[Luận văn]nghiên cứu một số tính chất ổn định hướng chuyển động của liên hợp máy kéo bánh hơi chuyển động trên dốc ngang

Luận văn, thạc sỹ, tiến sĩ, cao học, kinh tế, nông nghiệp

Bộ giáo dục và đào tạo

Trường đại học nông nghiệp i hà nội

Điều kiện cơ giới hoá nông nghiệp ở vùng đồi núi có những khó khăn, trước hết là địa hình phức tạp, độ dốc lớn và không đồng đều, đồng ruộng phân bố manh mún với kích thước lô thửa nhỏ, nhiều góc cạnh, đường xá đi lại rất khó khăn Ngoài đặc điểm về địa hình, vùng núi còn là vùng có cơ cấu cây trồng rất đa dạng, không thể cơ giới hoá trên diện tích rộng Do đặc điểm trên cần phải nghiên cứu thiết kế, cải tiến để có những loại máy riêng, phù hợp với điều kiện tự nhiên, tập quán sản xuất của vùng núi

Đối với các máy kéo làm việc trên đồi dốc, ngoài việc quan tâm đến tính năng kéo bám, tính ổn định lật đổ thì tính ổn định hướng chuyển động cũng rất cần được chú trọng Tính chất ổn định hướng chuyển động có ảnh hưởng quyết định đến năng suất, chất lượng các khâu công việc canh tác bằng máy

Những năm qua, vấn đề này đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Tuy nhiên ở nước ta hiện nay chưa có điều kiện trang bị các loại máy kéo chuyên dùng cho đồi dốc, vì vậy nghiên cứu cơ sở khoa học nhằm cải

tiến các máy kéo nông nghiệp để có thể làm việc trên đồi dốc là một hướng nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực

Xuất phát từ định hướng đó, chúng tôi chọn đề tài luận văn:

“Nghiên cứu một số tính chất ổn định hướng chuyển động của liên

hợp máy kéo bánh hơi chuyển động trên dốc ngang”

Mục đích nghiên cứu của đề tài là góp phần xây dựng cơ sở khoa học để tính toán, thiết kế cải tiến và lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý các loại máy kéo thông thường khi làm việc trên đất dốc

ở nước ta, một mặt do nền công nghiệp chế tạo máy nói chung và chế tạo máy kéo nói riêng chưa phát triển, mặt khác do khả năng về vốn đầu tư của các nông hộ còn rất hạn chế nên việc cải tiến các máy kéo nông nghiệp thông dụng ở đồng bằng để làm việc trên đất có độ dốc cao hơn vẫn là một phương án có tính khả thi Tuy nhiên, với các công việc đòi hỏi các máy kéo có công suất lớn hơn và có tính ổn định cao phải sử dụng các máy kéo chuyên dùng

Để giải quyết vấn đề trên, trước hết là phải có những đầu tư nghiên cứu lựa chọn loại máy kéo nông nghiệp có thể cải tiến được Sau đó cần nghiên cứu cơ sở khoa học để công tác cải tiến đạt hiệu quả, không đòi hỏi chi phí quá lớn và có thể thực hiện được trong điều kiện chế tạo ở nước ta hiện nay

1.2 Vài nét về tình hình sản xuất nông nghiệp ở vùng trung du [10],[13]

Điều kiện sản xuất nông lâm nghiệp ở vùng đồi núi có những đặc thù riêng, trước hết là địa hình phức tạp hơn nhiều so với đồng bằng: độ dốc mặt

đồng lớn và không đồng đều, có nơi góc dốc lớn hơn 30o; Đồng ruộng phân bố vụn vặt với kích thước lô thửa thường nhỏ và không vuông vắn; mặt đồng không bằng phẳng, đường xá đi lại rất khó khăn, thậm chí có nhiều khu không

có lối cho máy đi vào Đặc điểm lớn thứ hai là cơ cấu cây trồng rất đa dạng với các yêu cầu về cơ giới hoá cũng rất khác nhau, tính quy hoạch đồng ruộng còn rất thấp, cùng một khu hoặc ngay trên cùng một lô ruộng có thể trồng nhiều loại cây trồng khác nhau, cây lâm nghiệp xen lẫn cây nông nghiệp

Xét về điều kiện thực hiện cơ giới hóa, những đặc điểm trên là những nguyên nhân chính gây khó khăn cho việc thực hiện cơ giới hoá nông - lâm nghiệp ở vùng đồi núi

Máy kéo là nguồn động lực chính để thực hiện các khâu công nghệ sản xuất nông lâm nghiệp, phải hoạt động trong những điều kiện rất khó khăn, phức tạp, đặc biệt là đối với các máy kéo lâm nghiệp vì hầu hết các vùng đất lâm nghiệp thường phân bố ở độ dốc cao hơn, ít hoặc chưa được cải tạo Do vậy đòi hỏi các loại máy kéo dùng cho vùng đồi núi nói chung và cho vùng sản xuất lâm nghiệp nói riêng phải có tính ổn định cao,tính năng kéo bám tốt

Để đáp ứng yêu cầu cơ giới hóa vùng đất dốc, nhiều nước công nghiệp phát triển đã chế tạo ra các loại máy kéo chuyên dùng có tính an toàn cao, khả năng kéo bám tốt nhờ đó nâng cao được hiệu quả sử dụng một cách rõ rệt Tuy nhiên, các loại máy này thường rất đắt tiền Vì vậy, hướng cải tiến các máy kéo nông nghiệp thông dụng cho đồng bằng để đáp ứng được một phần nào các công việc cơ giới hóa trên vùng đất dốc nông lâm nghiệp vẫn được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới

ở nước ta, một mặt do nền công nghiệp chế tạo máy nói chung và chế tạo máy kéo nói riêng chưa phát triển, mặt khác do khả năng về vốn đầu tư của các nông hộ còn rất hạn chế nên việc cải tiến các máy kéo nông nghiệp thông dụng ở đồng bằng để làm việc trên đất có độ dốc cao hơn vẫn là một

phương án có tính khả thi cao Tuy nhiên, với các công việc đòi hỏi các máy kéo có công suất lớn và có tính ổn định cao phải sử dụng các máy kéo chuyên dùng

Một lý do khác là trong những năm gần đây, mô hình sản xuất nông lâm kết hợp đã phát huy tốt cả về hiệu quả sử dụng đất và sử dụng nhân lực, góp phần tích cực phát triển kinh tế xã hội ở vùng trung du và miền núi Để khai thác tốt hơn các máy kéo nông nghiệp ở vùng này, nhất là trong những

“thời gian nông nhàn” cần tìm ra những biện pháp mở rộng phạm vi hoạt động của các máy kéo bằng cách cải tiến kỹ thuật hoặc tạo ra thêm các việc làm cho các liên hợp máy kéo

Để giải quyết những vấn đề trên, trước hết là phải có những đầu tư nghiên cứu lựa chọn loại máy kéo nông nghiệp có thể cải tiến được chừng mực nhất định và công việc cải tiến không đòi hỏi chi phí quá lớn và có thể thực hiện được trong điều kiện chế tạo ở nước ta hiện nay

1.3 Vài nét về tình hình phát triển máy kéo đồi dốc trên thế giới và trong nước [11], [13], [17]

1.3.1 Về hệ thống máy kéo đồi dốc ở các nước phát triển

Đối với nhiều nước phát triển, việc nghiên cứu máy kéo chuyên làm việc trên đồi dốc đã mang tính hệ thống và đạt nhiều thành tựu, từ nghiên cứu cơ bản đến công nghệ chế tạo Trong thực tế đã xuất hiện nhiều loại máy kéo

đồi dốc có kết cấu khác nhau

Phổ biến nhất là các loại máy kéo bánh có khung thăng bằng, hoàn thiện hơn là loại máy kéo có cả khung và cả hệ thống di động luôn giữ thăng bằng theo phương thẳng đứng (hình 1.1) Nhờ kết cấu đặc biệt như vậy, tính

ổn định ngang, tính năng lái và tính năng kéo bám tốt hơn hẳn các loại máy kéo thông thường Những loại máy kéo này có thể làm việc có hiệu quả ở

Hình 1.1 Một số loại máy kéo đồi dốc có khung tự cân bằng

Xu hướng chủ yếu cải tiến các loại máy kéo thông thường, có công dụng chung để phục vụ cơ giới hoá vùng đồi bao gồm:

- Hạ thấp trọng tâm máy kéo (hình 1.2,a);

cản máy công tác thay đổi trong phạm vi rộng và rất ngẫu nhiên, tăng giảm

đột ngột khiến cho người lái khó đoán trước được và khó có thể điều chỉnh kịp thời cho phù hợp, nhiều khi còn gây nguy hiểm cho sự an toàn thiết bị Nếu dùng truyền động thuỷ lực (côn thuỷ lực, hộp số thuỷ lực hoặc các bộ phận an toàn thuỷ lực…) sẽ có khả năng phát huy được công suất động cơ tốt hơn, giảm được tải trọng động, tránh được quá tải cho các chi tiết trong hệ thống truyền lực, an toàn cho các bộ phận làm việc, giảm thời gian dừng máy để sang số, người lái đỡ căng thẳng thần kinh trong quá trình điều khiển máy… Những ưu điểm đó góp phần nâng cao năng suất và chất lượng công việc rất

đáng kể Chính vì vậy xu thế chung là sử dụng ngày càng phổ biến các máy kéo có hệ thống truyền động thuỷ lực cho các máy kéo đồi dốc

b) a)

c)

e)d)

Hình 1.2 Một số phương án cải tiến máy kéo để sử dụng trên đồi dốc[17]

ở các vùng đất độ dốc cao, chủ yếu sử dụng máy kéo xích hoặc các máy kéo bánh chuyên dùng cho vùng đồi

Đối với các nước chậm phát triển hoặc đang phát triển, việc trang bị một hệ thống máy kéo cho quốc gia của mình chủ yếu là theo con đường nhập khẩu Tuy nhiên do hạn chế về vốn, để tiết kiệm vốn và đồng thời để kích

thích, tạo điều kiện cho công nghiệp trong nước phát triển, nhiều nước đang phát triển cũng đã hình thành và phát triển ngành chế tạo máy kéo

1.3.2 Tình hình phát triển máy kéo đồi dốc ở Việt nam

Công tác nghiên cứu, thiết kế, hế tạo máy kéo ở nước ta bắt đầu khá sớm, từ năm 1962 đã nghiên cứu thiết kế chế tạo và thử nghiệm loại máy kéo MTZ-7M (lấy tên là "Tháng Tám") Tiếp theo đó, liên tục đã có nhiều chương trình nghiên cứu khoa học cấp nhà nước về chế tạo máy kéo nhưng cho đến nay chưa có mẫu máy kéo lớn nào được sản xuất chấp nhận Nguyên nhân chính là chúng ta chưa có những hệ thống máy móc thiết bị hiện đại đáp ứng

được yêu cầu chế tạo các loại máy có kết cấu phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao, chưa có cả công nghệ hợp lý hoặc tiên tiến và chưa có cả những kinh nghiệm thiết kế… Có thể nói sự phát triển của ngành chế tạo máy kéo ở nước

ta vẫn đang ở thời kỳ nghiên cứu thăm dò

Trong thời kỳ bao cấp, miền Bắc chủ yếu nhập các loại máy kéo từ các nước Liên Xô, Trung Quốc và các nước Đông Âu, trong đó số lượng máy kéo nhập từ Liên Xô chiếm nhiều nhất Về chất lượng, qua thực tế sử dụng nhiều năm đã khẳng định loại máy kéo bánh MTZ-50/80 và loại máy kéo xích DT-

75 do Liên Xô chế tạo là phù hợp với điều kiện sản xuất ở nước ta thời kỳ đó

Sau nghị quyết 10 của Bộ Chính trị, ruộng đất được giao cho nông dân

sử dụng lâu dài, kích thước ruộng bị thu hẹp, manh mún, các máy kéo lớn không phát huy được hiệu quả sử dụng và thay vào đó là các loại máy kéo công suất nhỏ nhập từ Trung Quốc, Nhật bản hoặc chế tạo trong nước

Các máy kéo được nhập ồ ạt từ nước ngoài không được quản lý về chất lượng và cũng không có những chỉ dẫn cần thiết của các cơ quan khoa học Hậu quả của việc trang bị máy móc thiếu những căn cứ khoa học cần thiết dẫn

đến nhiều chủ máy bị phá sản hoặc hiệu quả sử dụng rất thấp, chưa thật sự có

Riêng về hệ thống máy kéo đồi dốc, có thể nói hầu như chưa có ở nước

ta Phần lớn các công việc cơ giới hóa bằng máy trên đất dốc hiện vẫn sử dụng các loại máy kéo thông thường Điều đó đã hạn chế rất nhiều đến các chỉ tiêu làm việc của máy kéo cũng như độ an toàn cho người sử dụng máy Để giải quyết vấn đề này, nhiều cơ quan khoa học và nhiều nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu cải tiến các máy kéo thông thường hoặc các máy kéo nông nghiệp thiết kế cho đồng bằng nhằm mục đích sử dụng trên đất dốc Tuy nhiên cho

đến nay, theo các tài liệu đã công bố thì lĩnh vực này chưa đạt được nhiều kết quả cho lắm

1.4 Khái quát chung về tính ổn định của máy kéo khi làm việc trên dốc nghiêng ngang

Khác với các máy kéo đồng bằng, chỉ tiêu kéo bám được xem là quan trọng nhất thì đối với các loại máy kéo đồi dốc người ta thường phải quan tâm nhiều hơn đến tính ổn định, bao gồm tính ổn định theo điều kiện lật đổ và tính

ổn định hướng chuyển động

Tính ổn định của máy kéo là khả năng đảm bảo giữ được quỹ đạo chuyển động theo yêu cầu trong mọi điều kiện khác nhau Tùy thuộc vào điều kiện sử dụng, máy kéo có thể đứng yên, chuyển động trên đường dốc (dốc

nghiêng dọc hoặc dốc nghiêng ngang), có thể quay vòng hoặc phanh ở các loại đường khác nhau Trong những điều kiện chuyển động phức tạp như vậy, máy kéo cần phải giữ được quỹ đạo chuyển động của nó sao cho không bị lật

đổ, không bị trượt hoặc máy kéo chỉ bị xoay lệch trong giới hạn cho phép để

đảm bảo cho chúng chuyển động an toàn và đúng hướng Căn cứ theo nhiệm

vụ nghiên cứu, dưới đây chỉ trình bày khái quát về tính ổn định của máy kéo bánh khi chuyển động trên dốc nghiêng ngang

1.4.1 Tính ổn định ngang của máy kéo bánh hơi khi chuyển

động thẳng trên đường nghiêng ngang

Hình 1.3 trình bày sơ đồ các lực và mô men tác động lên ô tô máy kéo bánh khi chuyển động trên đường nghiêng ngang không kéo moóc

Hình 1.3 Sơ đồ các lực và mô men tác dụng lên máy kéo khi chuyển động thẳng trên dốc nghiêng ngang

Giả thiết vết của bánh xe trước và sau trùng nhau, trọng tâm của máy nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc, lực và mô men tác dụng lên máy kéo gồm có:

G - trọng lượng của máy kéo

Mj - mô men của các lực quán tính tiếp tuyến tác dụng trong mặt phẳng ngang khi máy kéo chuyển động không ổn định

Y', Y'' - các phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe bên dưới

và bên trên dốc

α - góc nghiêng ngang của dốc

Z', Z'' - các phản lực ngang tác dụng lên bánh xe bên dưới và bên trên dốc

Dưới tác dụng của các lực và mô men, khi góc α tăng dần tới góc giới hạn, máy bị lật quanh trục A (A là giao tuyến của mặt phẳng thẳng đứng qua trục bánh xe bên dưới dốc và mặt đường) Lúc đó: Y'' = 0

sincos

2

B

M Gh

B G

αα

(1.1)

ở đây coi Mj ≈ 0 vì trị số nhỏ có thể bỏ qua, máy không kéo moóc nên

Pm = 0 Vì vậy xác định được góc giới hạn lật đổ khi máy kéo chuyển động trên đường nghiêng ngang:

g

d

h

B tg

2

=

Trong đó: αd- góc dốc giới hạn khi máy kéo bị lật đổ

Khi chất lượng bám của bánh xe với đường kém, máy có thể bị trượt khi chuyển động trên đường nghiêng ngang Để xác định góc giới hạn khi máy bị trượt, có phương trình:

Trong đó: αϕ- góc dốc giới hạn khi máy kéo bị trượt

ϕy - hệ số bám ngang giữa bánh xe và đường

mà máy bị lật đổ sẽ là:

g t

h

B tg

1.4.2 Tính ổn định động ngang của máy kéo bánh hơi khi

chuyển động quay vòng trên đường nghiêng ngang

Hình 1.4 trình bày sơ đồ các lực và mô men tác động lên ô tô máy kéo

bánh khi chuyển động vòng trên đường nghiêng ngang

Hình 1.4 Sơ đồ lực và mô men tác động lên máy kéo khi chuyển động vòng trên

đường nghiêng ngang

a) Sơ đồ quay vòng; b) Sơ đồ lực tác dụng

a) Theo điều kiện lật đổ

Khi máy kéo quay vòng, xem như máy đang chuyển động quanh sườn

đồi, ngoài các lực đã trình bày ở trên, máy kéo còn chịu tác dụng của lực ly

tâm Pj đặt tại trọng tâm của máy và lực kéo Pm Trường hợp này coi phương của lực kéo tác dụng theo phương nằm ngang Các lực Pj và Pm đều phân ra 2 thành phần do góc nghiêng ngang α Khi góc α tăng dần, đồng thời dưới tác dụng của lực Pj, máy sẽ bị lật đổ quanh mặt phẳng đi qua trục O1(là giao tuyến giữa mặt đường và mặt phẳng thẳng góc qua trục bánh xe bên dưới dốc) ứng với vận tốc giới hạn và hợp lực Y'' = 0

g

d d

m m d

g d n

B h

G

gR

B h

P h

B G v

αα

αα

αα

sin2cos

sin2cos

sincos

g

d g

d

h G

gR h

B G v

αα

αα

sin2cos

sincos

d g

d d

g

d g

d n

tg h B

tg h

B gR v

B h

h

B gR v

n

αα

αα

αα

212

sin2cos

sincos

Trong đó: α - góc giới hạn khi máy kéo quay vòng bị lật đổ d

R- bán kính quay vòng của xe

v - vận tốc chuyển động quay vòng (m/s)

vn - vận tốc giới hạn (hay vận tốc nguy hiểm)

g - gia tốc trọng trường

Nếu hướng nghiêng của đường cùng phía với trục quay vòng thì vận tốc nguy hiểm khi máy bị lật đổ như sau:

d g

d g

n

tg h B

tg h

B gR v

α

α

21

b) Theo điều kiện bị trượt bên

Khi quay vòng trên đường nghiêng ngang, máy có thể bị trượt bên, dưới tác dụng của thành phần lực Gsinα và Pjcosα do điều kiện bám ngang của bánh xe và đường không đảm bảo

=+

ϕ ϕ

ϕ ϕ

ϕ

αϕ

αϕ

αϕα

αα

ϕ

tg

tg gR

v

gR v

y y

y y

1

sin cos

sin cos

(1.14) Nếu hướng nghiêng của đường cùng phía với trục quay vòng thì vận tốc giới hạn khi máy bị trượt bên:

tg

tg gR

Qua các công thức được trình bày ở trên, có thể nhận xét rằng góc dốc giới hạn và vận tốc nguy hiểm mà tại đó máy kéo bị lật đổ hoặc bị trượt bên khi chuyển động trên đường ngang phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm, bán kính quay vòng và hệ số bám ngang của bánh xe với đường

Ngoài ra khi máy kéo chuyển động còn bị mất ổn định ngang do ảnh

h-ưởng của các yếu tố khác như lực gió ngang, do đường mấp mô và do phanh trên đường trơn

Hình 1.5 Sơ đồ lực tác

dụng lên bánh xe máy kéo

chịu lực ngang

zTrên hình (1.5), R là hợp lực của lực kéo tiếp tuyến Pk và lực ngang Z (phản lực ngang Z do lực ngang Py) Hợp lực R có điểm đặt là điểm tiếp xúc giữa bánh xe và đường qua trục bánh xe và được xác định theo công thức:

R= P k2 +Z2 (1.17) Theo điều kiện bám: R = Rmax = ϕGb và phản lực ngang cũng đạt giá trị cực đại Z = Zmax

Thay giá trị Zmax và Rmax vào công thức (1.17) nhận được:

max max R P k G b P k

Theo công thức (1.18) khi lực kéo Pk càng lớn thì Z càng nhỏ Khi lực kéo Pk hoặc lực phanh Pp đạt đến giới hạn lực bám thì Zmax = 0 Do đó chỉ cần một lực ngang rất nhỏ tác dụng lên bánh xe thì nó bắt đầu trượt Sự trượt này

sẽ dẫn đến hiện tượng quay vòng thiếu (khi bánh xe trước xảy ra sự trượt) hoặc

quay vòng thừa (khi bánh xe sau bị trượt) Hiện tượng quay vòng thừa rất nguy hiểm trong quá trình chuyển động của máy kéo khi có lực ngang tác dụng

1.5 Nhận xét chung

- Trên thế giới đã chế tạo ra nhiều loại máy kéo chuyên dùng cho vùng

đồi núi với tính năng kỹ thuật đáp ứng cao các yêu cầu cơ giới hoá sản xuất nông–lâm nghiệp trên đất dốc Song do giá thành cao nên chưa thể áp dụng phổ biến ở nước ta

- Tình trạng phát triển của ngành chế tạo máy kéo ở nước ta rất chậm và trong nhiều năm tới chưa thể chế tạo được các máy kéo lớn, có chất lượng kỹ thuật cao đáp ứng được yêu cầu cơ giới hoá sản xuất nông–lâm nghiệp

- Phương án cải tiến các máy kéo nông nghiệp thông thường để tăng khả năng làm việc trên đất nông–lâm nghiệp có độ dốc đến 200 vẫn đang được

sử dụng ở nhiều nước trên thế giới và có thể áp dụng có hiệu quả trong điều kiện ở Việt Nam

- Điều kiện kinh tế của các nông hộ vùng trung du và miền núi còn nhiều hạn chế, qui mô các trang trại nông–lâm nghiệp còn nhỏ Do đó trang bị loại máy kéo công suất cỡ trung (khoảng 30- 35 mã lực) là phù hợp

- Một trong những yêu cầu đối với máy kéo đồi dốc phải có tính ổn

định và an toàn chuyển động Đây là bài toán phức tạp, do đó cần phải nghiên cứu cả về lý thuyết lẫn thực nghiệm, tiệm cận dần đến bài toán thực

Từ những tổng quan trên,đề tài đã đặt ra mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu là:

Mục tiêu nghiên cứu :

xây dựng được mô hình toán nghiên cứu tính ổn định hướng chuyển

động của máy kéo khi làm việc trên dốc ngang, khảo sát ảnh hưởng của một

số yếu tố đến tính ổn định chuyển động làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế

cải tiến hoặc lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý các liên hợp máy kéo trên vùng

đất dốc

Nhiệm vụ nghiên cứu:

1- Xây dựng mô hình toán nghiên cứu tính ổn định hướng chuyển động trên dốc ngang

2- Xây dựng thuật giải và chương trình để giải bài toán mô hình

3- Khảo sát trên máy vi tính một số yếu tố kết cấu và độ dốc đến tính

ổn định hướng chuyển động của máy kéo

Chương 2

Một số cơ sở lý thuyết về tính ổn định hướng chuyển động của máy kéo trên dốc ngang

2.1 Khái quát chung về chuyển động lệch của máy kéo trên dốc ngang [17], [22], [23]

Khi liên hợp máy làm việc trên mặt phẳng ngang thì trọng tâm của máy

so với bề mặt đồng không thay đổi, các phản lực trên các bánh xe máy kéo cũng như trên bánh tựa đồng của máy nông nghiệp cũng không đổi Kết quả

là, tính ổn định chuyển động thẳng được bảo toàn và điều kiện làm việc của người lái là thuận lợi nhất Các chỉ tiêu kéo bám đạt giá trị cao nhất và chi phí nhiên liệu là nhỏ nhất

Trong thực tế, không thể có mặt phẳng tuyệt đối trên mặt đồng mà thường lồi lõm và không bằng phẳng khi đó khung máy kéo sẽ bị nghiêng đi một một góc nào đó Góc nghiêng này thay đổi phụ thuộc vào độ lồi lõm ∆h của đường cày và bề rộng vết bánh của máy kéo (hình 2.1,a):

ξ1= arctg(∆h / B) (2.1)

Thường ∆h << B nên góc nghiêng ξ1 nhỏ đến mức không gây ảnh hưởng

đến đặc tính chuyển động của máy

Theo khả năng giữ thăng bằng của khung máy kéo, các máy kéo đồi dốc có thể phân thành 2 loại :

1) Máy kéo có khung tự giữ được trạng thái thăng bằng trên dốc ngang, gọi tắt là máy kéo có khung thăng bằng ;

2) Máy kéo cải tiến từ máy kéo đồng bằng bằng cách hạ thấp trọng tâm

và tăng bề rộng, gọi tắt là các máy kéo thông thường

Trước hết xét sự chuyển động của máy kéo thông thường trên dốc ngang Trục bánh xe máy kéo nghiêng so với mặt phẳng ngang một góc khác

Ш)/ B (2.2) Trong đó: h’Шvà h”

Ш là biến dạng của bánh dưới và bánh trên dốc

a)

b)

c)

Hình 2.1 Xác định góc nghiêng của trục bánh máy kéo trên dốc ngang

a Khi máy kéo chuyển động trên bề mặt cứng

b Khi bánh trên dốc của máy kéo nằm trong rãnh cày

c Khi bánh dưới dốc của máy kéo nằm trong rãnh cày

Đối với các máy kéo thông thường, khi tăng bề rộng vết bánh thì ảnh hưởng của biến dạng lốp sẽ giảm và sẽ làm giảm góc nghiêng thêm β Góc nghiêng thêm của trục bánh máy kéo sẽ thay đổi đáng kể khi máy kéo chuyển

động trên mặt luống cày lồi lõm: nếu các bánh trên nằm trong rãnh cày (hình 2.1,b) thì góc nghiêng của trục máy kéo giảm đi so với góc nghiêng của dốc Góc nghiêng thêm phụ thuộc vào độ sâu của rãnh cày:

γ’ = arcsin(h/B) (2.3) Trong đó: h là độ sâu của rãnh cày

Tổng góc nghiêng của trục máy kéo trên dốc θz được tính theo góc dốc α, góc nghiêng thêm β do biến dạng khác nhau giữa các bánh trên và các bánh dưới

và góc nghiêng thêm γ’ do độ sâu của rãnh cày:

θz= α + β ± γ' (2.4) Trong công thức (2.4) dấu (-) được lấy khi cày lật đất lên phía trên dốc, lấy dấu (+) khi cày lật đất xuống phía dưới dốc

Thay các giá trị của góc β và γ’ từ các công thức (2.2) và (2.3) vào (2.4)

ta có: θ = α + arctg[(h’

Ш- h”

Ш)/B] ± arcsin(h/B) (2.5) (độ)

được giảm xuống khi máy kéo cày lật đất lên phía trên dốc (hình 2.2)

Chuyển động phức tạp nhất của máy kéo trên dốc là khi quay vòng, khi

đó tải trọng trên các bánh xe của máy kéo sẽ thay đổi Độ cong của quỹ đạo chuyển động tùy thuộc vào bán kính quay vòng và hướng vòng lên trên hay xuống dưới dốc Bán kính quay vòng trên dốc cần đảm bảo an toàn chuyển

động Không được phép hãm phanh các bánh phía trong đường vòng khi chuyển động ở góc dốc giới hạn (xem mục 1.4.2)

Khi máy kéo chuyển động ngang dốc sẽ xuất hiện chuyển động lệch và máy kéo tự đi xuống phía chân dốc Ngay cả khi không xoay bánh lái liên hợp máy vẫn đi xuống dốc do trượt ngang Độ chuyển động lệch sẽ tăng lên khi tăng góc dốc và chiều dài đường chạy Chuyển động lệch được đặc trưng bởi góc lệch ρ của trục dọc máy kéo và độ dịch chuyển l của bánh chủ động khỏi

vị trí ban đầu Thông thường cả các bánh trước và các bánh sau đều bị trượt Mức độ trượt chủ yếu phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất, góc dốc và tải trọng trên các bánh xe Độ chuyển động lệch của máy kéo tăng khi độ trượt của các bánh xe tăng

Khi chuyển động trên dốc, tải trọng trên các bánh sau là lớn nhất do một phần trọng lượng máy nông nghiệp phân bố lên, do đó lớp đất dưới bánh

xe sẽ bị phá hủy nhiều hơn Sự trượt xuống dốc của các bánh sau nhiều hơn so với các bánh trước, khi đó trục dọc của máy sẽ bị xoay lên phía trên dốc Trị

số độ trượt sẽ không đổi đối với cùng một góc dốc và phụ thuộc vào độ bám của bánh xe với đất và thành phần trọng lượng Gsinα

Có hàng loạt nguyên nhân ảnh hưởng đến tính ổn định chuyển động thẳng của máy kéo và sự ảnh hưởng đó được đánh giá thông qua góc chuyển

động lệch và độ dịch chuyển của máy so với phương ban đầu

Đối với các máy kéo có khung thăng bằng, phương trọng lực luôn trùng với mặt phẳng dọc của khung nên sẽ loại trừ được ảnh hưởng của độ dốc, độ không bằng phẳng của mặt đồng, sự chênh lệch về áp suất các bánh xe phía trên và phía dưới dốc

Như vậy, đối với cả hai loại máy kéo làm việc trên dốc đều vừa có sự chuyển động lệch bên, vừa có sự trượt xuống phía dưới dốc (hình 2.3)

Hình 2.3 Chuyển động của máy kéo theo đường xiên

θx = arcsin (sinαsinρ ) (2.6)

Từ công thức (2.6) thấy rằng khi ρ= 0 thì sinθx = 0 và θx = 0

Máy kéo sẽ dịch chuyển xuống dốc một đoạn là:

l = s sinθx/(sinαcosρ) (2.7)

ở đây s là độ dài của quãng đường đi được theo phương định trước Góc nghiêng θz của trục dọc máy kéo phụ thuộc vào góc chuyển động lệch bên ρ và góc dốc α , được thể hiện trên hình 2.4

(độ)

(độ)

Hình 2.4

ảnh hưởng của góc dốc tới góc nghiêng trục dọc và góc lệch bên của máy kéo

Khi máy kéo chuyển động lệch lên phía trên dốc thì góc nghiêng của

trục dọc máy kéo và độ dịch ngang của nó được xác định theo công thức (2.6)

và (2.7) Trong trường hợp này trục dọc của máy bị nghiêng lên trên (hình 2.5)

Khi máy kéo chuyển động theo đường xiên thì góc dốc ngang sẽ thay đổi:

α’ = arcsin (sinαcosρ) Qua đó cho thấy khi ρ = 0 thì cosρ =1 và sinα’ = sinα , dẫn đến α’=α

Trong chuyển động lệch bên sẽ xuất hiện 3 thành phần của trọng lượng

tương ứng với 3 phương x, y, z

Thành phần ngang của trọng lượng có thể tác dụng theo cùng chiều

hoặc ngược chiều chuyển động và được xác định theo công thức:

GY= Gcosθxcosα’= Gcos[arcsin(sinαsinρ)]cos[arcsin(sinαcosρ)]

Hình 2.5

Sơ đồ xác định các

thành phần trọng lượng

khi máy kéo chuyển

động theo đường xiên

C

Trong đó: ϕα là hệ số bám của máy kéo trên dốc

Đối với loại máy kéo thông thường, lực kéo tiếp tuyến phụ thuộc vào

sự phân bố lại trọng lượng trên các bánh trên và dưới dốc Hệ số phân bố lại trọng lượng được tính như sau:

λα=Y”K/ Y’K (2.8) Khi máy kéo chuyển động ngang dốc không có sự lệch bên:

Trong các công thức (2.9), khi tính Y’K sẽ lấy dấu (+) nếu trọng tâm phân bố phía dưới mặt phẳng đối xứng dọc của máy kéo, lấy dấu (-) khi phân

bố ở phía trên Ngược lại khi tính Y”K sẽ lấy dấu (ư) nếu trọng tâm phân bố phía dưới mặt phẳng đối xứng dọc của máy kéo, lấy dấu (+) khi phân bố ở phía trên Khi đó:

λα = ( )

( e) htg z z

tg h e B

.5

,0

Sự phân phối lại trọng lượng trên các bánh xe chủ động phụ thuộc vào

vị trí trọng tâm, bề rộng vết bánh xe và góc nghiêng ngang của trục

2.2 Tính ổn định chuyển động thẳng của liên hợp máy kéo bánh hơi trên dốc ngang

2.2.1 Khái niệm về ổn định hướng chuyển động thẳng

Tính ổn định chuyển động thẳng của liên hợp máy trên dốc ảnh hưởng

đến các yêu cầu kỹ thuật nông học và chất lượng các công việc canh tác bằng máy Nếu máy có tính ổn định chuyển động thẳng tốt thì sẽ nâng cao chất lượng và năng suất khi chăm sóc giữa hàng cây Trong trường hợp này sẽ giúp người lái ít phải thực hiện các thao tác điều khiển máy hơn

Máy kéo, với tư cách là phần tử chủ động của liên hợp máy có 6 bậc tự

do [8], [12], [23] Nó có thể thực hiện dịch chuyển và xoay tương đối theo một trong ba trục của hệ tọa độ đặt vào trọng tâm máy kéo Ngoài ra các máy nông nghiệp liên kết với máy kéo cũng có không ít hơn ba bậc tự do phụ nữa ảnh hưởng của tất cả các dạng chuyển động của máy kéo và máy nông nghiệp liên kết với nó đến chất lượng làm việc là không giống nhau

Sự phá hủy tính chất ổn định chuyển động theo hướng định trước có ảnh hưởng đến chất lượng làm đất, độ đồng đều hành trình của các bộ phận làm việc, quá trình phân chia hạt gieo cũng như điều kiện chăm sóc cây trồng

Sự mất ổn định hướng chuyển động sẽ gây ra sự tác động không đều của bộ phận làm việc với đất, làm cho sự phân phối hạt gieo không đều theo diện tích

Kể cả máy kéo thông thường cũng như máy kéo có khung cân bằng, tính ổn định chuyển động theo hướng đã định có ảnh hưởng đặc biệt đến các chỉ tiêu của quá trình công nghệ

Nói về tính ổn định chuyển động theo hướng xác định, trước hết cần phải hiểu đó là khả năng tự duy trì hướng chuyển động của liên hợp máy không có sự tác động của người lái vào cơ cấu lái Tính ổn định hướng chuyển

động phụ thuộc vào các thông số kết cấu của liên hợp máy, loại công việc thực hiện, tính chất cơ lý của đất, trắc diện mặt đồng,

Một trong những yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến tính ổn định hướng chuyển động của liên hợp máy kéo bánh trên dốc là sự chuyển động lệch bên của các bánh xe đàn hồi của máy kéo Dưới tác động của các lực bên, lốp xe

bị biến dạng theo hướng ngang, khi đó véc tơ vận tốc sẽ lệch khỏi mặt phẳng vành bánh xe Ngoài ra, loại liên hợp máy và phương pháp điều chỉnh chiều sâu làm đất cũng ảnh hưởng đến tính ổn định hướng chuyển động

Tùy theo phương pháp điều chỉnh lực ở thời điểm nâng cày, dưới tác

động của lực quán tính và trọng lượng đất sẽ tạo ra một lực cản đáng kể, lực này có thể gây mất phản lực pháp tuyến ở các bánh xe trước và làm cho máy kéo bị trượt trên dốc Sử dụng các máy nông nghiệp móc sẽ giảm được sự trượt và sự tự quay vòng của máy kéo trên dốc, đồng thời cũng tao ra mô men cản chống lại mô men xoay

Sự xoay lệch liên hợp máy khỏi hướng đã định dẫn đến tăng chi phí công suất và chi phí nhiên liệu

2.2.2 Mô men xoay lệch liên hợp máy kéo bánh khi làm việc trên dốc ngang

Tính ổn định chuyển động theo hướng xác định sẽ bị phá hủy dưới tác

động của mô men xoay lệch xuất hiện do thành phần bên của trọng lượng, do

sự khác nhau của lực cản lăn giữa các bánh xe trên dốc và dưới dốc, sự lệch phương lực kéo so với mặt phẳng đối xứng dọc của máy kéo và hàng loạt nguyên nhân khác nữa Mô men xoay lệch phụ thuộc vào phương pháp treo và trọng lượng của máy nông nghiệp cũng như đặc điểm kết cấu của chúng Máy nông nghiệp treo thường tăng tải cho các bánh chủ động sau của máy kéo, khi

đó thành phần bên của trọng lượng sẽ làm giảm mô men xoay lệch

Mô men chống lại chuyển động lệch Mfyb (ngược chiều với mô men xoay lệch Motk) được xác định bởi cơ lý tính của đất

Mô men xoay lệch phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng của máy kéo

và tùy thuộc nó có cầu chủ động trước hay không, loại vi sai đơn giản hay tự gài, bề rộng vết bánh

Đối với máy kéo thông thường, không khóa vi sai, lực kéo tiếp tuyến

được phân chia như nhau trên mỗi bánh xe:

Sau đây sẽ xác định mô men xoay lệch của loại máy kéo thông thường Sơ đồ lực và các mô men tác động lên máy kéo bánh hơi được thể hiện trên hình 2.6 Ngoài các lực trong vùng tiếp xúc của bánh xe với đường còn có thành phần bên của trọng lượng G sinθz và mô men chống chuyển động lệch MfyB

Ta biểu diễn các điều kiện cân bằng của máy kéo so với trục thẳng đứng đi qua 0’ và 0” của các bánh xe chủ động Ta có phương trình mô men sau đây:

+(P’

fn- P”

fn) 2

B

Sự khác nhau về vị trí của lực cản lăn của các bánh trước và các bánh sau, cộng với thành phần bên của trọng lượng là nguyên nhân gây ra mô men xoay lệch máy kéo Giả thiết rằng:

B

Mô men xoay lệch khi máy kéo liên hợp với các máy nông nghiệp treo:

M0TK= Gsinθza+(1-λα)(P’fk+ P’

fп)2

B

- Qsinθza1Trong đó a1 là khoảng cách từ trọng tâm máy nông nghiệp tới cầu sau

Khi làm đất bằng liên hợp máy treo (hình 2.7), phương lực kéo có thể dịch xuống phía dưới dốc và mô men xoay lệch tăng thêm trị số Pkpc Nếu lực kéo nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc của máy kéo thì nó không gây ảnh hưởng gì đến mô men xoay lệch Sự dịch chuyển phương lực kéo lên phía trên dốc cho phép bù hoặc giảm mô men xoay lệch, bởi vì trong trường hợp này:

M0TK= Gsinθza +(1-λα)(P’fk+ P’

fп) 2

B

- Qsinθa1- Pkpc

b)a)

Hình 2.7 Sơ đồ các lực tác dụng lên liên hợp máy kéo chuyển động trên dốc

aư với máy nông nghiệp treo; bư với máy nông nghiệp móc

Với sự tăng trọng lượng máy nông nghiệp sẽ làm giảm mô men xoay lệch của cầu trước và tăng mô men xoay lệch cầu sau, dẫn đến hiện tượng trượt của liên hợp máy Khi sử dụng các máy nông nghiệp móc (hình 2.7), ngoài thành phần ngang của trọng lương Qsinα và lực kéo Pkp , còn có lực cản lăn của các bánh xe tựa đồng Mô men xoay lệch sẽ là:

M0TK= Gsin θza+(1-λα)( P’fk+ P’

fп)2

động thẳng đều của máy kéo khi có khóa vi sai loại đơn giản không tự gài chỉ phụ thuộc vào các phản lực trượt của các bánh trước và các bánh sau Nếu tổng hợp tất cả các phản lực trượt của tất cả các bánh của máy kéo thành một lực thì mô men xoay lệch sẽ là:

M0TK= Gsin θza + Pfα

) 1 (

) 1 ( α

αλ

λ+

ư 2

B

Tương tự ta xác định được mô men xoay lệch của máy kéo có khóa vi sai loại tự gài Các lực kéo tiếp tuyến của các bánh trước và các bánh sau theo dốc không bằng nhau, vì mỗi bánh tạo ra một lực kéo tương ứng bởi sự tác

động của nó với đất Lực kéo tiếp tuyến tổng hợp lên máy kéo là:

PKα = (ϕ'α+λαϕ"α)Y’ (2.12) Trong đó ϕ'α và ϕ”

α là các hệ số bám của các bánh dưới và trên dốc Khi khóa vi sai cầu sau của máy kéo thì mô men xoay lệch giảm xuống

M0TK= Gsin θza + Pf cyM

2

B

) 1 (

) 1 ( α

αλ

λ+

độ chuyển động lệch phụ thuộc vào các thành phản lực ngang

Do vậy, để xác định sự lệch bên của liên hợp máy ta cần phải xác định các phản lực ngang tổng hợp tác dụng lên các bánh trước và các bánh sau của liên hợp máy khi chuyển động trên dốc, cụ thể là:

ZαΠ = Z’αΠ + Z”αΠ ; ZαK = Z’αK + Z”αK Khi chuyển động thẳng đều trên mặt phẳng ngang và lực kéo đặt trong

mặt phẳng đối xứng dọc của máy kéo thí không xuất hiện các thành phần lực ngang ZαΠvà ZαK Khi máy kéo chuyển động thẳng trên sườn dốc sẽ xuất hiện thành phần ngang của trọng lượng Gsinα Các phản pháp tuyến và phản lực ngang tác dụng lên các bánh xe cầu trước và cầu sau không như nhau dẫn đến

sự biến dạng ngang của các lốp cũng khác nhau Do vậy các bánh xe cầu trước

và cầu sau sẽ chuyển động với các góc lệch khác nhau, thể hiện trên hình 2.8

Hình 2.8 Sơ đồ chuyển động của máy kéo trên dốc khi bị lệch bên

a - Sơ đồ chuyển động; b -Sơ đồ lực và mô men Các góc chuyển động lệch của các bánh xe cầu trước ký hiệu là ρ’

Π , ρ” Π

và của cầu sau là ρ’

Trên hình 2.8, đoạn thẳng CA bằng bán kính RyB cong của quĩ đạo

tg ρп ≈ tg ρ,

п ≈ tg ρ”

п = AE/ RYb

Ta sẽ xác định các phản lực ngang Zαп và ZαK, các phản lực này tác dụng lên các bánh trước và sau (hình 2.8,b)

Sự chuyển động của máy kéo ở trên dốc theo quỹ đạo cong,để hệ đang xét nằm trong sự cân bằng phải đặt thêm lực quán tính vào trọng tâm

Theo phương tiếp tuyến ta có:

T= MTP (

dt

dv +2ωvR ) (2.13 ) Theo phương pháp tuyến ta có

N = MTP (

R

2

v ) (2.14) Ngoài ra còn phải đặt thêm mô men quán tính

Mj = J

dt

dω = MTP ρ2И

Có thể xác định các lực cản lăn của các bánh trước và sau từ các công thức (2.10) và 2.11) Các lực kéo tiếp tuyến của các bánh trước và các bánh sau của máy kéo sẽ là:

P'kα =ϕ’

α Y’ ; K P”kα=ϕ"

αY” KNếu không khóa vi sai thì lực kéo tiếp của hai bánh bên phải và bên trái bằng nhau :

Mfп= (1- λα) fп Y'п

2

B

( 2.16) Một cách tương tự, sẽ xác định được mô men làm quay máy kéo do sự chênh lệch lực cản lăn của bánh trên và bánh dưới :

Mfk= (1- λα) fk Y’k

2

B

(2.17) Hiệu các lực kéo của các bánh trên và dưới dốc tạo ra mô men MP, gây

ra sự chuyển động lệch của máy kéo so với phương thẳng đã định làm cho sự

điều khiển máy kéo bị lệch khỏi phương thẳng đã định

MP = (P’Kα -P’f )

2

B

- 0,5(P”Kα -P”f K)B = 0,5(ϕα-fK)(1-λα)Y’k (2.18)

Hình 2.9 Sơ đồ xác định lực và mô men tác dụng lên máy kéo

chuyển động trên dốc ngang có chuyển động lệch

a- khi không có tải; b- khi có lắp lệch

Với những giả thiết trên có thể thay đổi sơ đồ trên hình 2.9b,bằng sơ đồ

tính toán lực và mô men trên hình 2.9, a Sử dụng hình 2.9a, từ điều kiện cân

bằng của hệ so với trục đứng đi qua điểm E ta nhận được:

-ZαK L –MP –MfK - Mfп +Gsinθz(L –a) + Mj - N(L –a ) = 0 (2.19)

Từ điều kiện cân bằng của hệ so với trục vuông góc với mặt phẳng lăn

và đi qua điểm D ta tìm được:

ZαK L - Mfп –MfK - MP - Gsinθza + Mj +Na = 0 ( 2.20 )

Sử dụng các công thức (2.16) và (2.18), cũng như các công thức (2.19)

đến (2.20) ta tìm được các công thức tính các phản lực ngang Zαп và ZαK trong

trường hợp tổng quát cho các máy kéo chuyển động trên dốc:

Zαk=[Gsinθz-(L –a) – (1 - λα)(ϕα+ f пλx)Y’K

λ =Y’п / Y’k

Trọng tâm của các máy nông nghiệp loại treo dịch chuyển xuống phía dưới dốc, vì có sự nối kết của nó với máy kéo, chịu sự tác dụng của thành phần lực ngang, điều này cũng đặc trưng cho cả loại máynông nghiệp móc Sự dịch chuyển của máy nông nghiệp so với mặt phẳng đối xứng dọc của máy kéo sẽ gây ra sự dịch chuyển phương tác dụng của lực cản kéo Điều này lại

ảnh hưởng đến các phản lực ngang trên cầu trước và cầu sau ( hình 2.9,b)

Zαk=[Gsinθz(L-a)-(1-λα)(ϕα+fпλxY’K

sự phân bố lại trọng lượng trên các bánh phía trên và dưới dốc Tuy nhiên đặc tính tiếp xúc của bánh xe với đất sẽ bị thay đổi so với khi chuyển động trên

đồng bằng Trong mặt phẳng tiếp xúc xuất hiện mô men mà giá trị của nó phụ thuộc vào phương chuyển động của máy kéo hưóng lên trên hay xuống dưới dốc Do các bánh xe tiếp xúc với mặt phẳng nghiêng (hình 2.10) nên phương lực kéo tiếp tuyến bị lệch khỏi mặt phẳng đối xứng dọc của bánh xe một góc

ε Phương tác dụng của lực tiếp tuyến quyết định phương của chuyển động và lực cản lăn cũng có phương lệch một góc so với phương dọc của máy kéo Do

đó, mặc dù không thành phần Gsinα như ở máy kéo thông thường nhưng tại vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường cũng xuất hiện các thành phần phản lực ngang và sẽ gây ra sự chuyển động lệch của máy kéo

Sự chuyển động lệch máy kéo trên dốc được xác định bởi các lực ngang trên cầu trước và cầu sau Zαп và Zα K Giá trị của các phản lực ngang phụ thuộc vào độ dốc, kết cấu của máy kéo

PKα = ϕα YK

Trong đó YK là phản lực pháp tuyến tác dụng lên các bánh sau

Nếu không khóa vi sai và hệ số bám của 2 bánh không như nhau, chẳng hạn hệ số bám của bánh phía trên dốc nhỏ hơn bánh dưới (ϕ2<ϕ1) khi

đó ta có:

PKα = ϕ2( YK1 + YK2 ) = ϕ2YK

Lực cản lăn của các bánh bị động trước được xác định như sau:

Pfα = fα(Yп1 + Yп2 ) = fαYп

Trong đó Yп1 và Yп2 là các phản lực pháp tuyến tác dụng lên các bánh

bị động ở phía trước; Yп là tổng phản lực pháp tuyến tác dụng lên cầu trước

Như đã nói ở trên ở các bánh xe máy kéo có khung cân bằng, điểm đặt các phản lực của đất tác dụng lên các bánh xe bị dịch lên phía trên so với mặt phẳng đối xứng dọc của từng bánh và tạo ra một mô men có tác dụng làm hạn chế chuyển động lệch bánh xe cầu trước và tăng chuyển động lệch ở cầu sau Mô men chống chuyển động lệch của cầu trước được xác định theo công thức:

Myп= fαeп Yп cos ε

Trong đó eп là độ dịch chuyển phản lực của đất lên các bánh trước so với mặt phẳng đối xứng dọc của chúng; ε là góc nghiêng của các lực tác dụng trong vùng tiếp xúc so với mặy phẳng đứng của máykéo

Khi khoá vi sai, nếu lực kéo tiếp tuyến như nhau (trường hợp lực bám

đạt tối ưu) và nếu độ dịch chuyển của các phản lực ở các bánh xe là như nhau thì mô men xoay lệch tăng lên một lượng :

∆Mk = Yk1 ek cos ε (ϕ1ưϕ2 )

Khi khoá vi sai, nếu lực kéo tiếp tuyến không bằng nhau sẽ tạo ra một mô men làm xoay bánh xe xung quanh trục thẳng đứng đi qua mặt phẳng đối xứng dọc của nó giả sử Pk1 > Pk2 thì mô men xoay lệch sẽ là:

MPK =(PK1 – PK2 ) B/2

Để xác định sự lệch bên của bánh xe máy kéo có khung cân bằng cho trường hợp có tải trọng kéo trước hết ta cần phải xác định được các phản lực ngang Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên liên hợp máy được thể hiện trên hình 2.10 Sự chuyển động của các máy kéo có khung cân bằng cũng như cac máy kéo thông thường ở trên dốc ngang sẽ theo một quỹ đạo cong bởi vì liên hợp máy chịu các lực và mô men quán tính được xác định theo các công thức

từ (2.13) đến (2.15)

Sơ đồ tính toán lực và mô men tác dụng lên liên hợp máy kéo có khung

a Máy kéo không có cầu chủ động trước và không khoá vi sai

b Máy kéo có cầu trước chủ động trước và khoá vi sai

Từ điều kiện cân băng mô men lấy với điểm E và D sẽ xác định được tổng phản lực ngang tác động lên cầu trước và cầu sau của máy kéo có khung

tự cân bằng, cầu trước bị động, không khóa vi sai cầu sau:

ZαK=[Gsinθz(L- a)+(QsinθzưPKP. б)(L+ a1)+PK. бL+Myп-MyK+Mj-N(L–a)]

Nếu bánh xe tiếp xúc với đất vơi toàn bộ chiều rộng thì eK= 0 và en= 0

và sẽ không có thành phần ngang của lực kéo tiếp tuyến và lực cản lăn Trong trường hợp này phản lực ngang tác dụng lên cầu trước và cầu sau sẽ là :

ZαK =[ Q sinα( L + a1) + G sinθz (L – a)]

ở máy kéo có khung cân bằng và khi sử dụng cầu trước chủ động, khóa

vi sai khi chuyển động trên dốc ngang sẽ chịu tác động của các mô men Myn

do sự dịch chuyển của các phản lực tạo ra làm tăng thêm chuyển động lệch,

Mpn do việc khóa vi sai tạo ra có tác dụng hạn chế chuyển động lệch Việc

khóa vi sai cầu sau cũng tạo một mô men Mpk chống lại chuyển động lệch

Các phản lực ngang tác dụng lên cầu trước và cầu sau của liên hợp máy kéo có

khung tự cân bằng, sử dụng hai cầu chủ động, khóa vi sai cả hai cầu (hình

2.11) được xác định theo công thức:

ZαK = [ G sinθz(L- a) + (Q sinθz - PKPб)(L + a1)+PKбL+MP.K+MP. – ưMyK+Myп +Mj – N ( L –a ) ]

L

1 ;

Zαп = [Gsinθza -(Qsinαθz-PKP.б)a1 + Pf бL- Myп + MyK-Mj -Na]

L

1 Tóm lại ở các máy kéo có khung cân bằng sử dụng hai cầu chủ động,

khóa vi sai cả cầu trước và cầu sau sẽ làm giảm các phản lực ngang tác dụng

lên các bánh sau nhờ đó làm tăng tính ổn định chuyển động thẳng Nếu sử

dụng loại khóa vi sai tự động thì tính ổn định chuyển động thẳng của liên hợp

máy càng tốt hơn

Theo các số liệu thực nghiệm có thể chấp nhận rằng các góc chuyển

động lệch của các cầu ρk và ρn tỷ lệ thuận với các phản lực ngang Zαk và Zαν

vơi diều kiện không có bánh nào bị trượt ngang Giá trị của các góc chuyển

động lệch được tính theo công thức:

ρп = ξп Zαп ; ρK = ξK ZαK

ξп và ξK là hệ số chống chuyển động lệch của cầu trước và cầu sau của

máy kéo, tính theo độ ,khi có tải ngang và tải ngang là một đơn vị

Bán kính quĩ đạo chuyển động của liên hợp máy thể hiện trên hình 2.8,a

có trị số:

RYB = AD / tg ρK