Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến khả năng di động của liên hợp máy thu hoạch nghêu

Mục tiêu nghiên cứu Xuất phát từ những lý do thực hiện đề tài đã nêu ở trên chúng tôi đặt mục tiêu nghiên cứu là: Xác định được ảnh hưởng của một số thông số đến khả năng di động của LH

NGUYỄN VĂN VỮNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN KHẢ NĂNG DI ĐỘNG CỦA LIÊN HỢP MÁY

THU HOẠCH NGHÊU

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

MÃ SỐ: 60520103

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS BÙI VIỆT ĐỨC

Hà Nội, 2014

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu

Nước ta có bờ biển dài, có tiềm năng rất lớn về phát triển nuôi trồng thủy hải sản

Trong số các loài thủy hải sản, nuôi ngao (miền Bắc) hay nghêu (miền Nam) là một trong những nghề đem lại hiệu quả kinh tế rất lớn, làm hồi sinh nhiều vùng đất ven biển trước đây bị bỏ hoang, tạo việc làm và thu nhập ổn định cho một bộ phận

cư dân nghèo sinh sống ở ven biển, góp phần xóa đói giảm nghèo và đảm bảo an sinh xã hội

Tiềm năng và định hướng phát triển của nghề nuôi nghêu được thể hiện rõ qua quyết định phê duyệt quy hoạch phát triển nuôi nhuyễn thể hàng hóa tập trung đến năm 2020, của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn; trong đó có Quy hoạch vùng nuôi nghêu, sò đến năm 2015 và năm 2020 cho các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) như: Cà Mau, Bạc Liêu, Tiền Giang, Sóc Trăng, Kiên Giang, Bến Tre và Trà Vinh, với tổng diện tích đến năm 2015 là 28.110 ha và năm 2020 phát triển lên 35.690 ha

Quyết định Quy hoạch nêu rõ: đến năm 2015, diện tích nuôi nghêu 15.950 ha, sản lượng 142.700 tấn và đến năm 2020, diện tích nuôi nghêu 20.590 ha, sản lượng 206.300 tấn

Một trong những công việc tiêu tốn nhiều sức lao động nhất trong quá trình nuôi nghêu là khâu thu hoạch

Hiện nay phương pháp thu hoạch nghêu chủ yếu ở vùng chăn nuôi nghêu hoàn toàn sử dụng phương pháp thu hoạch thủ công, năng suất thấp chi phí lao động cao Ngoài phương phương pháp trên hiện nay người dân còn dùng một phương pháp khác là dùng bơm tạo ra dòng nước có áp lực để phân loại và làm sạch nghêu để thu hoạch

Với diện tích và sản lượng lớn, tăng đều hàng năm như vậy, việc cơ giới hóa khâu thu hoạch nghêu, mà cụ thể là thiết kế, chế tạo máy thu hoạch nghêu đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật - công nghệ, thay thế cho công việc thu hoạch thủ công

hiện nay là một việc làm cấp thiết, nhằm nâng cao năng suất chất lượng sản phẩm, giảm chi phí sản xuất, thỏa mãn tối đa tính thời vụ cũng như các yêu cầu ngày càng cao cho tiêu dùng trong nước và xuất khẩu

Để có thể tạo ra một LHM thu hoạch nghêu hoàn chỉnh với đầy đủ các tính năng kinh tế - kỹ thuật – công nghệ hoàn chỉnh, đáp ứng tốt các yêu cầu công việc, cần phải thực hiện đầy đủ nhiều công đoạn phức tạp khác nhau liên quan đến đối tượng tác động (con nghêu), điều kiện làm việc (nền đất), nguồn động lực (máy kéo) và bộ phận công tác (máy thu hoạch)

Trên cơ sở thực hiện một phần công việc nằm trong đề án thiết kế chế tạo Liên hợp máy thu hoạch nghêu, thuộc chương trình hợp tác nghiên cứu khoa học phục

vụ sản xuất cho các vùng nuôi nghêu ven biển phía Nam Việt Nam giữa Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội và Trường Trung cấp nghề Cơ Điện Đông Nam Bộ Đồng Nai

Với những lý do đã được trình bầy ở trên chúng tôi chọn và thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến khả năng di động của LHM thu hoạch nghêu ”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Xuất phát từ những lý do thực hiện đề tài đã nêu ở trên chúng tôi đặt mục tiêu nghiên cứu là:

Xác định được ảnh hưởng của một số thông số đến khả năng di động của LHM thu hoạch nghêu khi làm việc nhằm tính toán thông số, xây dựng các quan hệ đất - bánh để lựa chọn hệ thống di động hợp lý cho LHM thu hoạch nghêu nhằm nâng cao khả năng di động cho LHM, góp phần hoàn chỉnh LHM với đầy đủ các tính năng kinh tế - kỹ thuật – công nghệ, đáp ứng tốt các yêu cầu công việc nhằm tăng năng suất và hiệu quả sử dụng máy

3 Nô ̣i dung nghiên cứu của đề tài

Do thời gian nghiên cứu có hạn, trong đề tài này chỉ giới hạn các nội dung sau:

- Xây dựng mô hình tổng quát LHM thu hoa ̣ch nghêu

- Tính toán thông số bô ̣ phâ ̣n di đô ̣ng

- Xây dựng mô hình bô ̣ phâ ̣n di đô ̣ng LHM

+ Mô hình xích cao su không biến da ̣ng

+ Mô hình xích cao su biến da ̣ng

- Xây dựng mô hình tính toán

- Khảo sát ảnh hưởng các yếu tố kết cấu hê ̣ thống di đô ̣ng

Tính mới của đề tài:

Liên hợp máy thu hoạch nghêu được nghiên cứu với tính năng mới là đưa cơ giớ i hóa khâu thu hoa ̣ch vào vùng chăn nuôi nghêu thay thế cho viê ̣c thu hoa ̣ch thủ công như hiê ̣n nay nhưng vẫn đảm bảo năng suất và chất lượng sản phẩm

Tính khoa học của đề tài:

Đề tài phát triển các vấn đề khoa học mới cả về lý luận và thực tiễn trong việc cơ giới hóa khâu thu hoạch nghêu

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Đề tài góp phần cơ giới hóa khâu thu hoạch nghêu theo hướng nâng cao hiệu quả kinh tế, kỹ thuật, đảm bảo tính thời vụ trong khâu thu hoạch nghêu

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về tình hình sản xuất, chăn nuôi và thu hoạch nghêu khu vực phía Nam

Trong chiến lược phát triển Nuôi trồng thuỷ sản hiện nay, nghêu được xem là đối tượng ưu thế và đầy triển vọng Với vai trò quan trọng làm thực phẩm, góp phần làm hồi sinh nhiều vùng đất ven biển trước đây bị bỏ hoang, tạo việc làm và thu nhập ổn định cho một bộ phận cư dân nghèo sinh sống ở ven biển, góp phần xóa đói giảm nghèo và đảm bảo an sinh xã hội

Do đó, nghêu được coi là đối tượng chủ lực cho phát triển nuôi biển trong thế

kỷ XXI Theo thống kê của FAO (2006) tổng sản lượng động vật thân mềm nuôi

tính đến năm 2004 là 13,25 triệu tấn, chiếm 22,3% tổng sản lượng thuỷ sản nuôi Ở nước ta nghêu phân bố tự nhiên ở khu vực vùng triều cửa sông ven biển các tỉnh miền Tây Nam Bộ như: Gò Công Đông (Tiền Giang), Cầu Ngang, Duyên Hải

(Trà Vinh), Bình Đại, Ba Tri, Thạnh Phú (Bến Tre), Vĩnh Châu (Sóc Trăng);

nghêu Bến Tre được người dân đưa vào nuôi thử nghiệm ở một số vùng cửa sông ven biển và đã cho kết quả tốt

Nghêu là đối tượng đang được người dân quan tâm bởi giá trị dinh dưỡng của

nó Thịt thơm ngon có nhiều chất dinh dưỡng trong đó Prôtêin chiếm 15,66%, Lipit

chiếm 3,43%, khoáng chiếm 3-13% (Nguyễn Chính và CTV) và đang là một trong

những mặt hàng hải sản có giá trị xuất khẩu cao Đặc biệt tháng 10/2008 hội đồng bảo tồn biển quốc tế vừa cấp giấy chứng nhận tiêu chuẩn thương hiệu MSC

(Marine Sterwarship Council) cho nghêu Bến Tre trở thành đặc sản biển đầu tiên

của cả khu vực Đông Nam Á Sự công nhận này sẽ giúp con nghêu Bến Tre và các

tỉnh trong khu vực có nhiều cơ hội xuất khẩu sang nhiều thị trường trong khu vực

và trên thế giới

Tính đến hết tháng 2-2011, tỉnh Bến Tre có 10 hợp tác xã thủy sản với gần

9000 hộ xã viên và 35 tập đoàn nuôi nghêu Các HTXTS và tập đoàn đã biến gần

16.000 ha bãi bồi thành những khu nuôi nghêu, trong đó có khoảng 9650 ha đang khai thác

Riêng các huyê ̣n Thạnh Phú, Bình Đại và Ba Tri của tỉnh Bến Tre tập trung hầu hết các HTX và tập đoàn nuôi nghêu với trữ lượng từ 32.000 – 40.000 tấn/năm, sản lượng thu hoạch là 20.000 tấn/năm

Ở Trà Vinh có diê ̣n tích nuôi khoảng 1000 ha cho sản lượng 5.000 tấn với năng suất bình quân 5 tấn/ha

Đến năm 2006 đầu năm 2007, diê ̣n tích nuôi nghêu trên 20.000 ha với tổng sản lượng ở toàn bô ̣ khu vực Nam Bô ̣ đa ̣t 70 - 80 ngàn tấn/năm và đã trở thành mă ̣t

hàng xuất khẩu lớn ( Lê Xuân Sinh, 2007 )

Khu vực phía nam là vùng có bờ biển dài gần 6000 Km với diê ̣n tích bãi bồi

rất rô ̣ng lớn Ven biển thuộc địa phận các tỉnh như Bến tre, Trà vinh, Cà Mau, Bạc Liêu, Tiền Giang, Kiên Giang có nhiều cửa sông lớn đổ ra biển Các cửa sông này hàng năm đã đưa ra biển một lượng phù sa khá lớn, bồi thành các bãi triều rộng tương đối bằng phẳng, trong đó cấu tạo trầm tích của bãi bồi chủ yếu là dạng cát,

sa, sét thích hợp cho nuôi nghêu và nuôi trồng các loại thủy sản khác

Với vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên thuận lợi, là tiềm năng để phát triển kinh

tế thủy sản, nhất là nghề nuôi trồng thủy sản trong đó có nghề nuôi nghêu Những năm gần đây cùng với việc phát triển chung của các ngành kinh tế, nghề nuôi trồng thủy sản đã có bước phát triển nhanh chóng cả về diện tích, sản lượng và giá trị Kết quả phát triển nuôi trồng thủy sản đã đóng góp đáng kể vào sự phát triển kinh

tế của khu vực và góp phần cải thiện đời sống cho nhân dân các xã ven biển

Mặc dù vùng bãi triều ven biển phía nam tuy có nhiều tiềm năng về phát triển nuôi trồng thủy sản, nhưng hiện nay vẫn còn phần lớn diện tích chưa được khai thác có hiệu quả; Đặc biệt là nghề nuôi nghêu - Nghề mà vốn đầu tư về cơ sở hạ tầng không nhiều, hiệu quả kinh tế lại cao Một số năm gần đây, nhân dân các xã ven biển của các tỉnh Tiền Giang, Trà Vinh, Bến Tre, Sóc Trăng đã tự phát đầu tư nuôi nghêu Song, do chưa tổ chức quy hoạch, thiếu kỹ thuật chuyên ngành và cơ chế chính sách nên việc nuôi nghêu chưa đạt được kết quả

Theo quyê ́t đi ̣nh phê duyê ̣t của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn; trong

đó có Quy hoạch vùng nuôi nghêu, sò đến năm 2015 và năm 2020 cho các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long với tổng diện tích đến năm 2015 là 28.110 ha và năm

2020 phát triển lên 35.690 ha với sản lượng tới năm 2020 là 357.300 tấn

Để khai thác có hiệu quả tiềm năng diện tích đất vùng bãi bồi ven biển phía nam vấn đề đặt ra là phải có những nghiên cứu tổng thể từ khâu quy hoa ̣ch bãi nuôi, kỹ thuâ ̣t nuôi tới khâu thu hoa ̣ch chi tiết để đưa vào nuôi nghêu, đáp ứng nhu cầu của thị trường và nguyện vọng của nhân dân các xã ven biển là việc làm cần thiết, phù hợp với chủ trương phát triển nuôi trồng thủy sản trong những năm tới; đảm bảo cân bằng sinh thái và phát triển nghề nuôi trồng thủy sản bền vững

Ky ̃ thuâ ̣t nuôi nghêu:

Ky ̃ thuật nuôi:

Chọn bãi nuôi: Cho ̣n bãi triều gần cửa sông, ít sóng gió, bằng phẳng Khi triều xuống thấp có cả năng phơi bãi vài giờ/ngày Chất đáy nên cho ̣n là cát bùn Không chọn nơi có nguy cơ bi ̣ nước thải ô nhiễm tấn công vì nghêu rất nha ̣y cảm với môi trường ô nhiễm

Bãi nuôi là vùng triều tương đối cao, thời gian nước rút tương đối dài, chất đáy cứng, nhiều bùn, cũng dẫn đến chết nghêu

Sau khi chọn được bãi nuôi tiến hành vê ̣ sinh mă ̣t bãi, do ̣n ta ̣p chất, cây cối ở

nền đáy Nến nền đất cứng phải xới lên cho tơi xốp, mềm giúp nghêu vùi mình tốt

Dù ng đăng tre hoă ̣c lưới chắn xung quanh, cao 0,6 tới 0,7m, chân đăng vùi sâu 0,2

- 0,3m Dù ng co ̣c cắm cho đăng lưới đứng nghiêng về phía trong, các co ̣c cách nhau 1,2m tớ i 1,5m Trong bãi, căng nhiều dây ngang do ̣c theo chiều gió để ha ̣n chế nghiêng đi theo hướng nước chảy và gió lớn

Thả giống: Thả làm 2 đợt vào tháng 2, tháng 3 và tháng 7, tháng 8

Đợt 1: Thả giống kích cỡ 3.000-5000 con/1kg Sau 5 tới 6 tháng ương thì san

thưa để nuôi lớn

Đợt 2: Thả giống kích cỡ 500 - 800 con/kg Nên thả nuôi luôn, không cần san

thưa, mâ ̣t đô ̣ 300-450 con/kg

Chú ý khi thả lúc triều lên để nghêu dễ vùi trong lớp bùn đáy

Chăm sóc: Khi mới rải nghêu ra bãi nuôi, vỏ nghêu còn yếu, chưa thể vùi sâu xuống đáy nên ha ̣n chế đi la ̣i trên bãi nghêu Bắt hết các loa ̣i ốc mỡ trơn trên bãi triều rồi mới thả nghêu giống Trong quá trình nuôi thường xuyên kiểm tra bắt ốc

hại nghêu con, thường xuyên kiểm tra rào chắn, chân rào để ngăn chă ̣n nghêu thoát

ra ngoài Nếu nghêu tâ ̣p trung ở mô ̣t chỗ phải san giãn ra vì mâ ̣t đô ̣ cao sẽ làm cho nghêu châ ̣m lớn

Thu hoa ̣ch nghêu

Nghêu được thu hoạch vào lúc triều rút, lúc chúng đã được ăn no và thải ra các thức ăn thừa thãi, chỉ giữ lại nước nên thịt nghêu sẽ rất sạch (ngược lại, lúc triều lên, nghêu thường ngậm cát, bùn)

Sau khi nuôi 8 - 10 tháng có thể thu hoa ̣ch nghêu Nên lựa cho ̣n cuối mùa mưa để thu hoa ̣ch vì lúc này nghêu béo nhất

Năng suất nghêu bình quân đa ̣t 20 - 25 tấn/ha Nếu người nuôi có kinh nghiê ̣m

và kỹ thuâ ̣t cao có thể đa ̣t 50 - 55 tấn/ha

Hiện nay khâu thu hoa ̣ch ngêu chỉ là thủ công như dùng cào 5 tới 7 răng hoă ̣c

dù ng tia nước áp lực để thu hoa ̣ch ngêu nên chi phí cho khâu thu hoa ̣ch là rất lớn đồng thời không đảm bảo được tính thời vu ̣

Xuất phát từ những vấn đề trên: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến khả năng di động của LHM thu hoạch nghêu ” góp phần hoàn thiê ̣n LHM thu

hoạch nghêu áp du ̣ng cho những vùng chăn nuôi nghêu trong thời gian tới là một vấn đề hết sức cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn

1.2 Đặc điểm tự nhiên vùng chăn nuôi nghêu

Nghêu là loài sống vùi phân bố trên các bãi biển, eo vịnh có đáy là cát pha bùn Theo nghiên cứu chỉ tiêu môi trường của nghêu ở đồng bằng sông Cửu Long

củ a Nguyễn Hữu phu ̣ng ( 1996 ) cho thấy nghêu thường phân bố ở những vùng có nền đáy cát hay cát bùn trong đó tỷ lệ cát 68 - 75%, kích thước cỡ ha ̣t từ 0,006 -

0,25 mm, tỷ lệ sét 21 - 31%, đất thịt có tỷ trọng thấp < 7%

Theo Trương Quốc Phú ( 1999 ) Bãi nghêu phân bố thường ở gần cửa sông có

sóng gió nhẹ, có nguồn nước ngọt chảy vào, chủ yếu ở vùng trung triều, hạ triều, nơi có đô ̣ dốc tương đối bằng phẳng

Theo Nguyễn Tác An và Nguyễn Văn Lu ̣c ( 1994 ) cho rằng nghêu phân bố ở

vù ng thời gian phơi bãi từ 2 - 8 giờ/ngày Đô ̣ sâu cực đa ̣i tìm thấy nghêu lúc nước

ròng là 2,5m Nghêu phân bố ở vùng có nền đáy cát mi ̣n đến cát trung có pha lẫn

hàm lượng bùn lỏng và xác hữu cơ ( 10 - 18 % ), vào mùa mưa bùn lỏng bao phủ

nền đáy bãi nghêu ( 1,5 - 2,5 cm )

Theo nghiên cứu của Võ Sĩ Tấn ( 1999 ) ở Gò Công Đông cho thấy nghêu tâ ̣p trung ở đô ̣ cao từ khoảng 0,8 - 1,5 m so với hải đồ

Nghêu là loài rộng nhiệt: Chúng có thể sống trong điều kiện nhiệt độ từ 5 -

35oC, khoảng nhiệt độ thích hợp cho nghêu phát triển là 28-31oC, tốc độ dòng chảy 0,1 - 0,25 m/s, hàm lượng oxy hoà tan khoảng 4 - 6 mg/l, pH 6-9, độ mặn dao động

từ 19-26% độ mặn phù hợp cho nghêu phát triển nhất là 22-25%

Tập tính sống: Nghêu là loài sống đáy nhưng khi gặp điều kiện không thuận

lợi như nhiệt độ giảm, độ mặn thay đổi đột ngột chúng thường nổi lên khỏi đáy và

di chuyển đi nơi khác có điều kiện thích hợp hơn

Theo Trương Quốc Phú (1999) khi độ mặn giảm xuống 5% thì hầu hết nghêu

di chuyển tới vùng mới nơi có độ muối cao hơn, bãi nghêu có xu hướng dịch chuyển từ bờ ra xa vào mùa mưa và mùa khô có xu hướng tiến lại gần bờ nên diện phân bố của nghêu vào mùa khô rộng hơn so với mùa mưa Nghêu nói riêng và động vật thân mềm hai mảnh vỏ nói chung, trong quá trình sống đều trải qua 2 giai đoạn chính

- Giai đoạn ấu trùng sống trôi nổi và sống đáy: Sau khi trứng nở chuyển sang giai đoạn ấu trùng phù du Giai đoạn này, ấu trùng trôi nổi trong nước Sự phân bố của chúng phụ thuộc rất lớn vào dòng chảy và thuỷ triều Kết thúc giai đoạn ấu

trùng phù du là giai đoạn sống đáy Lúc này đã hình thành chân, màng áo và cơ

khép vỏ Do đó giai đoạn này cần đáy bằng phẳng và cần có vật bám như cát to, sỏi

- Giai đoạn trưởng thành: nghêu sống vùi mình trong đáy Để hô hấp và lấy thức ăn trong nước, nghêu thò ống thoát hút nước lên mặt bãi ống thoát hút nước của nghêu ngắn nên nghêu không thể chui sâu, thường chỉ cách đáy vài cm Vào mùa lạnh nghêu vùi mình xuống sâu, nhưng không quá 10 cm

Nghêu là loài ăn lọc, chúng bắt mồi theo hình thức thụ động Khi triều dâng lên nghêu thò ống thoát hút nước lên cát để lọc mồi ăn Nghêu thường chọn các mảnh vụn hữu cơ, các loài thực vật phù du

Đặc điểm sinh trưởng: Sự sinh trưởng của động vật thân mềm hai mảnh vỏ nói

chung và nghêu nói riêng có sự thay đổi theo loài, vị trí địa lý phân bố, thời tiết, vùng trung triều hay hạ triều, cũng như là sự khác nhau của mỗi cá thể mà do di truyền tạo ra

Tốc độ tăng trưởng của nghêu phụ thuộc vào vùng phân bố nhiều hay ít thức

ăn Nghêu phân bố ở vùng cửa sông phong phú về thành phần thực vật phù du và các mùn bã hữu cơ, nghêu lớn nhanh Nghêu sống vùng triều thấp thuờng lớn nhanh hơn vùng triều cao Ngoài ra chúng còn phụ thuộc vào nhiều nhân tố như độ mặn, nhiệt độ, sóng gió Sự sinh trưởng có thể thay đổi từ năm này đến năm khác ở các khu vực mà có nhiệt độ biến đổi theo mùa Vào mùa xuân và mùa hè khi nhiệt độ nước ấm lên, thức ăn dư thừa thì sự sinh trưởng tăng lên nhanh chóng Tổng thời

gian từ khi sinh ra đến lúc thu hoạch trải qua 18 - 20 tháng

Trương Quốc Phú (1999) nghiên cứu về đặc điểm sinh trưởng của nghêu cho

thấy, nghêu sinh trưởng nhanh từ tháng 5 - 9 và sinh trưởng chậm từ tháng 10-4

năm sau vì (tháng 10-11) nước ngọt từ sông Cửu Long đổ ra rất mạnh làm độ mặn

xuống thấp, ngao vùi mình để tránh nước ngọt làm giảm thời gian bắt mồi

Tốc độ sinh trưởng trung bình là 1,72 mm/tháng và 789,47 mg/tháng Tốc độ sinh trưởng khối lượng tương đối nhanh hơn so với tốc độ sinh trưởng chiều dài Ở vùng biển khác nhau, tốc độ sinh trưởng của nghêu khác nhau Cùng một năm tuổi, nghêu ở Trà Vinh cỡ 20 mm nặng trung bình 2,7 g/con, ở Duyên Hải 3,7 g/con, ở Tiền Giang ngao cỡ 25 mm nặng 2,8 g/con

Điều này cho thấy tốc độ sinh trưởng của nghêu vào mùa nắng nhanh hơn vào mùa mưa

1.3 Tổng quan các nghiên cứu về liên hợp máy thu hoạch nghêu

1.3.1 Các nghiên cứu về nguồn động lực là máy kéo di chuyển trên nền đất yếu

Việc tăng cường trang bị các nguồn động lực và hệ thống máy móc nuôi trồng

và thu hoa ̣ch thủy hải sản khác nhau đã góp phần đáng kể vào sự phát triển chung của nền nuôi trồng và sản xuất thủy hải sản, giảm bớt cường độ lao động cho nông dân, nâng cao năng xuất và chất lượng sản phẩm của ngành nông lâm ngư nghiệp

và các ngành nghề khác Do đặc điểm về mặt kinh tế xã hội cũng như khó khăn về mặt đặc điểm địa lý đất đai, vấn đề cơ giới hoá trong các vùng ven biển của nước ta còn ở mức thấp Tỷ lệ cơ giới hoá các khâu canh tác trong nông lâm ngư nghiệp ở các khu vực này so với vùng đồng bằng còn một khoảng cách chênh lệch lớn 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 ngư nghiệp nói chung, đặc biệt là cơ giới hoá trên đất có độ ẩm cao trong điều kiện của nước ta hiện nay vẫn chưa được chú ý

và quan tâm đúng mức

Hiện nay chúng ta mới chế tạo được một số loại máy kéo bánh công suất nhỏ như: Bông sen 8, Bông sen 10, Bông sen 12 và Bông sen 20, các máy do Việt Nam sản xuất còn nhiều nhược điểm như tính năng kéo bám thấp, tính ổn định chuyển động không cao, tính kinh tế về nhiên liệu cũng như các thông số kết cấu khác chưa hợp lý, đặc biệt khi sử dụng trong điều kiện đất nông nghiệp và đất bồi ven biển có

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

Hiện nay nước ta vẫn chưa chế tạo được một mẫu máy kéo xích nào, các máy kéo xích dùng trong ngư nghiệp, trong công nghiệp chủ yếu được nhập từ nước ngoài Vì vậy nghiên cứu, tính toán thông số, xây dựng các quan hệ đất - bánh để lựa chọn hệ thống di động hợp lý cho LHM thu hoạch nghêu làm cơ sở khoa học cho việc tính toán thiết kế chế tạo LHM phục vụ sản xuất nông lâm ngư nghiệp của Việt Nam là một đề có tính cấp thiết và mang ý nghĩa thực tiễn cao nhằm nâng cao khả năng di động của LHM, góp phần tăng năng suất và hiệu quả sử dụng máy

1.3.2 Các nghiên cứu về bộ phận công tác và liên hợp máy thu hoạch nghêu

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 các công việc khác nhau như cày, bừa, gieo trồng, chăm sóc cây trồng, thu hoạch, vận chuyển v.v 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

Đặc điểm chung của loại này là giảm được áp lực riêng trên đất và có khả năng bám tốt, tuy nhiên kết cấu hệ thống di động phức tạp, giá thành cao Máy kéo xích thường được sử dụng để hoàn thành các công việc cần lực kéo lớn như san ủi, cày bừa trên đất độ ẩm cao, nhổ và ủi gốc cây v.v

Các loại này dùng để kéo hàng nặng trên nền đất hoặc đường tạm thời Chúng còn dùng như một đầu kéo rơmooc hay là máy cơ sở của các máy xây dựng (máy

ủi, máy đào, cần trục ) Máy kéo xích có áp lực riêng lên đất nhỏ, hiệu suất kéo và lực bám cao nên có khả năng thông qua lớn hơn bánh lốp Tốc độ di chuyển của chúng không quá 12 km/h, áp lực lên đất của máy kéo xích là 0.1 MPa

Thông số chủ yếu của máy kéo là lực kéo tại móc kéo, và cũng dựa vào đó mà phân loại máy kéo thành từng nhóm Lực kéo của móc kéo được xác định ở tốc độ 2,6 - 3 km/h đối với máy kéo bánh lốp Lực kéo của máy kéo xích gần bằng trọng lượng của nó Các loại máy kéo công nghiệp thường phân thành nhóm có sức kéo 100; 150; 200; 350; 500 kN

Các bộ phận và hệ thống chính của máy kéo gồm: động cơ, hệ thống truyền lực, truyền lực cácđăng, cầu chủ động, hệ thống di động, hệ thống treo (hay còn gọi

là hệ thống giảm xóc), hệ thống điều khiển gồm hệ thống lái và hệ thống phanh, trang bị điện và các trang bị làm việc khác

Hệ thống truyền lực là tổ hợp của một loạt các cơ cấu và hệ thống nhằm truyền

mômen quay từ trục khuỷu động cơ đến bánh chủ động của ôtô, máy kéo Hệ thống truyền lực có tác dụng nhằm biến đổi về trị số và chiều của mômen quay truyền, cho phép máy kéo dừng tại chỗ lâu dài mà động cơ vẫn làm việc, hệ thống truyền lực còn có thể trích một phần công suất của động cơ để truyền đến bộ phận làm việc của máy công tác, tùy theo đặc điểm cấu tạo của xe máy cụ thể mà trong hệ thống truyền lực của máy kéo có thể có một hai hay nhiều cầu chủ động

Cầu chủ động là tổ hợp của các cụm máy và cơ cấu cho phép các bánh chủ

động quay với tốc độ khác nhau để bảo đảm các bánh lăn êm dịu trên mặt đường không bằng phẳng hay khi đi vào đường vòng, nó còn làm tăng tỷ số truyền chung cho hệ thống truyền lực và liên kết bánh xe với khung máy

Truyền lực cacđăng dùng để truyền mômen từ hộp số hay hộp phân phối đến

các cầu chủ động của ôtô máy kéo, hoặc từ truyền lực chính đến các bánh xe chủ động trên cùng một cầu khi các bánh xe treo độc lập với nhau Truyền lực các đăng cho phép các trục của các bộ phận máy được truyền động không nằm trong cùng một mặt phẳng và có thể dịch chuyển tương đối với nhau trong một giới hạn nhất định

Các loại máy kéo bánh lốp hay bánh xích, thường không có bộ vi sai, còn khi quay vòng sẽ hãm một trong các dải xích Hệ thống truyền lực của máy kéo có thể

là cơ khí, cơ-thuỷ lực và điện Hệ thống truyền lực cơ khí của máy kéo xích gồm: ly

hợp ma sát, hộp số, trục các đăng, truyền lực chính, ly hợp bên hay còn gọi là ly hợp chuyển hướng với phanh đai, trưyền lực cuối cùng với bánh chủ động Trên giá xích ở phía trước là bánh xe chuyển hướng với cơ cấu căng xích Truyền động cuối cùng làm tăng mô men quay cho các bánh chủ động Ly hợp chuyển hướng là một khớp nối ma sát nhiều đĩa luôn đóng Nếu bộ ly hợp chuyển hướng của một bên được mở, bên kia quay thì động cơ tới sẽ được trưyền cho bán trục của phía có ly

hợp đóng Bánh xích chủ động của bên ly hợp đóng sẽ quay Kết quả là máy kéo sẽ quay vòng về phía ly hợp mở

Thường tại mỗi bộ ly hợp chuyển hướng có trang bị hệ thống phanh để hãm khi cần thiết Do đó nếu vừa mở ly hợp lại vừa phanh bán trục của bên ly hợp mở thì toàn bộ mômen quay sẽ truyền cho bán trục bên kia Kết quả là máy kéo có thể quay vòng tại chỗ Khi đẩy núm của cần điều khiển về bên trái, đĩa ép bị kéo về bên phải, các đĩa chủ động và bị động tách nhau ra, ly hợp được mở Trục bị động của

ly hợp tách khỏi truyền lực chính Tuyền lực cuối cùng và bánh xích chủ động bên phía ly hợp mở không nhận được mômen quay nữa Trả cần điều khiển về vị trí ban đầu, ly hợp được đóng Truyền lực chính và bánh xích chủ động lại nhận được mômen quay Ở bộ truyền cơ khí của máy kéo bánh lốp động cơ đặt ở phía trước rồi đến ly hợp, trục các đăng, hộp số, truyền lực chính, ly hợp bên với phanh đai, truyền lực bên làm quay các bánh lốp

Ở bộ truyền lực máy kéo xích, đầu kéo một trục và hai trục, satxi chuyên dụng cho xe nâng hàng Ở các bộ truyền này khớp nối ma sát được thay bằng biến tốc thuỷ lực Như vậy mối liên kết động học cứng giữa động cơ và các bánh chủ động được thay bằng mối liên kết chất lỏng Hệ truyền thủy lực này là hệ thống thuỷ cơ Khi lực cản di chuyển lớn thì việc dùng biến tốc thủy lực sẽ làm tăng mômen quay của động cơ nhờ hệ số biến đổi lớn Quá trình làm việc của biến tốc thủy lực chuyển sang chế độ làm việc với hiệu suất cao hơn hẳn Khi ấy quá trình sang số

được thực hiện một cách tự động, tức là số cao chỉ được thực hiện khi trục thứ đạt được số vòng quay nhất định Lúc này động cơ làm việc ở công suất tối đa, còn việc sang số được thực hiện liên tục mà không cần ngắt mô men quay Nhờ vậy mà giảm tải trọng động lên động cơ, có nghĩa là làm tăng tuổi thọ của động cơ và bộ truyền lực

Với máy kéo có bộ truyền lực điện thì mô men quay được truyền từ động cơ điện một chiều tới bánh xích chủ động qua bộ ly hợp bên và bộ truyền lực cuối cùng Động cơ điện do động cơ máy kéo làm quay máy phát điện cung cấp điện năng Hệ thống dẫn động gồm động cơ điêzen - máy phát - động cơ điện làm cho sơ

đồ động của hệ truyền lực đơn giản hơn (không có hộp số và hộp cacđăng), đặc biệt

là cho phép thay đổi tốc độ và mômen quay một cách vô cấp tuỳ theo lực cản bên ngoài Các bộ truyền lực kiểu thuỷ cơ và truyền động điện hoàn toàn đáp ứng chế

độ làm việc của máy kéo có rơmooc và các cơ cấu làm việc của máy xây dựng

Bô ́ trí hệ thống truyền lực trên máy kéo

Ở máy kéo, do người lái thường ngồi phía sau để quan sát sự làm việc của các máy công tác đi theo máy kéo, nên khớp nối 2 thường được bố trí giữa ly hợp 1 và hộp số 3, bố trí như vậy sẽ giúp cho hộp số máy kéo được đặt ngay phía dưới buồng lái, nhờ đó cấu tạo cơ cấu điều khiển hộp số đơn giản và thuận tiện khi điều khiển Ngoài ra vì máy kéo cần lực kéo lớn, nên trong hệ thống truyền lực thường có truyền lực cuối cùng 6 để làm tăng tỷ số truyền chung cho hê ̣ thống truyền lực

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống truyền lực máy kéo xích Hiện chưa có tài liệu công bố nghiên cứu ảnh hưởng của hê ̣ thống di đô ̣ng của LHM thu hoạch nghêu khi làm viê ̣c trên nền đất là đất bãi bồi ven biển

Tóm lại: Có nhiều công trình nghiên cứu về hệ thống di đô ̣ng bánh xích đã được công bố trong các tài liệu, song các công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của

một số thông số đến khả năng di đô ̣ng của LHM thu hoa ̣ch nghêu chưa thấy có, từ

những phân tích ở trên việc thực hiện đề tài: “Nghiên cứu a ̉ nh hưởng của một số thông số đến khả năng di động của LHM thu hoạch nghêu" là cần thiết và có ý

nghĩa thực tiễn

1.4 Cơ sở lý luâ ̣n của vấn đề nghiên cứu

1.4.1 Tính chất cơ lý của đất

Các tính chất cơ học của đất có ảnh hưởng trực tiếp đến các thành phần tác động lên dải xích của máy kéo từ đó làm ảnh hưởng đến khả năng kéo bám của hệ thống di động máy, ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc và các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật khác của liên hợp máy kéo

Việc nghiên cứu sâu về các tính chất cơ lý của đất đã có chuyên ngành riêng,

đó là cơ học đất Trong phạm vi đề tài luận án, tác giả chỉ tập trung nghiên cứu một

số tính chất cơ bản liên quan đến khả năng và hiệu suất làm việc của các liên hợp máy kéo

Nhiều công trình nghiên cứu về sự tương tác giữa hệ thống di động của ô tô, máy kéo với nền đất đã khẳng định khả năng chống biến dạng của đất theo phương pháp tuyến (vuông góc với nền đất) và theo phương tiếp tuyến (song song với nền đất) gây ảnh hưởng lớn nhất đến các chỉ tiêu kéo bám, khả năng lái, hiệu quả phanh,

và ảnh hưởng đến tính ổn định chuyển động của liên hợp máy

Dưới tác động của hệ thống đi động sẽ làm cho các phần tử đất xê dịch theo các phương khác nhau và xuất hiện các ứng suất theo các phương đó Để tiện cho việc nghiên cứu, thông thường người ta phân tích các ứng suất theo hai thành phần: thành phần pháp tuyến  và thành phần tiếp tuyến  Thông qua các quy luật thay đổi và các giá trị giới hạn của các ứng suất này ta có thể đánh giá khả năng chống biến dạng và khả năng mang tải của nền đất tiếp xúc với dải xích của máy kéo Các thông số này thường được sử dụng làm thông số đầu vào cho các mô hình nghiên cứu tính chất kéo bám của hệ thống di động máy kéo

To ́ m la ̣i: Các tính chất cơ lý của đất ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng di

chuyển của máy kéo

1.4.2 Khả năng chống nén của đất

Để nghiên cứu khả năng chống nén của đất thường người ta sử dụng thiết bị chuẩn để ép đầu đo vào trong đất

Quan hệ giữa ứng suất pháp tuyến  và biến dạng h [*][**] trong quá trình

nén được thể hiện trong hình 1.2 Đồ thị này có tên gọi là đặc tính nén của đất hay đường cong nén đất Đặc tính nén của đất có thể chia thành 3 phần tương ứng với

ba giai đoạn của quá trình nén đất Trong giai đoạn thứ nhất chỉ xảy ra sự nén chặt làm cho các phần tử đất xích lại gần nhau, quan hệ giữa ứng suất và độ biến dạng là tuyến tính Trong giai đoạn thứ hai sự nén chặt đất vẫn tiếp tục xảy ra nhưng đồng thời xuất hiện cục bộ hiện tượng cắt đất ở một số vùng bao quanh khối đất Khi đó ứng suất lớn hơn lực nội ma sát và lực dính giữa các hạt đất, do

đó biến dạng sẽ tăng nhanh hơn so với sự tăng ứng suất và quan hệ giữa chúng là phi tuyến Cuối giai đoạn hai ứng suất trên toàn bộ vùng bao quanh khối đất lớn hơn nội lực ma sát và lực dính giữa các phần tử đất, quá trình nén chặt đất kết thúc và bắt đầu xảy ra hiện tượng trượt hoàn toàn giữa khối đất và vùng đất bao quanh nó và ứng suất pháp tuyến đạt giá trị cực đại Trong giai đoạn thứ ba chỉ xảy ra hiện tượng truợt của khối đất, ứng suất không tăng nhưng biến dạng vẫn tiếp tục tăng Ở một số loại đất trong giai đoạn này ứng suất còn giảm xuống chút ít

Sự xuất hiện ứng suất pháp tuyến trong đất là do tác động của ngoại lực (lực nén) Khi tăng lực nén sẽ làm tăng ứng suất cho đến khi đạt đến ứng suất cực đại, sau đó dù có tăng lực nén ứng suất không tăng nữa Do đó ứng suất cực đại max

sẽ đặc trưng cho khả năng chống nén của đất Giá trị cực đại max và độ sâu h *

phụ thuộc vào loại đất và trạng thái vật lý của nó Do vậy max thường được sử dụng để đánh giá khả năng chống nén và khả năng mang tải của đất

Sự biến dạng của đất theo phương pháp tuyến liên quan đến độ sâu của vết bánh xe và do đó ảnh hưởng đến lực cản lăn của máy kéo Vì vậy đường đặc tính

nén đất được sử dụng như một cơ sở khoa học để tính toán thiết kế hệ thống di động của máy kéo

Khi chỉ nghiên cứu vùng quan hệ tuyến tính có thể sử dụng công thức đơn giản

h – độ biến dạng của đất

Công thức (1 – 3) là công thức tổng quát của các công thức (1 – 1) và công thức (1 – 2) khi khai triển hàm hypecpolic (1 – 3) dạng chuỗi và chỉ lấy số hạng thứ nhất sau đó sử dụng một vài phép biến đổi sẽ nhận được công thức (1 – 2)

Đô ̣ chă ̣t của nền đất: Vùng bãi chăn nuôi nghêu có nền đáy cát hay cát bùn trong đó tỷ lệ cát 68 - 75%, kích thước cỡ ha ̣t từ 0,006 - 0,25 mm, tỷ lệ sét 21 -

31%, đất thịt có tỷ trọng thấp < 7% Địa hình vùng đất bãi tương đối bằng phẳng và

thường xuyên ngập nước, công việc thu hoạch nghêu được thực hiện khi nước rút,

bề mặt nền khá khô ráo nhưng lượng nước còn lại bên trong tương đối nhiều, tuy nhiên do có thành phần cát rất cao nên sự có mặt của nước lại có tác dụng tăng khả năng chịu nén của đất, vì vậy các loại máy có trọng lượng nhẹ, bề mặt tiếp xúc giữa

bộ phận di động và nền đất lớn như máy kéo bánh xích có thể di chuyển dễ dàng trên nền đất bãi này Qua khảo sát sơ bộ độ chặt của nền đất cát ngập nước được xác định bằng thiết bị đo, có các thông số theo bảng dưới đây

và ứng suất có dạng như đồ thị trên hình 1.3

Đối với đất chặt, ứng suất cắt cực đại max và 0, sau đó giảm dần đến một giá trị tới hạn nào đó 1 rồi xảy ra trượt hoàn toàn (đường 1) Đối với đất xốp thì ứng

suất cắt  tang dần tới giá trị cực đại max 2 rồi xảy ra hiện tượng trượt hoàn toàn, nghĩa là giá trị tới hạn bằng bằng giá trị cực đại 2 = max 2 (đường 2)

Khả năng chống cắt của đất được đặc trưng bởi ứng suất tới hạn của nó Giá trị ứng suất tới hạn  phụ thuộc vào loại đất và ứng suất pháp tuyến 

Trên hình 1.4a thể hiện đặc tính cắt đất rời khi thay đổi các giá trị ứng suất pháp khác nhau Với áp suất ngoài càng lớn thì ứng suất giới hạn  cũng càng lớn Quan hệ giữa ứng suất cắt  và ứng suất pháp  là tuyến tính, thể hiện trên hình 1.4b và được biểu diễn bởi công thức:

δ τ

ma x1

δ0

τmax

1

0 τ

ma x1

Trong thực tế, điều kiện làm việc của máy kéo thường chuyển động trên các loại đất tự nhiên Quá trình tương tác giữa hệ thống di động xích (xích hoặc bánh xe) với nền đất xảy ra phức tạp hơn Các mấu bám cắt đất theo 3 mặt: mặt đáy, và 2

mặt cạch Quan hệ giữa lực cắt T và tải trọng pháp tuyến N có dạng như hình 1.5

Quá trình cắt đất có thể mô hình hóa như hình 1.6

Lực chống cắt của đất biểu thị qua công thức :

Trong đó : T 0 – Lực dính

a )

b )

c )

Hình 1.4 Ảnh hưởng của tải

b) Quan hệ giữa ứng suất tiếp τ δ

và chuyển vị σ khi cắt đất rời

c) Quan hệ giữa ứng suất tiếp τ δ

và chuyển vị σ khi cắt đất dính

∆

τma x1

0 τ

m ax

1

1 τ

m ax

1

2 τ

m ax

1

3 τ

m ax

1

σ

τma x1

0 τ

m ax

0 τ

m ax

m ax

N – Tải trọng pháp tuyến

 - Góc ma sát trong

Nếu chúng ta ký hiệu lực ma sát nghỉ là T n = T max và f n là hệ số ma sát nghỉ thì

ta có thể xác định chúng theo công thức sau :

T A

  - Là ứng suất chống cắt do lực dính tạo ra

N p

A

 - Áp suất do tải pháp tuyến N gây ra

Khi đó hệ số ma sát nghỉ có thể tính theo công thức:

Trong đó : f - hệ số ma sát trượt

Đôi khi hệ số ma sát trượt còn được gọi là hệ số ma sát trong Hệ số này phụ

thuộc vào áp suất ngoài p Thực nghiệm cho thấy rằng sự phụ thuộc của các hệ số

ma sát vào áp suất p có dạng như hình 1.7

1

0 τ

m ax

Quan hệ giữa ứng suất cắt  và độ biến dạng Δ cũng tương tự như thí nghiệm cắt đất trong hộp kín

Mô tả toán học đường cong cắt đất

Đề mô tả đường cong cắt đất, M.G Becker [*] đề xuất áp dụng dao động điều hòa có dạng:

X  B e  B e

Trong đó: B1, 1, B2, 2 - Các hệ số đặc trưng quá trình dao động

M.G Becker đã biến đổi phương trình trên để mô tả quan hệ giữa ứng suất 

k 1 , k 2 – Các hệ số thực nghiệm xác định quá trình trượt của máy kéo xích;

∆ - Biến dạng của đất theo phương ngược với chuyển động của máy

Công thức trên không được thực tế chấp nhận vì nó tồn tại một số nhược điểm

là công thức quá phức tạp và khó xác định được các hệ số thực nghiệm Ngoài ra, ý nghĩa của các hệ số này là không thực tế

Trên cơ sở phân tích lý thuyết về biến dạng dẻo và giới hạn chảy của đất, ông G.I Pokpovski (người Nga) đã đề xuất công thức:

∆

τm ax1

τc = τ0 + σfδ =τmax1

Hình 1.9 Sự phụ thuộc ứng suất cắt giới hạn τδ và ứng suất pháp σ

Phân tích công thức này có thể rút ra một số nhật xét:

Khi biến dạng ∆ đủ lớn, ứng suất cắt τ dần đến giá trị hằng số Quá trình cắt đất

có thể chia thành 2 giai đoạn (2 pha): trong giai đoạn đầu ứng suất và biến dạng cùng tăng vì   0

 , còn giai đoạn thứ hai ứng suất giảm dần vì 0



 

 Giá trị giới hạn của hàm này tương ứng với quá trình cắt trượt của đất Hàm này sẽ có giá trị

k ch

0,8252,55 f n f

1 12

td td

k

f arc

Với độ chính xác tương đối, đất hoang hoá, độ ẩm trung bình, hệ số biến dạng

có thể tính theo công thức k τ = 0,4t (t – bước mấu xích của xích hoặc của bánh xe) Đối với đất dẻo (đường cong 2, hình 1.8), khi đó: f n = f δ và f td = 0, công thức (1

– 10 ) được viết lại:

đó máy kéo xích chuyển động thẳng (Hình 1.10)

Điểm A trên dải xích tham gia vào hai chuyển động:

- Chuyển động quay tương đối so thân máy kéo với vận tốc v0, khi đó tâm hình học của bánh chủ động, các bánh dẫn hướng, bánh đè xích, đỡ xích v.v…được coi như cố định

- Chuyển động tịnh tiến theo thân máy kéo với tốc độ theovt, khi đó tất cả các điểm trên vành bánh chủ động (hay bị động) đều vẽ lên các quỹ đạo giống nhau

Tốc độ tuyệt đối của điểm A là tổng véc tơ của hai véc tơ vận tốc trên, nghĩa

Trong trường hợp tốc độ theo bằng với tốc độ tương đối v 0 = v t = v m (khi

không có trượt lết và trượt quay), khi đó:

2 cos

(1 – 14) Đối với điểm B trên nhánh xích phía trên khi đó góc  = 0 do đó v B =2v m Tốc độ tuyệt đối của điểm B bằng hai lần vận tốc của máy

Đối với điểm C trên nhánh tiếp đất, tại đây  = 0 vì vậy v C = 0 Tất cả các

điểm nằm trên nhánh xích tiếp xúc với đất có vận tốc tuyệt đối bằng 0

Khi vận tốc tương đối v 0 và vận tốc theo v t khác nhau, khi đó vận tốc của các điểm nằm trên nhánh xích tiếp xúc với đất VC có thể có hai khả năng:

- Nếu v t < v 0, Bộ phận di động bị trượt quay, điểm C khi đó bị ép về phía sau, ngược với hướng chuyển động của máy, khi vận tốc theo bằng 0, khi đó bộ phận di động xích bị trượt hoàn toàn, máy kéo dừng tại chỗ và nhánh xích quay theo vận tốc tương đối V0.

- Nếu v t > v 0, trường hợp này thường xẩy ra khi máy kéo chuyển động theo quán tính, khi máy chuyển động xuống dốc hay phanh, tốc độ tuyệt đối của điểm C khi đó có chiều hướng theo chiều chuyển động của máy, các phần tử đất bị ép nén

về phía chiều chuyển động của máy, hiện tượng này gọi sự trượt lết của xích

Quỹ đạo chuyển động trên bánh đè xích theo dạng cycloid, trên đoạn 1-3 các điểm của xích chuyển động theo quỹ đạo thẳng, sau đó lại tiếp tục chuyển động theo cycloid trên cung của bánh sao chủ động Bằng cách phân tích quỹ đạo chuyển động

của các điểm trên các cung và trên nhánh 1-3 của dải xích, ta vẽ được quỹ đạo chuyển động của toàn bộ dải xích như trình bày trên hình 1.11

Nếu có trượt quay thì quỹ đạo của các điểm trên dải xích có thể có sự thay đổi như trên hình 1.12b, các điểm tiếp xúc với mặt đất bị dịch chuyển về phía sau theo chiều tiến chính vì vậy nó làm cho thay đổi quỹ đạo cycloid của các điểm nằm trên cung của bánh đè xích và trên bánh chủ động làm hành trình của cung cycloid giảm xuống

Khi trượt lết, hình ảnh sẽ ngược lại như hình 1.12c, do đất bị ép trượt về hướng chuyển động của máy, các điểm trên cung tiếp xúc của bánh đè xích và bánh chủ động có vận tốc theo lớn hơn vận tốc tương đối, lúc này các cung cycloid của các điểm trên xích trên hai cung này sẽ bị dãn dài ra

Khi tốc độ tuyệt đối của các điểm trên dải xích biến đổi, sẽ xuất hiện gia tốc tuyệt đối Gia tốc của các điểm trên dải xích xuất hiện bởi đặc thù làm việc của bộ phận di động xích Gia tốc tuyệt đối cũng được tính bởi tổng hình học của gia tốc

tương đối theo các trục AX và AY

Gia tốc tuyệt đối của điểm A trên vành bánh chủ động sẽ là:

Hình 1.11 Quỹ đạo chuyển động

của điểm trên bánh đè xích cuối

’

Hình 1.12 Quỹ đạo chuyển động của một điểm trên dải xích khi chuyển động ở các chế độ khác

nhau

c )

b ) a )

Vì rằng góc quay  (Hình 1.10) sau khoản thời gian chính là cung mà điểm A dịch chuyển được với vận tốc góc , do đó ta có:

0

v d

Biểu thức nhận được chính là gia tốc ly tâm, có giá trị cố định khi bán kính bánh xe là cố định Các điểm trên cung của bánh đè xích và bánh chủ động do có bán kính khác nhau vì vậy sẽ có gia tốc ly tâm khác nhau Các điểm nằm trên nhánh xích thẳng vì bán kính r   do đó J=0 Như vậy các điểm tiếp nối giữa nhánh

thẳng và nhánh trên các cung của các bánh đè, căng xích và bánh chủ động (ví dụ điểm 3 hình 1.11) khi đó chúng có giá trị gia tốc từ 0 chuyển đến một giá trị thực nào đó, hiện tượng này làm cho bộ phận di động xích có tính chất va đập mềm khi các điểm đi vào phần cung của các bánh đè, bánh chủ động và bánh căng xích Đặc trưng về động học của bộ phận di động xích dùng xích kim loại Do mắt

xích có bước t x, ta coi các mắt xích là tuyệt đối cứng khi đó các bánh đè xích ở phía trước và các bánh đè xích ở phía sau khi lăn trên dải xích tiếp xúc với đất sẽ có các thời điểm chuyển từ cuối mắt xích này sang đầu mắt xích tiếp theo hình 1.13

và hình 1.14

Ta có thể thiết lập quan hệ giữa tốc độ góc của nhánh xích chịu lực căng phía

sau và tốc độ tịnh tiến của máy v Để thực hiện việc đó ta lập quỹ đạo chuyển động

của một điểm của đoạn xích này trên trục OX trong hệ trục tọa độ OXY mà trục OY

đi qua tâm bánh đè xích phía sau như hình 1.14

Hình 1.13 Quá trình một mắt xích khi đi vào bánh đè xích

a)

V = const

b)

Tốc độ chuyển động của bánh đè xích phía sau (hay tốc độ chuyển động của

khung máy kéo) chính là đạo hàm của x theo thời gian:

( cos ) sincos

( cos )

( cos ) sincos

( cos )

k

k k

k

k k k

  chính là tốc độ góc của bánh sao chủ động;  - góc lệch giữa

nhánh xích chủ động phía sau so với mặt đường

Nếu biểu diễn hàm:

( cos )sin( ) cos

( cos )

k

k k

Khi đó: v f( ) h (1-21)

Vì f( là hàm góc xoay của nhánh xích chủ động sau, và rõ ràng trị số của

nó là hàm biến đổi theo thời gian, giá trị của vận tốc v thay đổi từ giá trị cực tiểu

vmin đến một giá trị trị cực đại v max nào đó Tính chất thay đổi theo chu kỳ này của

vận tốc khung máy kéo diễn ra theo chu kỳ T được xác định bởi chiều dài của bước xích t x : T = t x /v

Nếu biểu diễn ax

min

( ) ( )

m

r

f f

60

k k T

r n

Trong đó: n k - là số vòng quay của bánh sao chủ động

Mặt khác, tốc độ vòng của bánh sao chủ động còn có thể tính theo công thức:

; 60

T

zt n

Ở đây: z - số mắt xích bao quanh bánh sao chủ động

Cân bằng hai biểu thức trên ta có: ;

t z r



Trong thực tế vận tốc làm việc của máy kéo thường nhỏ hơn vận tốc lý thuyết

do hiện tượng trượt của máy kéo Nếu gọi v lv là vận tốc làm việc thực tế, và  là độ trượt của dải xích khi đó ta có vận tốc làm việc thực tế của máy kéo là:

(1 )

 , lực này truyền tới nhánh xích tiếp xúc với đất,

đồng thời nhánh xích tiếp xúc với đất truyền lên mặt đất áp lực mà tổng đại số của

áp lực này chính bằng trọng lượng của máy kéo G, giữa bề mặt tiếp xúc của nhánh xích và mặt đường xuất hiện lực bám, nếu bỏ qua mất mát do ma sát giữa các bánh

đè, bánh đỡ, bánh dẫn hướng, v.v thì hợp lực của tất cả các lực bám này chính

bằng lực kéo tiếp tuyến của máy kéo P k, lực này hướng theo chiều chuyển động của máy kéo

Mặt khác, do biến dạng của đất, ở nhánh xích phía trước xuất hiện phản lực R,

thành phần nằm ngang của phản lực này chính là lực cản lăn của hệ thống di động

xích P f , khi chuyển động trên đường nằm ngang ta có P k = P f Thành phần thẳng

đứng của phản lực này là Y’, thành phần này cùng với phản lực trên toàn bộ chiều dài dải xích tiếp xúc với đất Y cân bằng với trọng lượng của máy kéo, nghĩa là: Y’+Y=G

(Hình 1.15), một trong hai lực này tạo với lực P k trên nhánh xích làm việc cân

bằng với mômen chủ động M k Lực P k còn lại được phân thành hai thành phần, một

theo chiều chuyển động của máy kéo gọi là P k ’ và một vuông góc bới mặt đường gọi là P k ’’, như vậy lực P k ’ là lực đẩy vào khung máy kéo còn lực P k ’’ cùng với

trọng lượng máy kéo tác dụng lên các bánh đè xích và truyền lên mặt đường

Hình 1.15 Lực tác dụng lên bộ phận di động xích khi chuyển động trên mặt đồng nằm ngang

Tưởng tượng đặt vào tâm bánh sao chủ động một cặp lực P k ngược chiều nhau

Mặt khác, trên bánh đè xích cuối cùng, chịu hai lực: lực căng P k lực kéo tiếp tuyến

P k , hợp lực của hai lực này chính là P k , chiếu lực này lên trục 0X ta được lực P ’ k1

Từ hình 1.15 ta xác định lực P k ’ và P k1 ’ như sau:

'.cos

Từ phương trình công suât trên ta có thể xác định được lực kéo tiếp tuyến nếu

biết mômen ma sát trong bộ phận di động xích M r

dẫn tất cả các lực này đến bánh chủ động ta nhận được tổng mômen của các lực

quán tính M jr, công suất chi phí để khắc phục các lực quán tính này là:

Ngoài ra khi chuyển động tịnh tiến không đều còn xuất hiện lực quán tính của tất cả các bánh trong hệ di động, các lực này cùng với lực quán tính của khối lượng máy kéo đặt tại trọng tâm của máy được ký hiệu là lực Pj, như vậy cân bằng lực cho hệ thống di động xích sẽ là: Pk,  Pj  Pjr (1-36) Công suất thực tế truyền lên khung máy kéo sẽ là:

- P vk lv - là công suất dùng để thắng các ngoại lực bên ngoài như lực kéo ở móc, lực cản dốc, lực cản gió v.v…

- P vk( T  vlv)- là phần công suất dùng để khắc phục độ trượt của bộ phận di động xích nghĩa là phần công suất làm biến dạng ngang của đất dưới dải xích tiếp xúc với đất, ma sát của bề mặt tiếp xúc giữa xích và đất v.v…

- Mrk, là phần công suất chi phí để thắng ma sát bên trong các bộ phận của

1.7 Sự phân bố áp lực trên dải xích tiếp xúc với đất

Trọng lượng của máy kéo được truyền lên mặt đất nhờ các bánh đè xích và bề mặt nhánh xích tiếp xúc với đất

Nếu dải xích chịu một lực căng ban đầu với giá trị lớn, các bánh đè xích lắp cứng với khung và tọa độ trọng tâm của máy kéo trùng với tâm đối xứng của nhánh xích tiếp xúc với đất, thì áp lực được phân bố đều theo chiều dài dải xích tiếp xúc với đất như hình 1.16a và nó được xác định bằng công thức:

2

G q bL

1.16b Giá trị trung bình của áp lực này chính bằng q

Hình 1.16 Phân bố áp lực trên phần dải xích tiếp xúc với đất

b)

a)

2

G q bL

V

G

M K

Trong đất dưới tác dụng của trọng lượng G truyền lên, xuất hiện ứng suất pháp

 Khả năng di động của máy kéo cũng như lực cản chuyển động của hệ thống di động phụ thuộc vào trị số của ứng suất này của đất Ứng suất lớn nhất thường phân

bố phía dưới các bành đè xích (Hình 1.17), giá trị của nó tại vị trí i bất kỳ chính

bằng áp lực tại điểm đó nghĩa là :i q i

Theo Guskob quy luật phân bố áp lực trên đất tính theo chiều dài của dải xích tiếp xúc với đất tuân thủ quy luật của đường cong nén tang hypecpolic

0 0

Trong đó: h i - là độ nén của đất tại điểm thứ i

Nhánh xích giữa hai bánh đè xích bị uốn cong lên như hình 1.17

Giả sử trên cung AB của giải xích tiếp xúc với đất chịu một phần trọng lượng của máy Gi vì độ uốn của cung AB là không lớn do đó coi chiều dài các đoạn AA1

và chiều dài cung AA1 là bằng nhau, tương tự như vậy đối với các đoạn khác như

BB1

Chúng ta khảo sát vi phân diện tích (có bề rộng bằng bề rộng dải xích b, còn chiều dài là dx), nằm cách gốc tọa độ một khoảng cách là x, vi phân diện tích này được cân bằng dưới tác dụng của lực căng p và dp, cũng như áp lực của đất :

x

dN  q bdx,

Ở đây: q x - là áp lực trên vi phân diện tích bdx

Hình 1.17 Ứng suất phân bố phía dưới các bánh đè xích

Chiếu tất cả các lực trên lên các trục OX và OY trên hình 1.18a ta có tổng hình chiếu của tất cả các lực này trên các trục phải bằng 0

Trên trục OX: P cos   d P  cos    P cos   0;

Và trên trục OY: p sin   d p ( sin )   p sin   q bdx x  0;

Từ phương trình chiếu trên trục OX ta có p cos   c ons t, nghĩa là thành phần

lực kéo căng theo chiều dọc của đoạn xích luôn không đổi và có trị số bằng T/2 Đặt

giá trị của lực

2cos

T P



Tang của góc nghiêng đoạn xích chính bằng đạo hàm bậc nhất của độ cong y

của đoạn xích theo x, nghĩa là:tg   dy dx / Ngoài ra ta có q x  ky(giá trị độ lún

h x được thể hiện bằng tọa độ trên trục y) Như vậy ta có:

2 2

Phương trình 1-49 bằng không khi: 2kb

2

kb x T

Hình 1.18 Quy luật phân bố ứng suất ứng suất theo chiều dài

của phần xích tiếp xúc với đất

Psinθ+d( Psi nθ)

Trường hợp khảo sát của vi phân diện tích có tọa độ x dương, do đó nghiệm y 2

không phù hợp với điều kiện và chỉ có nghiệm y1 phù hợp với điều kiện khảo sát Ở đây ta có thể đi tìm các hệ số c1, c2 theo điều kiện đầu:

x = 0 y = h 1 ; khi h 1 = c 1 e 0 = c 1 ; hay h 1 = c 2 e 0 = c 2 như vậy c 1 =c 2 =h 1

Từ đó ta có:

2 1

kb x T

Điều này chứng minh cho nhận định rằng áp suất riêng trên đất tỷ lệ thuận với

độ lún của xích vào đất:

2 1

kb x T

Hay tính cho một nửa nhánh xích:

0

2 2

1 0

2

l

kb x

22

i

l kb T

G h

2

kb x T

Biểu thức (1-55) cho thấy giá trị của áp suất phụ thuộc vào tải trọng phân bố giữa các bánh đè xích, bề rộng dải xích, lực căng ban đầu cũng như các tính chất cơ

lý của đất Để xác định sự phân bố áp lực không đồng đều theo chiều dài của dải xích tiếp xúc với đất chúng ta đưa vào hệ số phân bố áp lực không đều  :

ax min

m q

G q

T

kG

kbT e

ax 2

k k

     , nghĩa là khi làm việc trên đất phù

sa, áp suất phân bố không đều trên đất lớn hơn 10 lần so với khi máy kéo làm việc trên đất sét

Nếu tọa độ trọng tâm trùng với tâm của bề mặt dải xích tiếp xúc với đất, phân

bố áp lực có dạng hình chữ nhật khi đó:

2

cp

G q

bL

Khi có ngoại lực đặt vào máy kéo như lực kéo, lực quán tính hoặc ngoại lực bất kỳ khi đó tâm áp lực sẽ dịch chuyển về phía trước hoặc phía sau tâm dải xích trong các trường hợp này quy luật phân bố áp lực có hình thang như hình 1.19 b và

c Sử dụng công thức xác định tọa độ trọng tâm của hình thang ta xác định được độ dịch chuyển của tâm áp lực theo công thức:

ax min

1 6

m d

3

d cp