm có thể lấy :

R=(0,8 – 0,9).H

Thay số vào ta có R = 360 – 405 (mm) Chọn R= 400 (mm)

+ Xác định chiều dài phần thẳng a:

Chiều dài phần thẳng a phụ thuộc vào điều kiện liên kết với lưỡi cắt , phần

thẳng chịu mòn nhiều nhất do đó vật liệu được chọn để chế tạo phải hợp lý, đồng thời chiều dài phần thẳng này còn có ảnh hưởng lớn tới việc cắt đất Chiều dài a thường được chọn trong khoảng : 150-200 mm

Chọn chiều dài phần thẳng a = 150 mm

+ Xác định chiều cao tấm chắn:

Chiều cao tấm chắn có tác dụng không cho đất tràn qua lưỡi ủi Tấm chắn thường đặt đứng hoặc nghiêng ra sau một chút Chiều cao tấm chắn phải đảm bảo điều kiện quan sát của người lái khi nâng lưỡi ủi Thông thường chiều cao này thường chọn

trong khoảng từ (0.1-0.25)H Tấm chắn có dạng hình thang

Chọn chiều cao tấm chắn là: H1= 50 mm

1.4 Mục tiêu, nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu của luận văn

Máy kéo xích cao su hiện nay chưa được chế tạo trong nước, chúng ta chủ yếu nhập từ nước ngoài như Nhật, Trung Quốc v.v Hiện nay loại máy kéo này đang có nhu cầu rất lớn trong sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp Máy kéo xích cao su liên hợp với thiết bị san phẳng dự kiến được chế tạo trên cơ sở từ kết quả của đề tài KH&CN cấp Bộ mã số B2013-11-04OD Chính vì vậy, việc nghiên cứu động lực học của máy khi liên hợp với thiết bị san phẳng mang tính chất tiền đề cho việc nghiên cứu chế tạo

và ứng dụng thực tiễn của máy kéo xích cao su khi làm việc với bộ phận công tác

1.4.1 Mục tiêu, nhiệm vụ của luận văn

Nghiên cứu tính năng động lực học của máy kéo xích cao su khi liên hợp với thiết bị san phẳng, tính ổn định của máy Từ đó tìm ra các hệ số làm việc hợp lý của máy khi làm việc trong các điều kiện khác nhau

Đồng thời cũng cơ sở giúp cho người sử dụng lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý

để nâng cao năng suất của máy và cũng để hỗ trợ cho việc thiết kế, chế tạo đưa vào sản xuất phục vụ cho công tác làm đất với đạt hiệu quả cao hơn

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu của luận văn

Để thực hiện được mục tiêu đặt ra, cách tiếp cận để hoàn thành luận văn là dựa

trên máy kéo cơ sở đã được chế tạo của dự án B2013-11-04DA do PGS.TS Nguyễn

Ngọc Quế chủ trì dự án đồng thời dựa vào cơ sở tính toán lý thuyết để nghiên cứu

động lực học của máy kéo xích cao su khi liên hợp với thiết bị san phẳng

Để đạt được những mục tiêu đó trong luận văn đã thực hiện những nhiệm vụ chính sau đây:

• Tìm hiểu tổng quan về máy kéo xích cao su khi liên hợp với thiết bị san phẳng;

• Tìm hiểu về đặc điểm và đặc tính kỹ thuật của đối tượng khảo sát;

• Tìm hiểu các phương pháp xây dựng mô hình động lực học;

• Tính toán mô hình động lực của máy san phẳng;

• Lập trình giải mô hình toán động lực học;

• Khảo sát động lực học của máy san phẳng;

• Phân tích và đánh giá khả năng làm việc của liên hợp máy (LHM)

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC CỦA

LIÊN HỢP MÁY SAN PHẲNG 2.1 Mục đích khảo sát động lực học của liên hợp máy san phẳng

Xây dựng mô hình thực và mô hình tính toán, tìm được quy luật và các đặc trưng chuyển động của máy Từ đó, đề xuất các giải pháp làm giảm tác dụng của lực động lên máy, tránh được các cộng hưởng có hại Mặt khác cũng giúp cho việc khai thác và sử dụng mặt có ích của dao động trong quá trình làm việc của máy

Do máy ủi hay máy xây dựng nói chung phần lớn làm việc theo chu kỳ, thời gian làm việc gồm: thời gian khởi động, thời gian làm việc ổn định, thời gian hãm và các thời gian chuyển tiếp Tốc độ của máy thay đổi sẽ phát sinh lực động

Hình 2.1: Sự biến thiên vận tốc

Mục đích nghiên cứu động lực học là tìm quy luật chuyển động của hệ, tức là xác định các quy luật biến thiên của độ dịch chuyển, vận tốc, gia tốc theo thời gian (qi(t), i(t), i(t)) Từ đó, xác định các lực động, nghiên cứu, xem xét ảnh hưởng của các lực động đến máy và tìm cách sử dụng chúng một cách hợp lý hoặc giảm bớt, hạn chế tác hại của chúng

2.2 Các phương pháp xây dựng mô hình động lực học

- Các khối lượng quy kết;

- Các phần tử đàn hồi;

- Các phần tử dập tắt dao động (giảm chấn);

- Các ngoại lực tác dụng lên máy

Việc mô phỏng và đưa được mô hình tính toán càng gần với mô hình thực thì mức độ tính toán càng chính xác Tất nhiên khi đó quá trình tính toán càng phức tạp Tuy nhiên trong thực tế không phải bao giờ cũng có thể thiết lập được mô hình phản ánh đầy đủ, chính xác điều kiện làm việc của máy Hơn nữa, trong nhiều trường hợp,

độ chính xác không đòi hỏi quá khắt khe, do đó việc chọn mô hình tính toán phụ thuộc rất nhiều vào yêu cầu bài toán đặt ra

Mô hình được chọn một mặt phải đơn giản nhất có thể được, mặt khác phải có

Mô hình tính toán có thể là mô hình dao động tuyến tính nếu phương trình mô

tả chuyển động của nó là phương trình vi phân tuyến tính và là mô hình dao động phi tuyến nếu phương trình chuyển động là phương trình vi phân phi tuyến

Các mô hình tính toán của máy ủi phần lớn là các mô hình nhiều bậc tự do và dao động phi tuyến Vì vậy, để đơn giản trong tính toán, chúng ta cần phải đưa ra một

số giả thiết để xây dựng mô hình (điều kiện biên) trở thành hệ nhiều bậc tự do dao động tuyến tính

Thường với mỗi một loại máy, có một hoặc một số mô hình đã được nghiên cứu, vì vậy khi chọn mô hình mới, bên cạnh việc phân tích mô hình sẵn có, cần phải làm sáng tỏ một số câu hỏi chủ yếu sau:

+ Có thể sử dụng mô hình tuyến tính hay buộc phải dùng mô hình phi tuyến? Yếu tố nào dẫn tới hệ phi tuyến?

+ Số bậc tự do cần bao nhiêu để đủ có thể chấp nhận được

+ Có những chỉ dẫn nào tỏ ra đủ chính xác để xác định các thông số của hệ

+ Có thể kiểm tra được kết quả tính toán hay không?

Việc xác định chính xác các thông số của hệ ảnh hưởng rất lớn đến sự sai khác giữa kết quả tính toán và kết quả thực tế

Khó khăn nhất khi xác định các thông số của hệ là xác định thông số giảm chấn (hệ

số dập tắt dao động K), vì vậy trong mô hình không nên sử dụng quá nhiều giảm chấn

2.2.2 Các bước xây dựng mô hình tính toán động lực học

1- Từ tài liệu kỹ thuật hoặc máy cụ thể đưa về giản đồ tính toán

2- Đưa ra các điều kiện biên (giả thiết đơn giản hoá) để xây dựng mô hình

3- Tính toán các phần tử quy kết: Khối lượng, độ cứng, hệ số dập tắt dao động,

và xác định các toạ độ suy rộng

4- Đặt mô hình tính toán vào hệ toạ độ suy rộng

5- Tính các điều kiện biên của hệ (thường xét khi máy ở trạng thái tĩnh)

2.2.3 Các phương pháp viết phương trình chuyển động

Có nhiều phương pháp để thiết lập phương trình chuyển động miêu tả hệ khảo sát như phương pháp lực, phương pháp biến dạng, phương pháp Dalambert, dùng phương trình Lagrange loại II…nhưng đối với máy ủi thường sử dụng hai phương pháp:

- Phương pháp Dalambert dùng cho hệ đơn giản (ít bậc tự do)

- Phương pháp Lagrange dùng cho hệ phức tạp

a Dao động không cản b Dao động có cản

Hình 2.2: Mô hình dao động một khối lượng

- Với hệ ở hình a:

Lấy gốc toạ độ là vị trí cân bằng tĩnh

X0- độ dãn dài ban đầu, ở vị trí này SX0 = mg

S - độ cứng của lò xo

Hình 2.3: Các vị trí dao động không cản của khối lượng

Theo nguyên lý Dalambert, ta đặt thêm lực quán tính hướng lên phía trên, có trị

số F qt = mX&& thì sẽ được một hệ lực cân bằng ( , , )

Phương trình cân bằng động chiếu lên phương thẳng đứng là:

0

mX + S(X +X) = mg&& (2-1) Điều kiện biên: ở vị trí cân bằng tĩnh SX0 = mg

Từ (2-1) ta có: mX + SX = 0&&

(2-2) Đây là phương trình vi phân chuyển động của hệ một bậc tự do không cản

Chia hai vế (2-2) cho m và đặt 2

0

Sω

m= , ω0 được gọi là tần số riêng, chúng ta có:

0

2

X + ω X = 0&& (2-3) Đây là phương trình vi phân tuyến tính cấp hai quen thuộc

- Với hệ ở hình b:

Hình 2.4: Các vị trí dao động có cản của khối lượng

Với chuyển động tuyến tính, ta luôn giả thiết lực cản tỷ lệ bậc nhất với tốc độ

và ngược chiều chuyển động, tương tự như trên ta có:

Phương trình cân bằng động:

0

mX + KX + S(X +X) = mg&& & (2-4) Suy ra:

mX + KX + SX = 0&& & (2-5) Đặt: 2δ = K

m với δ là hằng số tắt dần chúng ta có:

2

0

mX + 2δX + ω X = 0&& & (2-6) Đây là phương trình vi phân chuyển động của hệ một bậc tự do có cản

b.Phương pháp Lagrange loại II:

Dùng phương trình Lagrange loại II có dạng:

Hàm thế năng:

21

U = Sq - mgq2

U = Sq - mgq

∂

Suy ra: mq + Sq = mg&&

Với: q = X + X0và X = 0 mg

S -độ dãn ban đầu thì chúng ta có phương trình (2-3):

q = X& và q = X&& &&

mX + SX = 0&& (2-7)

- Với hình b:

Ngoài các biểu thức như đối với hình 2.2(a), còn thêm biểu thức hàm hao tán có dạng:

21 = Kq , = Kq = KX

+

= K q - q K q K qq

1

1

U = S q + S q - q S S q S qq

Viết dưới dạng ma trận ta có:

Mq + Kq + Sq = F t&& & ( )

(2-10)Với: M- Ma trận khối lượng

K- Ma trận cản

S- Ma trận đàn hồi

q, q, q& &&: Là các véc tơ dịch chuyển, vận tốc và gia tốc

F(t): Véc tơ của lực kích thích (ngoại lực)

Tương tự như ví dụ trên ta có:

U = S S q S qq

∂

∂

n n-1 n n n

- +

U = S q S q q

∂

∂Tương tự ta có hàm hao tán:

Tiến hành các đạo hàm ta có:

( 1 2) 1 2 2 1

= K K q K qq

n

1 1

qq.q

n

1 2

n

2

1 2

2 3 3 2

n n

FF.F

qq

=.q

K- Ma trận cản

S- Ma trận đàn hồi

q, q, q& &&: Là các véc tơ dịch chuyển, vận tốc và gia tốc

F(t)- Véc tơ của lực kích thích (ngoại lực)

2.3 Mô hình động lực học của máy san phẳng

Máy san phẳng làm việc với đối tượng đất luôn luôn thay đổi, lực cản tác dụng lên

bộ công tác cũng thay đổi liên tục theo thời gian do đất không đồng nhất, bề mặt thi công nhấp nhô, kết cấu và trạng thái kỹ thuật của máy không ổn định Do tất cả các nguyên nhân đã nêu trên, các trở lực và lực kéo, lực tác dụng giữa bộ công tác và đất, giữa bộ máy

di chuyển và đất thay đổi khác nhau đối với các loại máy ủi khác nhau

Với máy san phẳng, nếu gọi x là quãng đường di chuyển theo phương ngang, A

là hệ số đặc trưng cho sự thay đổi của lực cản từ đất (cường độ biến đổi trở lực cản) tác dụng lên bộ công tác thì:

1dPA=

dx

1

2

x 1 x

=

P ∫Adx (Nếu A không phụ thuộc vào x)

Và: P1 = A(x1 – x0) = A.x

Trong đó: P1 – Lực cản từ đất tác dụng lên bộ phân công tác

Mô hình động lực học của máy ủi được biểu diễn như sau:

Hình 2.7: Mô hình động lực học máy ủi

Trong đó:

Ji: Các mô men quán tính của các chi tiết và cụm máy

Si: Các độ cứng quy dẫn

Các giả thiết:

- Chúng ta quy dẫn mô men quán tính của các chi tiết máy quay về khâu dẫn

- Bỏ qua biến dạng đàn hồi của nền và chuyển dịch theo phương thẳng đứng gây ra

- Sm là độ cứng của bộ công tác bao gồm cả phần độ cứng khi chịu biến dạng

do tải trọng theo phương ngang

Phương trình chuyển động như sau:

Ir – Mô men quán tính quy dẫn của tất cả các chi tiết máy quay về trục của bánh sao chủ động

Pk – Lực kéo, là hàm của vận tốc Pf

– Lực cản di chuyển

F1 – Lực cản do biến dạng của nền

r – Bán kính quy dẫn

m – Khối lượng của máy

+ Nếu coi máy như hệ 1 khối lượng, phương trình chuyển động có thể viết dưới dạng sau:

h

F - F - m x = 0&& (2-13) Với: Fh – Lực chủ động

Fe – Các lực cản

mr – Khối lượng quy dẫn của máy

+ Nếu coi lực bám là lực tới hạn của lực kéo để đảm bảo máy làm việc không bị trượt thì phương trình chuyển động ở trên có thể viết dưới dạng khác:

φ - - e r

T F m x = 0&& (2-14) Với Tφ – Lực bám của máy

2.4 Xác định các lực tác dụng lên máy ủi

2.4.1 Xác định lực cản tác dụng lên bộ phận công tác của máy ủi

Trong khi đào và chuyển đất, máy ủi muốn di chuyển được thì phải thoả mãn điều kiện sau:

∑W ≤ Pk ≤ Pb

+∑W :Tổng các lực cản tác dụng lên máy ủi + Pk : Lực kéo tiếp tuyến của máy kéo + Pb : Lực bám giữa cơ cấu di chuyển và mặt đường

* Xác định các lực cản tác dụng lên máy ủi:

- Trong quá trình đào và vận chuyển đất máy ủi gặp các lực cản sau:

+ Lực cản cắt đất

+ Lực cản di chuyển khối đất lăn trước bàn ủi

+ Lực cản di chuyển khối đất cuộn lên phía trước bàn ủi

+ Lực cản di chuyển máy ủi

+ V (m3): Thể tích khối đất lăn trước bàn ủi

V phụ thuộc vào tính chất của đất và các thông số hình học của bàn ủi, xác định theo công thức :

t

K k

B H V

2

2

= Trong đó:

+ HK = 0.5(m): Chiều cao kể cả tấm chắn phía trên của bàn ủi:

b Xác định lực cản di chuyển khối đất lăn trước bàn ủi:

- Lực cản này được tính theo công thức :

2

.

2

tg

H B V

+ ρ=1.6 (T/m3): Trọng lượng riêng của đất

+ µ2=0.5: Hệ số ma sát giữa đất và đất + γ=450: Góc chảy tự nhiên của đất ở trạng thái tơi

- Khi máy ủi thực hiện quá trình đào và tích đất, phía trước bàn ủi đất được cuộn lên trên để tạo thành khối đất lăn có thể tích V và trọng lượng là Gđ Khối đất này

sẽ nén vào bề mặt làm việc của bàn ủi áp lực N Dưới tác dụng của N, tại bề mặt tiếp xúc giữa khối đất lăn và lòng bàn ủi xuất hiện lực ma sát Fms , chống lại chuyển động của đất khi nó cuộn lên phía trên bàn ủi

- Lực ma sát này có phương vuông góc với phương của áp lực N và được xác định theo công thức:

Fms=µ1.N=µ1.Gđ.cosδ

- Chiếu lực Fms xuống phương di chuyển, sẽ xác định được lực cản di chuyển do khối đất cuộn lên phía trên bàn ủi tạo ra:

W3=Fms.cosδ = µ1.Gđ.cos2δ + δ=500: Góc cắt của dao cắt

+ µ1=0.5: Hệ số ma sát giữa thép và đất

d Xác định lực cản di chuyển máy ủi :

- Lực cản di chuyển của đất được xác định theo công thức:

W4=Gm.(f.cosα ±sinα) + Gm=1,35 (T): Trọng lượng máy ủi

+ f=0.11: Hệ số cản lăn với máy ủi bánh xích

+ α=5.70: Góc nghiêng của nơi máy làm việc so với phương ngang

Khi α<10o cố thể xem cosα=1; sinα ≈tgα=i

e Xác định lực cản ma sát giữa dao cắt của bàn ủi và đất:

- Lực cản này phụ thuộc vào thành phần thẳng đứng của lực cản cắt R2 và trọng lượng của thiết bị ủi, xác định theo công thức sau:

*Xác định lực bám của dải xích chủ động lên mặt đường

-Lực bám này được tính theo công thức:

Pb=ϕ.Gb=ϕ.Gm.cosα.kcđ

Trong đó:

+Gb: Trọng lượng bám

+ Gm= 1,45T : Trọng lượng máy ủi

+ α=5.70: Góc nghiêng nơi máy làm việc so với phương ngang

+ kcđ : Hệ số kể đến tỷ lệ trọng lượng máy phân ra các bánh xe chủ động

Với máy ủi di chuyển bằng bánh xích ta có kcđ =1.0

+ ϕ=0.8: Hệ số bám giữa dải xích với mặt đường

2.4.2 Xác định lực tác dụng lên bộ công tác máy ủi

a Sơ đồ lực tác dụng lên bộ công tác máy ủi

Hình 2.8: Sơ đồ lực tác dụng lên bộ phận công tác máy ủi

Trong sơ đồ trên, các lực tác dụng lên bộ công tác và máy ủi gồm:

1 Trọng lượng thiết bị làm việc GTB;

2 Phản lực P của đất tác dụng lên dao cắt được phân thành hai thành phần P1

theo phương ngang và P2 theo phương thẳng đứng Riêng với máy ủi vạn năng có thêm thành phần P3 có phương vuông góc với trục dọc của máy;