Nghiên cứu động học, động lực học và độ bền hệ thống lái máy kéo bông sen 20

Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về hệ thống lái, tuy nhiên các tác giả chủ yếu sử dụng phương pháp đồ thị, nghiên cứu từng phần tử riêng lẻ hoặc bằng phương pháp giải tích, các phư

Các ký hiệu dùng trong luận văn

δ Góc nghiêng ngoμi bánh xe dẫn hướng độ

α1 Góc quay vòng phía trong của bánh xe dẫn hướng độ

β1 Góc quay vòng phía ngoμi của bánh xe dẫn hướng

m Khoảng cách tâm hai trục (chốt) chuyển hướng của

θ Góc nghiêng của đòn bên so với phương dọc máy

σy ứng suất giới hạn bền của vật liệu N/m2

n Hệ số an toμn

Các chữ viết tắt trong luận văn

MBS Multi Body System

ADAMS Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems

DMX Displacement max (chuyển vị lớn nhất)

SMX Stress max (ứng suất lớn nhất)

Danh mục các hình trong luận văn

2.1 Sơ đồ nghiên cứu hệ thống lái máy kéo Bông Sen 20 25

3.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái máy kéo Bông Sen 20 27

3.2 Mô phỏng hệ thống lái theo lý thuyết hệ nhiều vật 29

3.5 Góc nghiêng trục quay đứng trong mặt phẳng ngang của máy

3.6 Góc nghiêng trục quay đứng trong mặt phẳng dọc của máy kéo 32

3.7 Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái khi máy kéo quay vòng tại chỗ 35

3.9 Sơ đồ cơ cấu hình thang lái ở vị trí máy kéo đi thẳng

3.10 Đồ thị đặc tính lái máy kéo Bông Sen 20 43

3.11 Các chi tiết của hệ thống lái đ−ợc tạo trong Solidworks-2007 45

3.13 Kết quả dạng mô hình động mô phỏng hệ thống lái máy kéo

3.14 Sự thay đổi các thμnh phần phản lực ở khớp bánh xe phải

3.15 Sự thay đổi các thμnh phần phản lực ở khớp bánh xe trái trong 50

qúa trình lái vòng

3.16 Sự thay đổi các thμnh phần phản lực ở khớp trục đứng phải

3.17 Sự thay đổi các thμnh phần phản lực ở khớp trục đứng trái

3.18 Sự thay đổi các thμnh phần phản lực ở khớp đòn ngang - đòn

3.19 Sự thay đổi các thμnh phần phản lực ở khớp đòn ngang - đòn

3.20 Sự thay đổi các thμnh phần phản lực ở khớp đòn kéo dọc -

3.21 Sự thay đổi các thμnh phần phản lực ở khớp đòn kéo dọc - tay

3.22 Sự thay đổi các thμnh phần phản lực ở khớp cao cấp trong qúa

4.4 ứng suất tương đương dạng đồ hoạ của rôtuyn 60

4.7 Chuyển vị của đòn quay trái dạng đồ hoạ 65 4.8 ứng suất tương đương dạng đồ hoạ của đòn quay trái 65

4.10 Chuyển vị của đòn quay phải dạng đồ hoạ 69 4.11 ứng suất tương đương dạng đồ hoạ của đòn quay phải 69

Danh mục các bảng trong luận văn

TT

3.1 Các thông số của máy kéo Bông Sen 20 33 3.2 Góc quay vòng bánh trong, bánh ngoμi của máy kéo 41 3.3 Góc quay vòng thực tế bánh trong, bánh ngoμi của máy kéo 43

3.4 Các thông số hệ thống của hệ thống lái máy kéo Bông Sen

3.5

Giá trị tính toán phản lực tại các khớp liên kết trong hệ

thống lái máy kéo Bông Sen 20 ở vị trí đánh hết lái về bên

phải

55

đặt vấn đề Máy kéo lμ nguồn động lực được dùng rất phổ biến trong sản xuất nông lâm nghiệp Nó có khả năng cơ động cao, khả năng thích nghi với nhiều công việc như vận chuyển, lμm đất, gặt đập, tuốt lúa, tưới tiêu, Vì vậy, việc áp dụng khoa học công nghệ mới vμo những nghiên cứu chuyên sâu về nó lμ một công việc luôn được các nhμ khoa học quan tâm Các công trình nghiên cứu trước đây của các tác giả trong vμ ngoμi nước chủ yếu tập trung vμo giải quyết các vấn đề về khả năng kéo, bám, ổn định động lực học, hiện tượng tuần hoμn công suất của máy kéo khi lμm việc trong những điều kiện khác nhau

Trên máy kéo hệ thống lái dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho máy kéo chuyển động ổn định theo hướng đã định Chất lượng hệ thống lái

có một vị trí quan trọng trong quá trình sử dụng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến vấn

đề an toμn vμ ổn định của máy Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về hệ thống lái, tuy nhiên các tác giả chủ yếu sử dụng phương pháp đồ thị, nghiên cứu từng phần tử riêng lẻ hoặc bằng phương pháp giải tích, các phương pháp nμy có nhược điểm lμ đơn giản hoá cơ cấu nhiều để mô tả cơ hệ nên độ chính xác không cao Ngμy nay, với sự phát triển mạnh mẽ của ngμnh cơ tin, đã tạo

điều kiện cho sự phát triển các phương pháp mới vμ đã được ứng dụng rộng rãi trong thực tế Đặc biệt phương pháp động lực học hệ nhiều vật với phần mềm ADAMS, phương pháp phần tử hữu hạn với phần mềm ANSYS, đang được ứng dụng vμ phát triển rất mạnh Với những thμnh tựu mới nμy cho phép nhμ nghiên cứu có thể nghiên cứu đặc tính động học, động lực học vμ độ bền hệ thống lái máy kéo ở mức độ cao Nó cho phép ta xác định được các thông số, các mối quan hệ của hệ thống, điều kiện lμm việc của các chi tiết vμ đưa ra những thông số tối ưu nhất, từ đó lμm cơ sở khoa học cho việc hoμn thiện thiết

kế, sử dụng hệ thống lái

ở nước ta ngμnh chế tạo máy kéo vẫn còn non trẻ, các công ty sản xuất máy kéo chủ yếu đang trong giai đoạn lắp ráp, thử nghiệm vμ cung cấp các sản

phẩm của mình trong thị trường nội địa Mới đây, Công ty máy kéo vμ máy nông nghiệp Hμ Đông - Hμ Tây đã cho ra đời loại máy kéo Bông Sen 20 (BS20) Để sản phẩm có chất lượng cao vμ tính cạnh tranh mạnh, phải tiến hμnh

đồng thời nghiên cứu đặc tính lμm việc của các hệ thống trên máy kéo, qua đó

đưa ra những thông số tối ưu lμm cơ sở khoa học cho việc hoμn thiện các hệ thống Trong quá trình sử dụng đã có rất nhiều công trình nghiên cứu thiết kế

vμ cải tiến các bộ phận công tác phục vụ sản xuất nông lâm nghiệp Vấn đề nghiên cứu sâu nhằm cải tiến kết cấu, tối ưu hoá hệ thống lái máy kéo Bông Sen

20 lμ rất cần thiết, có ý nghĩa thực tế lớn Tuy nhiên, chưa có công trình nμo nghiên cứu về nó, xuất phát từ lý do trên tôi tiến hμnh đề tμi “Nghiên cứu động học, động lực học vμ độ bền hệ thống lái máy kéo Bông Sen 20”

Mục đích nghiên cứu lμ tìm ra các lực tác dụng lên hệ thống lái vμ sự thay

đổi của nó trong quá trình lái vòng Từ đó tìm ra ứng suất, biến dạng của các chi tiết trong hệ thống lái Kết quả nghiên cứu có thể dùng lμm thông số đầu vμo cho bμi toán tối ưu hệ thống lái, góp phần hoμn thiện hơn nữu máy kéo Bông Sen 20

Chương 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

1.1 Tình hình nghiên cứu về hệ thống lái ôtô máy kéo trên thế giới

Các vấn đề liên quan đến hệ thống lái, trong những năm gần đây đã có hμng trăm công trình khoa học nghiên cứu công nghệ được công bố Các công trình chủ yếu tập trung trong lĩnh vực động học vμ động lực học của hệ thống lái bốn bánh nhằm tăng tính cơ động vμ hoμn thiện tính điều khiển của hệ thống lái ôtô, máy kéo

Công trình của giáo sư V.F Rođionov vμ M.Fitterman - Maxcơva, 1980,

sử dụng hai phương pháp đồ thị vμ phương pháp đại số để nghiên cứu xác định

động học hệ thống lái Giáo sư đã sử dụng các thông số hình học chọn lựa của

hệ thống lái vμ hệ thống treo phía trước cần phải phù hợp trong quan hệ với sự biến đổi của góc nghiêng dọc của trục đứng, của góc nghiêng ngoμi của bánh

xe, của góc chụm bánh xe vμ độ chuyển dịch ngang của điểm tiếp xúc bánh xe với mặt đường, cũng như trong quan hệ phụ thuộc vμo góc quay bánh xe ngoμi

đối với góc quay bánh xe trong Ngoμi ra còn tính đến cả góc nghiêng ngang của trục đứng, nó có ý nghĩa đáng kể đối với độ ổn định chuyển động của ôtô, vì sự thay đổi của nó tương ứng gần chính xác với sự thay đổi góc nghiêng ngoμi của bánh xe [12]

Năm 1972, trong công trình khoa học của mình giáo sư Lưxốp – Maxcơva sử dụng phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu xác định động học, động lực học hệ thống lái, giáo sư đã sử dụng các thiết bị thí nghiệm xác

định trên một hệ thống lái cụ thể để đánh giá các thông số hệ thống lái như độ nhạy nhẹ của cơ cấu lái, gồm các lực trên vμnh tay lái, lực trong các phần tử dẫn động lái, lực cản quay vòng của bánh xe dẫn động lái, xác định ma sát vμ

hệ số hiệu dụng, xác định cơ cấu lái về độ mòn, độ bền mỏi, … [13]

Tác giả Samkar Moam, người Mỹ, tháng 6 năm 2000 đã công bố trong công trình về loại xe có hệ thống lái ở cả 4 bánh Nhiều nhμ khoa học Đức cũng đã tập trung nghiên cứu cho các loại xe có hệ thống lái cả ở 4 bánh [15]

Xu thế chung của các Trung tâm công nghiệp ôtô máy kéo lớn trên thế giới lμ nghiên cứu hệ thống lái tích cực nhằm sử dụng các thμnh tựu về điện, điện tử ứng dụng, các thμnh tựu về tin học để kiểm soát được các tính năng của hệ thống lái vμ đảm bảo các chế độ hoạt động của chúng ở chế độ tối ưu

Như vậy, có thể thấy rằng hệ thống lái hiện nay đang được các nhμ khoa học tập trung nghiên cứu vμo các nội dung sau:

- Nghiên cứu động học hệ thống lái thông qua mối tương quan hình học các khâu độc lập từ đó xác định sự thay đổi động học các khâu, kết luận khả năng sử dụng hệ thống lái trên xe

- Xác định lực tác dụng lên vμnh tay lái để tính toán kết luận khả năng

sử dụng đối với hệ thống lái

- Xây dựng các mô hình động học hệ thống lái trong những giả thiết cơ học cho sát với điều kiện thực tế từ đó nghiên cứu tính năng điều khiển ôtô, máy kéo

1.2 Tình hình nghiên cứu về hệ thống lái ôtô máy kéo ở Việt Nam

Việt Nam chúng ta đang trong thời kỳ xây dựng nền công nghiệp ôtô máy kéo ở giai đoạn lắp ráp vμ tiến hμnh chương trình nội địa hoá các cụm chi tiết vμ phụ tùng ôtô máy kéo Trong công tác nghiên cứu, những năm gần đây cũng đã có một số cán bộ khoa học công nghệ đi sâu nghiên cứu các hệ thống trên ôtô máy kéo đặc biệt lμ hệ thống lái vμ hệ thống phanh Nhóm cán bộ nghiên cứu của các trường Đại học cũng đã có nhiều nỗ lực ứng dụng các phần mềm chuyên dụng như Alaska 2.3, Sap2000, Matlab Simulink, trong quá trình nghiên cứu ôtô máy kéo

Giáo sư tiến sĩ khoa học Đỗ Sanh cũng lãnh đạo một nhóm nghiên cứu

về động học quay vòng xe ở tốc độ cao [12]

Tiến sĩ Nguyễn Khắc Trai trong luận án của mình cũng nghiên cứu sâu về

lý thuyết quay vòng Thạc sĩ Nguyễn Xuân Châu đã bảo vệ thμnh công luận án thạc sĩ với đề tμi cơ cấu lái đặc biệt cho người tμn tật Tiến sĩ Nguyễn Xuân Thiện cùng nghiên cứu sinh Lê Hồng Quân trong khuân khổ đề tμi Nhμ nước KHCN -

05 - 09 đã thử nghiệm thμnh công bộ trợ lực lái thuỷ lực do Việt Nam chế tạo áp dụng cho xe xích TC55 Học viện kỹ thuật quân sự - nhóm nghiên cứu về động học chuyển động xe trên đường quân sự với nhiều nỗ lực trong nghiên cứu hệ thống điều khiển

Năm 1999, tác giả Lê Hồng Quân, Trường Đại học Bách khoa Hμ Nội [12], đã thực hiện đề tμi “Sử dụng phần mềm ALASKA 2.3 để mô phỏng động học vμ tính toán động lực học của bộ trợ lực lái xe Mekong Star 95 do Việt Nam lắp ráp” Bằng phương pháp xây dựng mô hình trên phần mềm ALASKA 2.3 để mô tả các đặc tính động học, động lực học của hệ thống nghiên cứu, tác giả đã tính được các thông số cụ thể của các vật trong hệ thống Đồng thời qua

đó cho biết quá trình lμm việc của cơ cấu, của các chi tiết trong cơ cấu, lực tác dụng lên các chi tiết của cơ cấu vμ của cơ hệ

Với đề tμi “Nghiên cứu động học, động học vμ độ bền hệ thống lái trên

xe MEKONG” Luận án tiến sĩ kĩ thuật của Nguyễn Thanh Quang [13], tại trường Đại học Bách khoa Hμ Nội năm 2001, trong luận án tác giả đã sử dụng phần mềm ALASKA 2.3 để tính toán động học vμ phản lực các khớp của hệ thống lái ôtô MEKONG STAR lắp ráp tại Việt Nam Kết quả mô phỏng động học, động lực học hệ thống lái bằng phần mềm ALASKA 2.3 được dùng lμm thông số đầu vμo cho bμi toán tính bền trong SAP 90 Kết quả tính toán cho thấy lực lái trên vμnh tay lái xe ôtô MEKONG STAR phù hợp với yêu cầu của

hệ thống lái, động học hệ thống lái đảm bảo Tính toán độ bền hệ thống lái cho thấy, các khớp rôtuyn lμ chi tiết chịu tải trọng lớn nhất - rôtuyn đủ bền nhưng hệ số an toμn thấp vμ các chi tiết khác trong hệ thống lái đủ độ bền

1.3 Các phương pháp vμ phần mềm ứng dụng để nghiên cứu hệ thống lái Trước đây do chưa có sự trợ giúp mạnh mẽ của máy tính điện tử, nghiên cứu hệ thống lái được xác định bằng phương pháp đồ thị, nghiên cứu từng phần tử riêng lẻ hoặc bằng phương pháp giải tích

Phương pháp đồ thị rõ rμng, trực quan, nhưng rất tốn công sức vμ do đó

độ chính xác của các kết quả thu được phụ thuộc vμo sự cẩn thận khi thực hiện

vμ các thiết bị vẽ hiện có Vì vậy, phương pháp đồ thị chỉ dùng trong các sơ đồ

động học đơn giản vμ xác định những phụ thuộc riêng lẻ

Phương pháp nghiên cứu từng phần tử, hệ thống lái được nghiên cứu

độc lập từng phần tử riêng biệt sau đó kết quả được ghép nối với nhau để ứng dụng cho toμn bộ hệ thống Phương pháp nμy có những hạn chế lớn như vấn

đề cân bằng khối lượng của hệ khó khăn lμm cho kết quả bμi toán có những sai số lớn Phương pháp giải tích được sử dụng đặc biệt hợp lý khi có sự trợ giúp của máy tính điện tử

Ngμy nay, nhờ có sự phát triển của ngμnh tin học, đặc biệt lμ ngμnh cơ - tin đang phát triển rất mạnh vμ có khả năng ứng dụng tốt trong kỹ thuật để giải các bμi toán động học vμ động lực học hệ nhiều vật, bμi toán tính toán hệ thống lái được xem lμ một hệ kết cấu cơ học gồm nhiều các phần tử nối ghép với nhau vμ được nghiên cứu như một hệ cơ học đồng bộ Các kết quả tính toán cũng cho phép ta tính toán từng phần tử riêng biệt có các hình dạng bất

kỳ trong những điều kiện tải trọng khác nhau Hiện nay, các phần mềm mới với các chương trình mạnh, hiện đại đã được ra đời để tính các kết cấu vμ mô phỏng động học hệ nhiều vật của hệ cơ khí Các chương trình tính phần lớn dựa trên hai cơ sở toán học lμ: phương pháp động lực học hệ nhiều vật vμ phương pháp phần tử hữu hạn Phương pháp động lực học hệ nhiều vật nghiên cứu các chuyển động của cơ hệ, còn phương pháp phần tử hữa hạn nghiên cứu biến dạng các phần tử của hệ vật

1.3.1 Phương pháp động lực học hệ nhiều vật vμ phần mềm ứng dụng

Phương pháp động lực học hệ nhiều vật (Multi Body System - MBS)

được sử dụng để nghiên cứu các hệ cơ học khác nhau Hệ nhiều vật lμ tập hợp hữu hạn các vật rắn có thể chuyển động trong không gian ba chiều Các vật nμy được liên kết với nhau dưới dạng vật lý/ hình học với nhau hoặc với vật rắn nền thông qua các khớp gọi lμ khớp liên kết ý nghĩa hình học của liên kết

lμ các đối tượng hình học của các vật được nối cặp trùng khít nhau (khớp lý tưởng) ý nghĩa vật lý lμ tác động giữa các vật bằng các ngoại lực vμ các mômen Việc xác định mô hình thích hợp của một hệ nhiều vật phản ánh đầy

đủ các đặc tính của hệ thực lμ yêu cầu đầu tiên vμ quan trọng trong bμi toán hệ nhiều vật

Mô hình cơ học theo phương pháp MBS, hệ thống lái được mô tả lμ hệ nhiều vật gồm các thanh (vật) liên kết với nhau bởi các khớp động học Có thể giới thiệu một số phần mềm sử dụng phương pháp động học hệ nhiều vật như phần mềm Alaska, phần mềm ADAMS

Phần mềm Alaska do Cộng hoμ liên bang Đức sản xuất dùng để mô phỏng động lực học hệ nhiều vật Các phiên bản của Alaska tại Việt Nam gồm: phiên bản đầu tiên lμ Alaska demo giải các bμi toán cơ học vật rắn không quá 16 bậc tự do, chủ yếu dùng lμm công cụ giảng dạy trong các nhμ trường Phiên bản thứ hai lμ Alaska 2.1 có thể giải các bμi toán cơ học không quá 100 bậc tự do Phiên bản thứ ba lμ Alaska 2.3 có thể giải các bμi toán không quá 200 bậc tự do vμ có khả năng nghiên cứu động lực học lốp xe, ma sát trong các khớp liên kết Các phiên bản sau sẽ đưa vμo ảnh hưởng của dòng

điện, nước, không khí,

ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems) lμ một phần mềm mạnh, chuyên dùng để mô phỏng động lực học cơ hệ nhiều vật, đặc biệt trong lĩnh vực động lực học xe máy, va chạm, người máy, công nghệ vũ trụ, Chương trình nμy giúp người sử dụng giải quyết các vấn đề

nghiên cứu khoa học của mình mμ không cần biết sâu về các thuật toán sử dụng trong ADAMS ADAMS cho phép nhập mô hình hình học từ hầu hết các chương trình CAD, ADAMS sẽ chuyển các dữ liệu từ các file nμy vμo các file dữ liệu hình học chuẩn trong ADAMS ý nghĩa của việc nhập mô hình nμy lμ trong thực tế có nhiều mô hình cần mô phỏng rất phức tạp vì thế nếu xây dựng chúng trực tiếp trong ADAMS thì sẽ mất rất nhiều thời gian vì đây không phải lμ phầm mềm chuyên về CAD Do vậy, đối với các mô hình phức tạp thường được xây dựng trên các phần mềm chuyên về CAD như Solidworks, Catia, ProEngineer, Sau khi xây dựng xong, mô hình nμy

được xuất ra các file có một trong các định dạng trên (IGBS, STEP, DXF/DWG hoặc Parasolid) vμ được nhập vμo ADAMS để tiến hμnh các bước tiếp theo Thư viện rộng lớn về khớp nối vμ các rμng buộc có sẵn trong ADAMS cho phép người sử dụng tạo được các khớp nối động học của cơ

hệ Khi mô hình đã thiết lập xong, ADAMS kiểm tra lại mô hình vμ chạy mô phỏng bằng cách giải các phương trình động lực học Kết quả tính toán

có thể lấy ra dưới dạng đồ thị, bảng dữ liệu, các báo cáo, Người sử dụng

có thể dùng các kết qủa nμy (chẳng hạn như các phản lực ở các khớp) để cung cấp cho các chương trình phân tích phần tử hữu hạn (như ANSYS, Nastran,…) để tối ưu hoá kết cấu Cụ thể trong ADAMS cho phép chúng ta

có thể thực hiện các công việc sau:

+ Tạo các bản vẽ chi tiết, + Chỉnh sửa các bản vẽ chi tiết, + Liên kết các chi tiết thμnh mô hình, + lμm việc với các khớp,

+ áp đặt chuyển động cho mô hình, + Đặt các lực vμo mô hình,

+ Lμm việc với các lực tiếp xúc, + Lưu trữ vμ lấy dữ liệu,

+ Sử dụng các phần tử hệ thống để tăng thêm sự cân bằng, + Chỉnh sửa các đối tượng trong mô hình,

+ Đặt vμ quay đối tượng, + Chạy mô phỏng mô hình, + Lấy các kết quả

Các đặc trưng cơ bản của mỗi phần tử được xác định vμ mô tả dưới dạng các ma trận độ cứng của các phần tử Các ma trận nμy được sử dụng để ghép các phần tử thμnh một mô hình rời rạc hoá của kết cấu thực cũng dưới dạng một ma trận độ cứng của cả kết cấu Các tác động ngoμi gây ra nội lực

vμ chuyển vị của kết cấu được quy đổi về các ứng lực tại nút vμ được mô tả trong ma trận tải trọng nút tương đương Các ẩn số cần tìm lμ các chuyển vị nút (hoặc nội lực tại các nút) được xác định trong ma trận chuyển vị nút hoặc

ma trận nội lực nút

Xấp xỉ bằng phần tử hữu hạn: Giả sử V lμ miền xác định của một đại lượng cần khảo sát nμo đó (chuyển vị, ứng suất, biến dạng, ) ta chia V ra thμnh nhiều miền con ve có kích thước vμ bậc tự do hữu hạn Đại lượng xấp xỉ của đại lượng trên sẽ được tính trong tập hợp các miền ve Phương pháp xấp xỉ nhờ các miền con ve được gọi lμ phương pháp xấp xỉ bằng các phần tử hữu hạn, nó có một số đặc điểm sau:

Xấp xỉ nút trên mỗi miền con ve chỉ liên quan đến những biến nút gắn vμo nút của ve vμ biên của nó

Các hμm xấp xỉ trong mỗi miền con ve được xây dựng sao cho chúng liên tục trên ve vμ phải thoả mãn điều kiện liên tục giữa các miền con khác nhau.Các miền con ve được gọi lμ các phần tử hữu hạn

Quy tắc chia miền thμnh các phần tử: Việc chia miền V thμnh các phần tử ve phải thoả mãn hai quy tắc sau:

+ Hai phần tử khác nhau chỉ có thể có những điểm chung nằm trên biên của chúng Điều nμy loại trừ khả năng giao nhau giữa hai phần tử Biên giới giữa các phần tử có thể lμ các điểm, đường hay mặt

+ Tập hợp tất cả các phần tử ve phải tạo thμnh một miền cμng gần với miền V cho trước cμng tốt Tránh không được tạo lỗ hổng giữa các phần tử

Các dạng phần tử hữu hạn: Có nhiều dạng phần tử hữu hạn: Phần tử một chiều, phần tử hai chiều vμ phần tử ba chiều Trong mỗi loại đó đại lượng khảo sát có thể biến thiên bậc nhất (gọi lμ phần tử bậc nhất), bậc hai hoặc bậc ba, Một số phần tử hữu hạn hay gặp được trình bμy trong hình vẽ 1.2

Phần tử bậc nhất Phần tử bậc hai Phần tử bậc ba(a)

+ Khối 1: Đọc, kiểm tra, tổ chức các dữ liệu mô tả nút vμ phần tử (lưới phần tử), các thông số vật lý (mô đun đμn hồi, hệ số dẫn nhiệt), tải trọng tác dụng vμ điều kiện biên

+ Khối 2: Xây dựng ma trận độ cứng phần tử k vμ véc tơ lực nút phần tử

f, sau đó xây dựng ma trận độ cứng K vμ véc tơ lực nút F chung cho cả hệ

+ Khối 3: Nhập điều kiện biên vμ giải phương trình phần tử hữu hạn

+ Khối 4: Tính toán các đại lượng khác (ứng suất, biến dạng, gradiên nhiệt, ) vμ in kết quả

Sơ đồ tính bằng phương pháp phần tử hữu hạn được thể hiện trong hình vẽ 1.3

Đọc, kiểm tra, tổ chức dữ liệu

Đọc vμ in

- Thông tin ghép nối các phần tử - Điều kiện biên

1970 tại Mỹ SAP2000 có khả năng mạnh giải quyết các bμi toán kết cấu không gian trong thực tế

Phần mềm ANSYS (Analysis Systems): ANSYS lμ một gói phần mềm FEA (Finite Element Analysis) hoμn chỉnh dùng để mô phỏng, tính toán thiết

kế trong công nghiệp, ANSYS đã vμ đang được sử dụng rộng rãi trên toμn thế giới trong hầu hết các lĩnh vực như: kết cấu, nhiệt, dòng chảy, điện, điện từ, tĩnh điện, tương tác giữa các môi trường vμ các hệ vật lý

Kết cấu phần mềm ANSYS: Về mặt cấu trúc, phần mềm ANSYS được chia ra thμnh ba mô đun chính lμ mô đun tiền xử lý (Preprocessing); mô đun giải (Solution); mô đun hậu xử lý (Postprocessing)

(1) Mô đun tiền xử lý (Preprocessing): Mô đun nμy cho phép người dùng có thể chuẩn bị những thao tác để cho quá trình giải, bao gồm xây dựng mô hình hình học, định kiểu phần tử, lựa chọn mô hình vật liệu, chia lưới phần

tử hữu hạn, đặt tải,

Xây dựng mô hình hình học: Dựng mô hình hình học trong ANSYS có thể theo hai khả năng: xây dựng trực tiếp vμ xây dựng gián tiếp Phương pháp thứ nhất lμ có khả năng xây dựng trực tiếp mô hình hình học trên giao diện đồ hoạ của ANSYS thông qua các lệnh mô hình Nếu mô hình bao gồm các khối

đơn giản thì có thể dựng trực tiếp mô hình bằng các khối cơ sở rồi sử dụng các phép toán lôgíc để có thể tạo được các mô hình phức tạp hơn Nếu mô hình phức tạp thì thao tác bắt đầu từ các điểm, rồi từ đó dựng thμnh đường, miền vμ khối thông qua các lệnh xử lý về đồ hoạ trong ANSYS Phương pháp nμy có

ưu điểm lμ toμn bộ dữ liệu của mô hình hình học của bμi toán được đưa vμo trực tiếp nên không có sai lệch khi chuyển đổi dữ liệu Phương pháp thứ hai lμ xây dựng mô hình từ những phần mềm thiết kế mạnh như Solidworks, Catia, rồi liên kết với ANSYS để đưa mô hình hình học vμo Ưu điểm của phương pháp nμy lμ có thể dựng được những mô hình rất phức tạp

Định kiểu phần tử: Chọn kiểu phần tử lμ một bước quan trọng, nó xác

định những đặc trưng dưới đây của phần tử:

+ Bậc tự do (Degree of Freedom): ví dụ một phần tử nhiệt có một bậc tự

do, trong khi một phần tử kết cấu có sáu bậc tự do

+ Dạng phần tử: hình lục diện, hình tứ diện, hình tứ giác, hình tam giác,

không gian 2D hoặc 3D

+ Dạng giả thiết của trường chuyển vị: bậc nhất hoặc bậc hai ANSYS

có một thư viện gồm 150 kiểu phần tử để người dùng lựa chọn

Phân loại phần tử: Các phần tử gồm có; phần tử thanh (Spar), phần tử dầm (Beam), phần tử lò xo (Spring), các phần tử vỏ, các phần tử khối 2D, các phần tử khối 3D, một số dạng phần tử đặc biệt ANSYS còn có khả năng cho phép người dùng định nghĩa phần tử riêng tuỳ từng trường hợp cụ thể Ngoμi

ra đối với từng bμi toán ANSYS phân chia thμnh các lớp phần tử riêng như lớp phần tử dùng cho bμi toán cấu trúc, lớp phần tử dùng cho bμi toán phân tích dòng chảy, lớp bμi toán dùng cho bμi toán phân tích nhiệt, Phần tử dùng trong mỗi lớp bμi toán có những yêu cầu riêng cũng như các thông số đầu vμo

vμ đầu ra khác nhau

Mô hình vật liệu: Mỗi phân tích đòi hỏi nhập vμo một vμi thuộc tính vật liệu: Mô đun đμn hồi đối với những phần tử kết cấu, độ dẫn nhiệt đối với những phần tử nhiệt, ANSYS cũng cung cấp cho người dùng thư viện vật liệu với rất nhiều mô hình vật liệu khác nhau ứng dụng trong các bμi toán khác nhau: mô hình vật liệu đẳng hướng, dị hướng, đμn hồi phi tuyến, dẻo phụ thuộc tốc độ biến dạng, siêu đμn hồi,

Chia lưới phần tử: Có hai phương pháp chia lưới chính lμ chia tự do vμ chia lưới có quy tắc

+ Chia lưới tự do (hình 1.4a): không hạn chế dạng phần tử; lưới không

đi theo bất kỳ mẫu nμo; thích hợp cho những dạng thể tích vμ diện tích phức tạp

Hình 1.4 Các phương pháp chia lưới + Chia lưới có quy tắc (hình 1.4b): Hạn chế dạng phần tử; có một mẫu

đều đặc với những dãy phần tử rõ rμng Tuỳ từng bμi toán vμ đặc điểm cụ thể người dùng có thể quyết định chia lưới theo một trong hai kiểu trên Kiểu chia lưới tự do thường được áp dụng trong bμi toán phân tích biến dạng lớn

(2) Mô đun giải (Solution): Tải trọng áp đặt vμo mô hình trong ANSYS

được chia thμnh một số dạng cơ bản sau:

+ Những rμng buộc bậc tự do: áp đặt bằng bậc tự do, ví dụ chuyển vị trong một phân tích ứng suất, hoặc nhiệt độ trong một phân tích nhiệt

+ Tải tập trung (Concentrated load): tải đặt vμo điểm, ví dụ như lực hay tiêu thụ dòng nhiệt

+ Tải bề mặt (Surface load): tải phân bố trên toμn bộ một bề mặt, ví dụ như áp suất hoặc đối lưu

+ Tải vật thể (Body load): tải thể tích hoặc tải trường, ví dụ nhiệt độ gây

ra giãn nở hoặc sự sinh nhiệt bên trong

+ Tải quán tính (Inertia load): tải khối lượng kết cấu hoặc tải quán tính,

ví dụ trọng lực hoặc vận tốc quay

Đối với bμi toán phân tích cấu trúc, tải có thể lμ: chuyển vị theo các phương, lực tác dụng theo các phương (bao gồm lực khối, lực mặt), áp suất, nhiệt độ (cho trường hợp biến dạng nhiệt) vμ gia tốc trọng trường,

Có thể đặt tải trên mô hình hình học hoặc trực tiếp trên mô hình FEM (các nút vμ các phần tử) Dù cho cách đặt lực như thế nμo thì FEM cũng cần

có tải trên mô hình phần tử hữu hạn Vì thế tải đặt trên mô hình hoặc sẽ được

tự động chuyển đổi đến các nút vμ phần tử trong quá trình giải

Các tuỳ chọn giải: Một phân tích tĩnh được giả thiết rằng chỉ có các lực liên quan đến độ cứng lμ quan trọng Một phân tích động lực học tính đến cả

ba dạng lực, thường sẽ phải tính đến lực quán tính vμ lực cản nếu tải áp đặt thay đổi nhanh theo thời gian

Một phân tích tuyến tính với giả thiết rằng tải áp đặt vμo lμm thay đổi không đáng kể đến độ cứng của kết cấu Các dấu hiệu điển hình:

+ Chuyển vị nhỏ,

+ Biến dạng vμ ứng suất nằm trong miền đμn hồi,

+ Không có những thay đổi đột ngột trong độ cứng, ví dụ như hai vật thể vμo hoặc ra khỏi tiếp xúc

Một phân tích phi tuyến lμ cần thiết nếu tải áp đặt lμm thay đổi nhiều độ cứng của kết cấu Các nguyên nhân cơ bản lμm thay đổi độ cứng của kết cấu lμ:

+ Biến dạng ra khỏi vùng đμn hồi (dẻo),

+ Chuyển vị lớn, ví dụ tải áp đặt lên một cần cẩu,

+ Tiếp xúc giữa hai vật thể

(3) Mô đun hậu xử lý (Postprocessing): Hậu xử lý lμ khâu quan trọng trong các bước phân tích bμi toán ANSYS cung cấp hai mô đun hậu xử lý để lưu trữ kết quả phân tích tính toán Đó lμ mô đun xử lý kết quả tổng quát vμ mô đun xử lý kết quả theo thời gian Mô đun xử lý kết quả tổng quát cho phép biểu thị kết quả dưới dạng: Các đường đồng mức (thể hiện sự thay đổi ứng suất, biến dạng, ), biến dạng (mức độ vμ phân bố biến dạng dưới tác dụng của tải trọng), véc tơ (véc tơ chuyển vị, xoay, ), phản lực, dòng chảy vμ chuyển đổi dòng chảy Sử dụng mô đun xử lý kết quả theo thời gian để biểu thị kết quả phân tích dưới dạng hμm của thời gian, có thể xây dựng các dạng của đồ thị như đồ thị ứng suất tại nút theo thời gian,

Cấu trúc tệp dữ liệu vμo vμ dạng dữ liệu ra của ANSYS: Dữ liệu vμo của sơ đồ kết cấu được tổ chức thμnh tệp dạng văn bản (text), trong đó có thể sử dụng sự lựa chọn tự sinh vμ các kỹ thuật nhập số liệu khác cho phép nhập dữ liệu rất nhanh vμ tiện lợi Tệp dữ liệu của ANSYS được tổ chức dưới dạng văn bản bao gồm 15 khối dữ liệu độc lập theo kiểu riêng biệt với dòng ngăn cách cho từng khối

chương 2 Mục tiêu, đối tượng, nội dung vμ phương pháp nghiên cứu 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu được động học, động lực học vμ độ bền của hệ thống lái trên máy kéo Bông Sen 20 Tìm ra các lực tác dụng lên hệ thống lái vμ sự thay

đổi của nó trong quá trình lái vòng, từ đó tìm ra ứng suất, biến dạng của các chi tiết trong hệ thống lái Kết quả nghiên cứu có thể dùng lμm thông số đầu vμo cho bμi toán tối ưu hệ thống lái máy kéo Bông Sen 20, lμm cơ sở cho việc hoμn thiện thiết kế vμ chế tạo các chi tiết trong hệ thống lái, để đảm bảo cho máy kéo lμm việc ổn định vμ an toμn

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống lái trên máy kéo Bông Sen 20, được sản xuất vμ lắp ráp tại Công ty máy kéo vμ máy nông nghiệp - Hμ Đông - Hμ Tây

2.3 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu động học vμ động lực học hệ thống lái máy kéo, với những nội dung cụ thể như sau:

+ Các vấn đề chung vμ cấu tạo hệ thống lái máy kéo Bông Sen 20,

+ Mô hình hệ thống lái máy kéo theo lý thuyết hệ nhiều vật,

+ Giải bμi toán động học hệ thống lái máy kéo;

- Các yếu tố về kết cấu ảnh hưởng tới tính năng ổn định vμ tính năng dẫn hướng của hệ thống lái,

- Xác định các chế độ tải trọng lên hệ thống lái,

- Tính toán động học hệ thống lái máy kéo, + Tính toán động lực học hệ thống lái máy kéo;

- Xác định các thông số hệ thống của hệ thống lái máy kéo,

- Các kết quả tính động lực học hệ thống lái máy kéo

Nghiên cứu độ bền một số chi tiết của hệ thống lái máy kéo, nội dung gồm:

+ Tính bền rôtuyn;

- Cấu tạo rôtuyn,

- Chương trình tính bền rôtuyn trong ANSYS, + Tính bền đòn quay trái;

- Cấu tạo đòn quay trái,

- Chương trình tính bền đòn quay trái trong ANSYS,

+ Tính bền đòn quay phải;

- Cấu tạo đòn quay phải,

- Chương trình tính bền đòn quay phải trong ANSYS

Kết quả

- Động học, động lực học

- Phản lực khớp

- Lực quay vμnh tay lái

Hệ thống lái máy kéo theo lý

thuyết hệ

ậtnhiều v

Lực cản bên

Lực cản lăn

ANSYS Phần tử hữu hạn

- Độ bền chi tiết

Lực cản

ổn

định

Chương 3 Nghiên cứu động học vμ động lực học hệ thống lái

3.1 Các vấn đề chung vμ cấu tạo hệ thống lái máy kéo

3.1.1 Các vấn đề chung về hệ thống lái

Hệ thống lái lμ hệ thống điều khiển hướng chuyển động của ôtô máy kéo Với chức năng của hệ thống lái lμ giữ nguyên hoặc thay đổi hướng chuyển động của xe Trong quá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến sự an toμn chuyển động Do vậy mμ nó luôn được hoμn thiện, không ngừng cải tiến vμ được kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa đạt tới mức tối ưu nhất, an toμn nhất

Hệ thống lái phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Động học quay vòng phải đảm bảo, tức lμ khi quay vòng tất cả các bánh xe lăn không bị trượt

- Điều khiển nhẹ nhμng khi muốn quay vòng xe: lực đặt lên vμnh tay lái phải nhỏ, điều khiển chính xác đảm bảo ổn định chuyển động trong mọi điều kiện lμm việc của ôtô máy kéo

- Đảm bảo tính năng vận hμnh cao của xe, có nghĩa lμ khả năng quay vòng nhanh vμ rẽ ngoặt trên những diện tích giới hạn

- Các bánh xe dẫn hướng có khả năng quay về vị trí ban đầu vμ giữ được hướng chuyển động đã cho

- Lực truyền từ mặt đường lên vμnh tay lái phải đạt tối thiểu

- Có độ bền, tuổi thọ cao vμ không bị hư hỏng vặt trong thời gian phục

vụ của xe

- Thuận tiện trong sử dụng vμ bảo dưỡng, không được có những khe hở

vμ độ rơ lớn trong hệ thống lái

- Về kinh tế đạt được giá thμnh hợp lý, phù hợp với kinh tế tại khu vực

3.1.2 Cấu tạo hệ thống lái máy kéo Bông Sen 20

Hệ thống lái trên máy kéo Bông Sen 20 lμ hệ thống lái cơ khí, không có trợ lực lái Sơ đồ cấu tạo được trình bμy trên hình 3.1

12

3

6

45

Hình 3.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái máy kéo Bông Sen 20

1 Vô lăng lái; 2 Trục lái; 3 Cơ cấu lái; 4 Tay quay; 5, 7,11,14 Các khớp cầu; 6 Đòn kéo dọc; 8 Đòn quay trái; 9,16 Trục đứng; 10 Bánh xe dẫn

hướng;

12 Đòn kéo ngang; 13 Dầm cầu; 15 Đòn quay phải; 17 Moay ơ

Cấu tạo các chi của hệ thống lái máy kéo Bông Sen 20, xem phụ lục 1 Vμnh tay lái có dạng hình tròn, lực của người lái tác dụng lên vμnh tay lái tạo ra mô men quay để hệ thống lái lμm việc, vμnh tay lái được lắp cứng với trục lái Trục lái có dạng hình trụ đặc, để truyền mô men quay từ vô lăng xuống cơ cấu lái Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn của

vμnh lái thμnh chuyển động lắc của tay quay trong mặt phẳng thẳng đứng vμ

đảm bảo tỉ số truyền theo yêu cầu thiết kế, cơ cấu lái được bắt chặt trên khung

xe Dẫn động lái gồm các chi tiết (4, 6, 8, 12, 15) có nhiệm vụ truyền chuyển

động từ cơ cấu lái xuống bánh xe dẫn hướng đảm bảo tỉ số truyền nhất định vμ giữ được động học quay vòng đúng của máy kéo

Việc thay đổi hướng chuyển động của máy kéo được thực hiện như sau: Khi muốn thay đổi hướng chuyển động của máy kéo sang trái hoặc sang phải, người lái tác dụng lực vμo vμnh tay lái (vô lăng lái), qua trục lái, qua cơ cấu lái lμm cho tay quay quay Tay quay kéo hoặc đẩy đòn kéo dọc dịch chuyển lμm

đòn quay trái đẩy moay ơ trái quay Đồng thời lúc đó các đòn quay vμ đòn kéo ngang (hình thang lái) dịch chuyển, tạo ra sự quay các bánh xe dẫn hướng với những góc khác nhau theo tỷ lệ nhất định, đảm bảo bánh xe dẫn hướng của máy kéo quay vòng không bị trượt

3.2 Mô hình hệ thống lái máy kéo Bông Sen 20 theo lý thuyết hệ nhiều vật

Mô hình cơ học hệ thống lái máy kéo Bông Sen 20 được mô tả trên hình 3.2 Hệ vật của hệ thống lái máy kéo gồm 10 vật được đánh số từ B1 đến B10 Mỗi vật mang đầy đủ đặc tính về cấu tạo, công nghệ chế tạo, công nghệ lắp ráp vμ sử dụng của hệ thống lái, trong đó các vật liên quan lμ các bánh xe dẫn hướng B8, B9, dầm cầu B5 vμ mặt đường B10 được định nghĩa lμ vật nền Hệ 10 vật được liên kết với nhau bởi 11 khớp động học được đánh số từ J1 đến J11 gồm các khớp xoay, khớp cầu, khớp phẳng vμ một khớp cao cấp

H×nh 3.2 M« pháng hÖ thèng l¸i theo lý thuyÕt hÖ nhiÒu vËt

CÊu t¹o c¸c vËt trong hÖ thèng l¸i

B6 §ßn quay vμ moay ¬ tr¸i

B7 §ßn quay vμ moay ¬ ph¶i

3.3 Giải bμi toán động học hệ thống lái máy kéo

3.3.1 Các yếu tố về kết cấu ảnh hưởng tới tính năng ổn định vμ dẫn hướng của

hệ thống lái

Để nghiên cứu động học, động lực học hệ thống lái máy kéo Bông Sen

20 ta cần tìm hiểu về các yếu tố ảnh hưởng tới tính năng ổn định vμ tính năng dẫn hướng của hệ thống lái

Độ chụm bánh xe dẫn hướng:

Độ chụm bánh xe dẫn hướng được tạo lên bởi hình chiếu lên mặt phẳng ngang của đường kính hai bánh dẫn hướng Độ chụm được đặc trưng bằng hiệu số của hai khoảng cách A vμ B, đo được giữa các mép trong của lốp trong mặt phẳng ngang đi qua tâm của hai bánh xe khi chúng nằm ở vị trí trung gian (hình vẽ 3.3) Độ chụm có công dụng ngăn ngừa khả năng gây ra độ chụm âm

do tác động của lực cản lăn khi xuất hiện những khe hở vμ đμn hồi trong hệ thống trục trước vμ dẫn động lái Nó lμm giảm ứng suất trong vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường do góc doãng của bánh xe dẫn hướng gây lên

Hình 3.3 Độ chụm bánh xe dẫn hướng

AB

Độ chụm bánh xe dẫn hướng (Δ) được tính theo công thức:

Trong đó:

A - Khoảng cách hai mép trong phía sau của hai lốp bánh xe,

B - Khoảng cách hai mép trong phía trước của hai lốp bánh xe

Với máy kéo Bông Sen 20 độ chụm của bánh xe dẫn hướng lμ 5 - 8 mm

Góc nghiêng ngoμi bánh xe dẫn hướng (góc doãng):

Góc doãng (δ) được tạo bởi giữa mặt phẳng quay của bánh xe dẫn hướng với mặt phẳng thẳng đứng (hình vẽ 3.4)

δ

Hình 3.4 Góc doãng của bánh xe dẫn hướng Góc doãng ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại dưới tác động của trọng lượng máy kéo do các khe hở vμ sự biến dạng trong các chi tiết của trục trước Giảm cánh tay đòn của phản lực tiếp tuyến

đối với trục quay đứng, để lμm giảm tải trọng tác dụng lên dẫn động lái vμ giảm lực lên vμnh tay lái Giá trị góc nghiêng ngoμi bánh xe dẫn hướng lμ 2

độ

Góc nghiêng ngang của chốt chuyển hướng (trục đứng) (φ):

Khi trục đứng được đặt nghiêng ngang thì phản lực thẳng đứng của đất tác dụng lên trục trước của máy kéo sẽ được sử dụng để đảm bảo tính ổn định của các bánh xe dẫn hướng, bởi vì trên mặt đường cứng khi các bánh xe dẫn hướng bị lệch khỏi vị trí trung gian của chúng thì trục trước của xe sẽ được nâng lên Sơ đồ góc nghiêng ngang trục quay đứng được thể hiện trong hình

vẽ 3.5

Hình 3.5 Góc nghiêng trục quay đứng trong mặt phẳng ngang của máy kéo Nhờ độ nghiêng ngang của trục chuyển hướng mμ mô men do phản lực tiếp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe dẫn hướng sẽ giảm xuống, vì cánh tay đòn của nó được giảm đi Trị số của góc nghiêng ngang của trục

đứng máy kéo Bông Sen 20 lμ 9 độ

Góc nghiêng dọc của trục đứng:

Ngoμi góc nghiêng ngang, trục đứng còn được đặt nghiêng về phía sau

so với chiều chuyển động tiến của máy kéo (hình 3.6) Dưới tác dụng của lực

ly tâm khi xe vμo đường vòng, lực gió bên hoặc thμnh phần bên của trọng lực khi xe chạy trên mặt đường nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của các bánh xe với mặt đường sẽ xuất hiện các phản lực bên

γ

Hình 3.6 Góc nghiêng trục quay đứng trong mặt phẳng dọc của máy kéo

Khi quay vòng, lực bên sẽ tạo ra mô men có xu hướng lμm quay bánh

xe trở về vị trí trung gian ban đầu, khi đó người lái phải tạo ra một lực để khắc phục mô men nμy Trị số của góc γ của máy kéo Bông Sen 20 lμ 1 độ

Tóm lại, các góc nghiêng bánh xe dẫn hướng vμ góc nghiêng trục đứng,

độ chụm bánh xe dẫn hướng tạo ra các mô men ổn định, giúp bánh xe dẫn hướng trở về vị trí ban đầu sau khi ngừng quay vμnh tay lái

3.3.2 Xác định các chế độ tải trọng lên hệ thống lái

3.3.2.1 Các thông số đầu vμo vμ giả thiết của mô hình tính toán

Để xác định các chế độ tải trọng lên hệ thống lái ta tìm hiểu các thông

số kỹ thuật của máy kéo có liên quan đến bμi toán (bảng 3.1)

Bảng 3.1 Các thông số của máy kéo Bông Sen 20

+ Phía dưới trục trước

+ Phía dưới cầu sau

17 Góc nghiêng ngang chốt chuyển hướng (độ) 9

18 Góc nghiêng dọc của chốt chuyển hướng (độ) 1

- Bỏ qua các thμnh phần ma sát trong các khớp vμ trong hệ thống

- Không có ảnh hưởng của các phần tử đμn hồi (cao su, nhựa) trong hệ thống

- Lực tác dụng lên vμnh tay lái lμ không đổi trong quá trình quay vòng

- Tốc độ quay vμnh tay lái lμ đều trong quá trình quay vòng

- Cánh tay đòn lăn a (hình 3.7) của hai bên bánh xe lμ như nhau

3.3.2.2 Tải trọng tác dụng lên hệ thống lái

Mô men cản quay vòng của bánh xe dẫn hướng được xác định khi máy kéo quay vòng trên mặt đường đất khô có hệ số bám lớn Hệ thống lái chịu tải trọng nặng nề nhất khi máy kéo quay vòng với vận tốc xấp xỉ bằng không (coi như quay vòng tại chỗ), quay hết vμnh tay lái Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái khi máy kéo quay vòng tại chỗ được trình bμy trên hình 3.7

Hình 3.7 Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái khi máy kéo quay vòng tại chỗ

a Cánh tay đòn lăn; Y Lực bên; P f.Lực cản lăn; x Khoảng các từ trục bánh xe

đến điểm đặt lực Y; α Góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng khi đánh hết lái

M« men c¶n tæng céng g©y nªn ë mét b¸nh xe dÉn h−íng (M) khi quay vßng lμ: