Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến tính ổn định hướng chuyển động trên đất dốc của liên hợp máy kéo xích cao su (tóm tắt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH --- PHẠM THỊ THU HẰNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN TÍNH ỔN ĐỊNH HƯỚN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

-

PHẠM THỊ THU HẰNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ

ĐẾN TÍNH ỔN ĐỊNH HƯỚNG CHUYỂN ĐỘNG TRÊN ĐẤT

DỐC CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO XÍCH CAO SU

TẮT TÓM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Mã số: 62.52.01.03

HÀ NỘI – 2017

Công trình được hoàn thành tại:

VIỆN CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Ngọc Quế

PGS.TS Lê Trung Dũng

Phản biện 1: PGS.TS Bùi Hải Triều

Phản biện 2: GS.TS Chu Văn Đạt

Phản biện 3: TS Đậu Thế Nhu

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện

Họp tại: VIỆN CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

Vào hồi……… giờ ………… ngày ……… tháng ……… Năm 2017

Có thể tìm hiểu luận án tại :

1 Thư viện Quốc gia Việt Nam

2 Thư viện Viện cơ điện NN và Công nghệ STH

ĐÃ CÔNG BỐ

1 Phạm Thị Thu Hằng, Nguyễn Ngọc Quế, Lê Trung Dũng (2015), “Xây dựng

mô hình tính toán lý thuyết khảo sát động lực học của máy kéo xích cao

su liên hợp với máy phay khi làm việc trên đất dốc (phần 1)”, Tạp chí Cơ

khí Việt Nam, Tổng hội Cơ khí Việt Nam,( só đặc biệt tháng 04/2015), trang 55-59

2 Phạm Thị Thu Hằng, Lê Trung Dũng, Nguyễn Ngọc Quế (2016), “Xây dựng mô hình lý thuyết xác định khả năng làm việc của máy kéo xích cao

su liên hợp với máy phay khi làm việc trên đất dốc (phần 2)”, Tạp chí Cơ

khí Việt Nam, Tổng hội Cơ khí Việt Nam,( só đặc biệt tháng 09/2016), trang 195-200

3 Phạm Thị Thu Hằng, Lê Trung Dũng, Nguyễn Ngọc Quế (2016), “Động

học và động lực học làm việc của phay đất”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam,

Tổng hội Cơ khí Việt Nam,( só đặc biệt tháng 09/2016), trang 326-331

MỞ ĐẦU

Những năm gần đây Đảng và Nhà nước ta rất quan tâm đến đời sống của

bà con vùng trung du và miền núi, vì đất đai đồi dốc, máy móc nhập khẩu chưa

đáp ứng được yêu cầu của người dân do đó đa số bà con còn nối canh tác thủ

công, cho nên đời sống bà con còn thấp Do vậy để đáp ứng yêu cầu cơ giới hóa

vùng đất dốc một mặt nâng cao kinh tế, hiệu quả, tiết kiệm nhiên liệu và an toàn

cho người lao động mặt khác giá thành chế tạo rẻ phù hợp hơn cho người lao

động Việt Nam

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn trên, đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của

một số thông số đến tính ổn định hướng chuyển động trên đất dốc của liên hợp

máy kéo xích cao su” là rất cần thiết cho cơ giới hóa đất đồi dốc ở nước ta và là

một hướng nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao

Mục tiêu của luận án : nghiên cứu động lực học chuyển động của liên hợp máy

kéo xích cao su làm việc trên đất dốc, làm cơ sở khảo sát ảnh hưởng của một số

thông số kết cấu và sử dụng đến quỹ đạo chuyển động và chất lượng làm việc

của liên hợp máy (LHM) trong điều kiện sản xuất nông lâm nghiệp

Nhiệm vụ của luận án: Nhiệm vụ của đề tài là nghiên cứu xây dựng mô hình

động lực học quá trình chuyển động của LHM, có tính đến đặc tính động cơ,

đường truyền lực và quan hệ phay- đất đến máy nông nghiệp Mô hình có thể

được mô phỏng bằng toán học và giải trên phần mềm hiện đại của máy tính,

nhằm tăng khả năng khảo sát nhiều phương án, rút ngắn thời gian cũng như chi

phí nghiên cứu

Do quan hệ đất máy (xích- đất, phay-đất) là quan hệ rất phức tạp nó phụ

thuộc vào rất nhiều các yếu tố ngẫu nhiên vì vậy luận án cần phải nghiên cứu

thực nghiệm để xác định các thông số đầu vào cho mô hình nghiên cứu lý thuyết,

đồng thời xác định quỹ đạo chuyển động của LHM để khẳng định độ tin cậy của

mô hình toán đã thiết lập

Những đóng góp mới của đề tài luận án

Mô hình được xây dựng trong luận án đã mô tả khá đầy đủ tính chất

chuyển động của LHM khi làm việc trên đất dốc Trong mô hình đã tích hợp

tương tác giữa động cơ, hệ thống truyền lực, dải xích, đất và máy nông nghiệp

Luận án đã tiến hành nghiên cứu đặc trưng làm việc của phay đất, tương

tác giữa phay và đất, máy công tác với máy kéo xích thông qua hàm mô men lực

cản của phay cũng như hàm lực đẩy của phay, ngoài ra luận án đã phân tích được

chất lương làm việc của phay và công suất làm việc của phay phụ thuộc chỉ số

động học λ, từ đó tìm ra giới hạn nhỏ nhất λ để đất đạt yêu cầu

Trong luận án đã sử dụng phần mềm mô phỏng, có thể khảo sát linh hoạt các phương án kết cấu, thông số sử dụng của LHM Độ tin cậy và chính xác của

mô hình đã được đánh giá thông qua thực nghiệm đối chứng

Đề xuất phương pháp thực nghiệm xác định hàm mô men cản cũng như hàm lực đẩy của phay nhờ khung đo lực kéo được thiết kế chuyên dụng cho máy kéo MTZ-80, loadcell đo lực đẩy, cảm biến đo áp suất Huba control 511 và cảm biến đó lưu lượng Lake R-6HD-50FAW (Mỹ) có độ chính xác cao

Ứng dụng phương pháp thực nghiệm xác định quỹ đạo chuyển động của LHM bằng Camera tốc độ cao (FASTCAM SA1.1 675K-C1), khá chính xác và phù hợp với vận tốc chuyển động nhỏ của LHM khi làm việc trên đất dốc

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Trên cơ sở phân tích tình hình tổng quan về đất dốc, tổng quan về cơ giới hóa làm đất nông lâm nghiệp, tình hình nghiên cứu chế tạo máy kéo ở trong nước, các loại máy kéo xích dùng trong đồi dốc trong nước và quốc tế, cũng như tổng quan động học và chế độ làm việc của máy phay, có thể rút ra những nhận xét sau:

- Sự ổn định hướng khi làm việc của máy kéo khi kết hợp với máy công tác được nhiều công trình nghiên cứu nhưng tất cả các công trình nghiên cứu ở trong và ngoài nước đều chưa có đề tài nào nghiên cứu sâu về sự ổn định hướng của máy kéo xích cao su cỡ nhỏ liên kết với may phay khi làm việc trên đất dốc ngang

- Lực đẩy của phay tác động vào máy kéo có ảnh hưởng lớn đến khả năng ổn định hướng và giảm tiêu hao công suất của máy Theo Jun SaKai (1983) ông đã

đề xuất công thức tính lực đẩy và lực nâng của phay, các giá trị lực này phụ thuộc vào hệ số lực cản của đất, công suất trục phay, bán kính trống phay…

- Sự ổn định hướng của máy kéo và máy công tác là một yêu cầu cần thiết nó giúp đi đúng hướng mà người lái mong muốn, không ảnh hưởng đến cây trồng xung quanh, tiêu hao nhiên liệu ít, chất lượng làm việc ổn định, giảm căng thẳng cho người lái….Sự ổn định hướng phụ thuộc vào các thông số kết cấu và điều kiện sử dụng

- Đất trồng trên vùng trung du miền núi phía Bắc có độ dốc trên 10o, thành phần chủ yếu là sét do đó việc làm đất bằng biện pháp cơ giới mang lại năng suất và hiệu quả cao hơn, nhưng độ dốc hiện trường làm giảm khả năng ổn định ngang, gây khó khăn trong việc sản xuất

- Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn trong cơ giới hóa khâu làm đất và những tồn tại trong

nghiên cứu ổn định ngang của máy kéo trên đất dốc, nội dung đề tài đặt ra nghiên cứu

ảnh hưởng của một số thông số đến khả năng làm việc trên đất dốc của liên hợp máy

kéo xích cao su trong đó nghiên cứu khả năng ổn định hướng là chủ yếu; đề tài có sử

dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, kết hợp kiểm chứng bằng thực nghiệm

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA MÁY PHAY

VÀ ĐẤT KHI LIÊN HỢP VỚI MÁY KÉO 2.1 Lực của đất tác dụng vào phay

2.1.1 Chỉ số động học λ

Chỉ số động học λ ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu nông học của đất Cụ

thể nếu λ<1 thì phay vừa quay vừa trượt do đó đất chưa bị cắt, nếu λ=1 thì vận

tốc của phay và vận tốc của máy bằng nhau do đó đất cũng không bị cắt, chỉ khi

λ>1 thì đất mới bắt đầu bị cắt vì vận tốc phay lớn hơn vận tốc máy (hình 2.1)

;

m p bs

V r

R











(2.1)

Hình 2.1: Quỹ đạo chuyển động của một điểm trên lưỡi cắt khi phay quay với

chỉ số động học λ<1; λ=1 và λ>1

Khi λ >1 có thể mô tả quỹ đạo chuyển động của lưỡi cắt hình 2.2, trong

đó hδ- chiều cao sót của đất và zlv - số lưỡi cắt làm việc đồng thời

Hình 2.2: Mô tả thông số động học của phay

Theo Kopшун B.H (2005) ông đã đưa ra công thức tính λ như sau:

) 1 arccos(

sin

) 1 arccos(

R

h z

R

h z

lv

lv















 trong đó: 0 h δ h c (với hcR) (2.2)

Để đảm bảo khả năng nông học của đất khi phay thì chiều cao sót tối thiểu phải bằng chiều sâu phay (hδ=hc) Vậy giá trị nhỏ nhất của λ là:

) 1 arccos(

sin

) 1 arccos(

.

min

R

h z

R

h z

c lv

c lv











 (2.3)

2.1.2 Chiều dài cung cắt S

Hình 2.3 Động học quá trình cắt đất của phay

Chiều dài cung cắt S do quỹ đạo của lưỡi cắt đất tạo ra được tính như sau:\









d k D

S   

1

0

2

2 sin ) 1

( ) 1 1 (

(2.4)

Trong đó :

2 2

2 2

) 1 1 (

4

) 1 ( 4













k

k k

; φ1= arccos(1 2 )

2t1  k1



2.1.3 Xác định lực và mô men cản của phay Lực cắt tổng P là lực tổng hợp gồm hai thành phần là lực pháp tuyến Fn và lực tiếp tuyến Ft Khi biểu diễn lực P lên hai phương đứng oz là P1z và phương ngang ox là P1x (hình 2.4):

Lực tác dụng tổng lên trống phay theo hai phương ox và oz là:

Zlv(F.cos -F.cos( ))

k n k t

 x

P z1 Zlv(Fnsin(φk+ζ)+Ftsinφk)) (2.6)

2 R

h c

1





1

 1





h c

S

T

R

V m

x

z

ω

lưỡi cắt 1

lưỡi cắt 2

C

C’

φ

Hình 2.4 Các lực tác dụng lên lưỡi phay

Mô men cản và công suất của phay là:

M cpFt Rz lv.b p S(1)R (2.7)

p p

lv p t p cp

N . . [( ) 2 2 ] 







2.2 Phân tích động học va động lực học cơ cấu treo của máy phay

2.2.1 Sơ bộ kết cấu, mô hình tính toán và các giai đoạn làm việc

- Sơ bộ kết cấu của cơ cấu treo hình 2.5

Hình 2.5: máy phay liên kết với máy kéo nhờ cơ cấu bốn khâu bản lề

Các nội lực chính tác động vào phay là phản lực tựa tại các khớp bản lề

(hình vẽ 2.6):

Hình 2.6: Sơ đồ cân bằng lực và mô men của cơ cấu treo

Tách các khâu tại các khớp sau đó đặt các phản lực liên kết vào các khớp vừa tách như hình 2.6 Cân bằng lực và mô men tại các khâu, biến đổi cuối cùng

ta được hệ các phương trình mô tả lực tác động tại cơ cấu treo:

R41X – R13x = 0

R41Z – R13Z = 0

R42x + R32x = 0

R42z + R32z = 0 (2.9)

R13x + R23x +PΣ1x =0

R13z + R23z +PΣ1z +Gp=0

R32X .b1+PΣ1x .(b1 +b2) +(Gp-P1z)e-R23z.c=0 2.2.2 Lực máy phay tác dụng lên cơ cấu treo khi LHM làm việc trên đất dốc

Hình 2.7 Sơ đồ tính giá trị lực Pm

Lực đẩy tổng P1xphụ thuộc vào rất nhiều thông số như tính chất đất, chiều sâu Lực Pm: 2 2

m

P  R R  R R c  (2.10)

P m

A

B

M

R 41x

R 41z

R 42z

R 42x











0T

1

c

2

(   )

x

B

C

P m

y

A

B 2

C 2

C 1

R 41x

R 42x

R 42z

z x

o

(1)

(2)

(3)

(4)

R 41z R 41x

R 31z

R31x

R 32x

R 32z

R 13z

R 13x

R 23x

R 23z

b1

b 2

A

B

C D

J

c

l t

l d

G p

hp e

P Σ1z

P Σ1x

R

h c

C

C’

D



V m

P 1x

P 1z

P

F n

F t

φk

X

γ

ζ

φ

2.3 Ảnh hưởng lực đẩy của máy phay lên máy kéo khi LHM làm việc trên

đất dốc ngang

a) Xét trường hợp phay lắp cân

Hình 2.8 Các lực tác dụng của phay lên máy kéo khi phay lắp đối xứng và

LHM làm việc trên đất dốc β (góc xoay ψ=0)

Khi đó lực đẩy của phay P1xvà lực nâng của phayP1ztác dụng thông

qua cơ cấu treo đến máy kéo là Pmcosγ, lực này sinh ra mô men quay Mx-p làm

xoay LHM xuống chân dốc

cos d.P

=

Mx-p m  (2.11) b) Xét trường hợp phay lắp lệch

Xét trường hợp khi phay lắp lệch (hình 2.9), lực đẩy phay qua cơ cấu treo

tác dụng lên máy kéo (Pmcosγ), lực này làm xoay máy kéo với mô men xoay

Mm-p ảnh hưởng đến ổn định hướng chuyển động của máy kéo

Hinh 2.9 Các lực tác dụng của phay lên máy kéo khi phay lắp lệch và LHM

làm việc trên đất dốc β (góc xoay ψ=0) + Nếu khoảng lệch tâm a>d khi lắp phay lệch phía dưới dốc thì:

Mx-p=(a-d).(Pm.cos) (2.12) + Nếu khoảng lệch tâm a<d khi lắp phay lệch phía dưới dốc và khi lắp phay lệch lên phía trên dốc thì:

Mx-p =a.Pm.cos (2.13)

Do vậy nếu lắp phay lệch xuống phía dưới dốc thì sẽ làm tăng ổn định hướng hơn khi lắp trên dốc

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

1 Đã xây dựng được công thức tính mô men cản phay Mcp, mô men cản phay phụ thuộc rất nhiều thông số bao gồm các thông số kết cấu (số lưỡi cắt đồng thời cắt đất zlv, bán kính trống phay R, chiều dài lưỡi cắt bp), các thông số

sử dụng (vận tốc máy Vm, vận tốc quay của trống phay Vp, và chỉ số động học λ)

và tính chât cơ lý của đất (ứng suất pháp của đất σ, ứng suất tiếp của đất τ, hệ số

ma sát giữa lưỡi cắt và đất)

2 Lực của đất tác động vào máy phay gồm hai thành phần chính là lực đẩy theo phương ox là PΣ1x và lực nâng máy phay khỏi mặt đất theo phương thẳng đứng oz là PΣ1z Thành phần lực cản PΣ1x phụ thuộc hc, số lưỡi cắt đồng thời zlv, chỉ số động học λ Cụ thể tại vùng trung du miền núi phía Bắc nếu phay sâu hc=10cm, λ=3, zlv=4, thì lực đẩy phay khoảng PΣ1x=900N, nếu hc=20cm thì lực đẩy phay khoảng PΣ1x=1100N

3 Kết cấu của hệ thống treo ảnh hưởng đến lực đẩy của máy phay lên máy kéo Quan hệ đó được xác định bằng hệ phương trình 2.9, từ đó phân tích lực và mô men tác dụng giữa máy công tác và máy kéo, xác định được điểm đặt, phương chiều và trị số của lực tác dụng từ máy phay qua cơ cấu treo tác động vào máy kéo theo phương trình 2.10

4 Khi LHM làm việc trên đất dốc ngang β, khi phay lắp cân thì lực đẩy và lực nâng phay thông qua cơ cấu treo tác dụng vào máy kéo một lực Pmcosγ sinh

ra mô men xoay Mx-p nhỏ làm giảm tính ổn định hướng chuyển động của LHM (LHM chuyển động chậm về phía chân dốc) Còn nếu lắp phay lệch phía dưới dốc thì sẽ làm tăng ổn định hướng hơn khi lắp trên dốc vì mô men xoay do thành phần lực Pmcosγ sinh ra sẽ làm cho LHM quay lên dốc Ngược lại khi lắp phay lệch về phía trên dốc thì mô men xoay do thành phần Pmcosγ sinh ra sẽ làm cho LHM quay xuống dưới dốc, dẫn đến LHM xoay xuống dốc nhanh hơn gây mất

ổn định hướng chuyển động (khi người lái không tác động điều khiển)

x

y

M cp

Lp

β

P m cosγ

G p sinβsinψ

Gp

Y t

Y d

Y

P ft

P fd

P f

c

d

e y

Gsinβsinψ

x

y

β

M cp

Lp

P m cosγ

G p sinβsinψ

Gp

Y t

Y d

Y

P ft

P fd

Pf

c

d

e y Gsinβsinψ

a

CHƯƠNG 3

MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA LHM KHI LÀM VIỆC TRÊN ĐẤT

ĐỒI DỐC 3.1 Xây dựng mô hình toán khảo sát khả năng làm việc trên đất dốc của LHM

3.1.1 Xây dựng mô hình

Các giả thiết:

- Do khảo sát LHM khi làm việc với chiều sâu phay cố định, bỏ qua vận tốc xoay

quanh ox, oy và dịch chuyển của tọa độ trọng tâm theo oz

- Tọa độ trọng tâm và vị trí treo máy phay được cho là nằm trong mặt phẳng

thẳng đứng đối xứng chứa đường tâm dọc của máy kéo;

- Máy kéo chuyển động ổn định và bỏ qua các tải trọng động vì máy kéo nông

nghiệp thường chuyển động với vận tốc thấp;

- Tính chất cơ lý của đất là đồng nhất, góc dốc ngang là hằng số;

- Lực đẩy của phay nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc của máy kéo và nghiêng

với phương ngang một góc cố định  ;

-Trong mặt phẳng thẳng đứng: cơ cấu treo làm việc ở thế bơi

- Các khớp liên kết của cơ cấu treo là các khớp bản lề, do đó trong mặt phẳng

ngang, xem như cơ cấu treo được liên kết cứng với máy kéo Do vậy thành phần

ngang G psincos có tác dụng lên máy kéo

Mô hình vật lý của LHM được mô tả như hình 3.1 và 3.2:

Hình 3.1: Các lực và mô men tác dụng lên LHM khi làm việc trên đất dốc ngang

β ở hình chiếu bằng

Hình 3.2: Các lực và mô men tác dụng lên LHM khi làm việc trên đất dốc ngang

β ở hình chiếu đứng (nhìn theo hướng A.A và B-B)

Các kí hiệu được sử dụng trong mô hình vật lý là:

 – góc dốc ngang; ψ- góc xoay thân máy;G, Gp- trọng lượng máy kéo và của phay; Pkd, Pkt- lực chủ động của dải xích phía dưới và phía trên dốc;Pfd, Pft- lực cản lăn của dải xích phía dưới và trên dốc; Zd, Zt- phản lực pháp tuyến của đất tác dụng lên hai dải xích; Yt, Yd- phản lực ngang của đất tác dụng lên hai dải xích; Ym- phản lực ngang tác dụng lên phay;Pm -lực đẩy bởi máy phay tác động lên máy kéo; v ,x vy– vận tốc tịnh tiến theo hai phương x, y;ωz- vận tốc xoay LHM quanh trục oz vuông góc với mặt phẳng oxy tại tọa độ trọng tâm;B- chiều rộng cơ sở giữa hai dải xích;b- bề rộng của một dải xích; Lx – chiều dài dải xích tiếp xúc với đất; e- độ lệch tâm áp lực trên mặt tựa xích;hg-chiều cao tọa độ trọng tâm;hm-chiều cao cơ cấu treo;hc- chiều sâu phay; Lp-Bề rộng phay;γ- góc nghiêng

Nhìn theo hướng B-B

' 

Nhìn theo hướng A-A

h m

h p

G p cosβ γ

x

P Σ1x

PΣ1z

M P

h c

P m

M

h g

x

v

M k

l m

l 1

Z

e

L x 0,5L x

G.cosβ

o

z

c

G.sinβsinψ

G p sinβsinψ

3.1.2 Mô hình toán học

Cân bằng lực và mô men đối với tọa độ trọng tâm của LHM trong hệ tọa

độ di động được hệ ba phương trình sau:













































) M c) -.(e cos ).sin G (G c) (l cos sin (G -).B/2 P P

-P

-(P

)

(

cos sin ).

( ) (

)

.

(

cos sin sin ) ( ) (

)

.

(

y p

m p

fd kd

ft

z

oz

P m t d

z

x

y

m ft

fd kt kd

z

y

x

I

G G Y Y Y

v

v

M

P G

P P P P

v

v

M































(3.1)









































































dt I

dt v M G

G Y Y Y

M

v

v

dt v M P G

P P P P

M

v

v

t

oz

Z

z

z x P

m d t

t

yo

y

z y m ft

fd kt t

kd

xo

x

] ) M c) -.(e cos ).sin G (G c) (l

* cos sin G ( -B/2

* ) P P -P -(P

[

1

)]

cos sin ) ( ) [(

1

] cos sin sin ) ( ) [(

1

0

cx y p

m p

fd kd t kt

0

0

0



























(3.2)

Từ (3.2) xác định quỹ đạo chuyển động của tọa độ trọng tâm LHM trong

không gian là:

































dt

dt v v

Y

dt v v

X

t z

t

y x

t

y x

0 0

0

) cos sin

(

) sin cos

(













(3.3)

3.2 Mô hình truyền lực hai dòng công suất của LHM phay

Mô hình truyền lực của LHM phay là mô hình hai dòng công suất, một

dòng truyền đến hệ thống di động máy kéo và một dòng truyền đến bộ phận công

tác của máy phay (hình 3.3)

Hình 3.3 Sơ đồ truyền lực hai dòng công suất của LHM phay đất

Giả thiết công suất của động cơ máy kéo luôn đáp ứng được chi phi công

suất cho phay và công suất dùng để di chuyển LHM trong mọi điều kiện làm

việc Nên mô men động cơ sinh ra luôn cân bằng với mô men cản từ trống phay

và từ hệ thống di động quy dẫn về trục khuỷu động cơ, ta có:

Me=M1+ M2 (Nm) (3.4) trong đó: Me- mô men động cơ (Nm)

M1- mô men truyền đến hệ thống di động của máy kéo (Nm)

M2 –mô men truyền đến bộ phận làm việc của phay (Nm) 3.2.1 Mô hình các phần tử trong liên hợp máy

3.2.1.1 Mô hình động cơ máy kéo Đặc tính của động cơ JD-32 của máy kéo xích MKX-30, đường đặc tính gồm hai phần:

+ Nhánh tự điều chỉnh: Me = -0,0537 ne + 118, khi ne>= neH (3.5) + Nhanh quá tải: Me = -0.0000035.ne2 +0,0089.ne – 7,0632 khi ne<ne (3.6) 3.2.1.2Mô hình hệ thống truyền động nhánh 1

a) Mô hình hệ thống truyền động Mômen cản cho hệ thống thống di động quy dẫn về trục khuỷu động cơ:

m htdd

bs x k i

r P P M



)

1





 (3.7) Trong đó: ihtdd là tỷ số truyền của hệ thống dẫn động máy kéo;

rbs – bán kính bánh sao

b) Mô hình tương tác đất-xích + Tính phản lực pháp tuyến chung Z, nhánh xích dưới Zd và nhánh xích trên Zt:

ZGcosP msin (3.8)

h G h G P

G G

Z t p  m  ( g p p)sincos

2 sin cos

)







B

h G h G P

G G







2

sin cos

)







+ Xác định lực chủ động Pkt và Pkd

Mối quan hệ Pk theo độ trượt là đường đặc tính quan trọng nhất khi LHM làm việc trên nền đất, mối quan hệ này có thể xác định bằng lý thuyết, tuy nhiên do ảnh hưởng của nhiều thông số ngẫu nhiên, nên khi tính toán lý thuyết thường không đảm bảo độ tin cậy, thông thường quan hệ Pk-được lấy theo thực nghiệm

Mp

M k

M e

Động cơ

Bơm thủy lực Mô tơ

thủy lực

Hộp số phay

P m

P 1x

P 1z

P K

P f

i p

1

M

2

M

Cơ cấu treo

Bộ truyền xích (i x )

i tl

Hình 3.4 Đồ thị đường đặc tính độ trượt δ-Pk của máy kéo xích MKX-30

khi làm việc trên đất Phương trình hồi quy: δ= 3.10-9P k+6.10-6Pk-0.001

- Xác định lực cản chuyển động của LHM

P f  f Z cl  f cl( cosG P msin ) (3.11)

- Tổng lực cản chuyển động của máy kéo:

P cxP f Gsinsin P mcos (3.12)

- Lực kéo chủ động Pk, lực kéo nhánh xích dưới Pkd và lực kéo nhánh xích trên

Pkt:

P kP ktP kd P cx P f GsinsinP mcos (3.13)

2 cos sin sin ) cos sin ) ( 2

sin cos ).

(

cl kd

P G

B h G h G P G

G f

2 cos sin sin ) cos sin ) ( 2

sin cos ).

(

cl

kt

P G

B h G h G P G G f

+ Xác định phản lực ngang tác dụng lên dải xích

YY tY d(GG p) sincos (3.14)

- Xác định độ dịch tâm áp lực

Z

l h P h

c

G

e ( cos gsinsin) m.( mcos1sin)

(3.15)

(Gh g G h p p) sin cos

d

Z



(3.16)

Y

P B G

B B P B P G

l G

c

e

m fd

kt p

m y













2 cos sin 2 cos

sin cos

sin

- Mô men cản xoay của dải xích MC.x

Hình 3.5 hình chiếu đứng và hình chiều bằng của mặt đế tựa dải xích khi làm việc

Theo đinh luật cơ học ta có chuyển dịch theo phương dọc và ngang của dải xích khi LHM làm việc trên đất dốc ngang theo hệ tọa độ cố định XOY:



































x

y v

o A

o

A (3.18) Trong đó: τA- chuyển dịch của điểm A theo phương dọc của dải xích;

ηA- chuyển dịch của điểm A theo phương ngang của dải xích; ηo- chuyển dịch của trọng tâm theo phương ngang của dải xích; vo- vận tốc ban đầu của LHM; ψ- góc xoay thân máy;

Hình 3.6 Sơ đồ xác định chuyển dịch của dải xích khi LHM làm việc trên đất

dốc

Vậy lực tổng tác dụng theo phương ngang lên dải xích là:

đat M

N i

0







 (3.20)

Mcx= đ  i   đat

C b t v i t v y

M ( ) (3.21) 3.2.1.2 Mô hình truyền động nhánh 2 cho phay

2 2

2 2

) (  x tl p

cp p

i i i

M i

M

V x

Z

L x

X

b

Y

X

M x

0 Gsinβ

0

τ

l

m

η

K

i.v.Δt

η o

Δl

Y

x i

x (i+1) x 1

x o (l,t)

A

a) Mô hình Phay

Trong chương 2 đã phân tích và chứng minh được hàm mô men cản phay:

Mcp= Zlv bS(τ+μ1σ).R b) Mô hình hệ thống truyền động thủy lực

Gọi Mb là mô men xoắn trên trục bơm cơ tỷ số truyền từ trục khuỷu đến

bơm là ib vậy mô men dẫn động cho phay quy về trục khuỷu là M2 là:

x tl

b i

M M



c) Xác định tỷ số truyền chung và hiệu suất bộ truyền cho phay

Nếu gọi tỷ số truyền từ trục khuỷu động cơ đến trục trống phay là i2:

p tl

i

i2  (3 24)

Để xác định itl, Ở phần thực nghiệm đã tiến hành thí nghiệm xác định

được tỷ số truyền thủy lực của bơm đến phay itl (hình 3.7):

Hình 3.7 Kết quả đo tỷ số truyền từ bơm thủy lực đến mô tơ thủy lực phụ thuộc

3.3 Khảo sát bài toán trượt ngang của LHM MKX-30

Lưu đồ tính

Hình 3.8: Lưu đồ tính quỹ đạo chuyển động của LHM khi làm việc trên đất

dốc ngang

3.4 Kết quả tính toán

3.4 1 Quỹ đạo chuyển động của liên hợp máy trên đất dốc ngang

Xét bài toán trên LHM kéo xích cao su MKX-30, lắp thêm máy phay L1501 làm việc trên vùng đồi dốc, khi không tác động vào hệ thống lái:

Hình 3.16, Trình bày quỹ đạo của LHM làm việc trên đất dốc ngang 12o chiều sâu phay hc=10cm,Vxo=1.2km/h, τ=3,5N/cm2 , σ=2,6N/cm2,quỹ đạo của LHM là một đường cong hướng xuống chân dốc

STA R T

Giải các phương trình tích phân 3.4 được: X=v ,Y= x v , ψ= y  z

Giải ba phương trình tích phân 3.3 được

v x , v y , ω z

Nhập các thông số đầu vào: G,G p , L x, c,B,

h g , l 1 , h p , h m , L m , D, b, i htdd , η mk , η p, i p , z lv ,

i c, μ,τ,σ, h c , β , f cl , J o , M e =f(n e ), δ=f(P k ) …

t=0 (ψ=0)

Tính M cp , M k , M e , λ ,

z

x P

P1, 1P m , v m , v p

S gh -khoảng giới hạn di chuyển theo phương ox;

t o – giới hạn thời gian

t < t o or X=S gh

t =t o or X=S gh

KẾT QUẢ (X(t),Y(t), ψ(t)