Đề tài Nghiên cứu tính năng kéo bám của máy kéo xích vạn năng T – 54

n động quay không đều trên máy kéo gây ra. Lực quán tính tịnh tiến Pj’ có thể được xác định theo công thức : (2.21) Trong đó : a - gia tốc tịnh tiến của máy kéo; G - trọng lượng máy kéo; g - gia tốc trọng trường. Thành phần lực quán tính Pj’’ được xác định theo công thức : = (2.22) Trong đó : Mak- mô men của các lực quán tính tiếp tuyến của các chi tiết chuyển động quay không đều qui dẫn đến trục bánh chủ động Man- mô men các lực quán tính tiếp tuyến của bánh trước (bánh dẫn hướng): Jn, rm - mô men quán tính và bán kính của bánh xe dẫn hướng. Thay các giá trị Mak và Man vào (2.22), sau đó thay các giá trị của Pj’ và Pj’’ vào (2.20) ta sẽ nhận được lực cản quán tính chung của máy kéo (2.23) Đặt: (2.24) Thay d vào (2.23) ta: (2.25) Trong đó: a - gia tốc chuyển động của máy kéo ; da - hệ số quy đổi khối lượng, tính đến sự ảnh hưởng của các chi tiết chuyển động quay không đều: (2.26) - hiệu suất làm việc của nhánh xích chủ động; Jb - mô men quán tính của các chi tiết chuyển độg quay trong bộ phận chuyển động xích được quy dẫn đến bánh chủ động (2.27) Jn, rn - mô men quán tính và bán kính của bánh căng xích; Jo, ro - mô men quán tính và bán kính của các bánh đè xích; Jp, rp - mô men quán tính và bán kính của các bánh đỡ xích; GB - trọng lượng của nhánh xích trên. Hệ số quy đổi khối lượng da cũng có thể được tính theo công thức thực nghiệm: (2.28) Trong đó: i - tỷ số truyền trong hệ thống truyền lực. 2.3.3 Cân bằng lực kéo Từ sơ đồ lực trên hình 2.4 có thể viết phương trình cân bằng lực: (2.29) Trong đó: Pm - lực cản kéo ở móc. Trong công thức (2.29) dấu (+) hoặc (-) trước G tùy thuộc chuyển động lên dốc hoặc xuống dốc, còn dấu (+) hoặc (-) trước lực quán tính Pj sẽ tuỳ thuộc chuyển động nhanh dần hoặc chậm dần. 2.4 Lực bám và độ trượt của bộ phận di động xích Lực bám của bộ phận di động xích wk Mk G mG lX t t r t Dl L t Hình 2.6 Sơ đồ xác định lực bám và độ trượt Phản lực tiếp tuyến Pk tác dụng lên xích được tạo thành bởi hai thành phần: lực ma sát giữa xích và mặt đường, và lực chống cắt của đất khi các mấu bám tác dụng lên nó theo phương tiếp tuyến. Do đó lực kéo tiếp tuyến PK (hay lực chủ động) của máy kéo xích có thể được xác định theo công thức: (2.30) Trong đó: m - hệ số ma sát giữa xích và mặt đường; G - trọng lượng máy kéo ; t - ứng suất tiếp tuyến trong đất; S - diện tích mặt tựa sau của một mấu bám; n - số mấu bám đang bám với mặt đường. Khi xích bị trượt hoàn toàn, trị số của lực kéo tiếp tuyến đạt cực đại và được gọi là lực bám, ký hiệu Pj : (2.31) hoặc Trong đó: tmax - ứng suất tiếp cực đại trong đất; j - hệ số bám của máy kéo xích. Qua đó ta thấy lực bám của máy kéo xích phụ thuộc vào các thông số cấu tạo của dải xích, trọng lượng máy và các tính chất cơ lý của đất. Để tăng khả năng bám có thể tăng kích thước của mấu bám, tăng chiều dài của nhánh xích tựa và giảm chiều dài các mắt xích, tăng trọng lượng máy. Tuy nhiên, việc thay đổi các thông số đó sẽ ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kỹ thuật khác như lực cản lăn, tính năng quay vòng, chi phí chế tạo...Do vậy kết cấu của xích phải được tính cho phù hợp với công việc chính và điều kiện làm việc của từng loại máy kéo cụ thể. Độ trượt của bộ phận di động xích: Do sự biến dạng của đất theo phương tiếp tuyến sẽ gây ra hiện tượng trượt. Độ trượt của máy kéo xích cũng được định nghĩa như ở máy kéo bánh: Trong đó: vt - vận tốc lý thuyết: vt = rkwk v - vận tốc thực tế: v = rwk rk, r - bán kính lăn lý thuyết và bán kính lăn thực tế. Bán kính lăn lý thuyết của máy kéo xích có thể chấp nhận bằng bán kính động lực học được xác định theo công thức (2.4). Cần lưu rằng vận tốc lý thuyết vt của máy kéo xích là đại lượng ngẫu nhiên có tính chu kỳ, ngay cả trường hợp tốc độ quay của bánh chủ động là không thay đổi. Do đó trị số của vận tốc được xác định theo các công thức trên chỉ là những giá trị trung bình. Để giải thích vấn đề này ta khảo sát sự di chuyển của nhánh xích chủ động (hình 2.7) b) a) wK 2 1 wK 2 1 Hình 2.7 Sơ đồ dịch chuyển của các mắt xích ở nhánh chủ động a - khi bánh đè xích nằm trên mắt xích; b - khi bánh đè xích nằm trên chốt xích. Khi bánh đè xích sau cùng ở vị trí như Hình 2.7a nhánh chủ động luôn căng, nghĩa là bộ phận di động xích đang tạo ra lực chủ động để đẩy máy kéo chuyển động với vận tốc lý thuyết vt = rkwk. Tại thời điểm bánh đè xích sau cùng dịch chuyển sang mắt xích tiếp theo (Hình 2.7b), mắt xích 1 có thể quay tự do, nhánh chủ động bị trùng lại đột ngột và không tạo ra lực chủ động, nghĩa là không tạo ra sự chuyển động tịnh tiến của máy kéo. Tuy nhiên, trong thời gian đó máy kéo vẫn chuyển động được là nhờ lực quán tính. Hiện tượng trên lặp lại có tính chu kỳ và do đó vt, v và d là những đại lượng biến thiên có tính chu kỳ. Biên độ dao động của vận tốc phụ thuộc và các thông số cấu tạo của bộ phận di động xích, trong đó chiều dài của các mắt xích gây ảnh hưởng cơ bản nhất. Nếu ta quy ước vận tốc lý thuyết là đại lượng không đổi vt = const, thì trong giá trị của độ trượt được tính theo công thức lý thuyết xem như không kể đến mất vận tốc do bánh chủ động quay không tải trong thời gian nhánh xích chủ động bị trùng lại. Đó là một điểm khác nhau giữa độ trượt của máy kéo xích và máy kéo bánh. Về nguyên nhân gây ra sự trượt của máy kéo xích, cơ bản vẫn do biến dạng của đất theo phương tiếp tuyến. Tại cùng một thời điểm, độ biến dạng của đất do các mấu bám gây ra sẽ không như nhau, mấu bám sau cùng (hình 2.6) gây ra biến dạng lớn nhất và mấu bám đầu tiên sẽ gây ra biến dạng nhỏ nhất. Giả sử không có hiện tượng trượt, trong khoảng thời gian mắt xích tiếp xúc với mặt đường máy kéo sẽ dịch chuyển được một quãng đường bằng chiều dài của một mắt xích lx. Do bị trượt cùng trong thời gian đó máy kéo chỉ dịch chuyển được một đoạn đường lx - Dl. Do vậy độ trượt của máy kéo có thể được xác định theo công thức sau: Độ biến dạng của đất Dl phụ thuộc vào tải trọng tiếp tuyến và tính chất cơ lý của đất. Quan hệ giữa ứng suất tiếp t và độ biến dạng của đất Dl đã được nghiên cứu trong chương 1 và có thể biểu diễn theo công thức: Trong đó: kc - hệ số chống biến dạng ngang của đất (theo phương song song với mặt đường); s - ứng suất pháp tuyến (vuông góc với mặt đường). Kết hợp hai công thức trên ta có: t = kcsdlx Thay t vào công thức (2.31) với lưu ý rằng nlx = L (chiều dài nhánh xích tựa), ta nhận được : Từ đó rút ra mối quan hệ giữa độ trượt các thông số cấu tạo và điều kiện đất đai như sau : (2.32) hoặc: (2.33) Công thức (2.33) chỉ ra rằng, độ trượt của máy kéo xích phụ thuộcvào trọng lượng của máy, các thông số cấu tạo của xích, tải trọng kéo và các tính chất cơ lý của đất. Đường đặc tính trượt δ = f(Pk) hoặc δ = f(Pm) cũng có dạng tương tự như ở máy kéo bánh. Nhưng độ trượt của các máy kéo xích thường nhỏ hơn nhờ diện tích tiếp xúc với đất lớn hơn và số mấu bám với đất cũng lớn hơn. d d =100% Pmmax 0 Pm Hình 2.8 Đường đặc tính trượt của máy kéo 2.5 Cân bằng công suất và hiệu suất kéo của bộ phận di động xích Cân băng công suất trên bộ phận di động xích: Trường hợp máy kéo chuyển động đều trên đường nằm ngang phương trình cân bằng công suất trên bánh chủ động có dạng: Thêm vào vế phải của phương trình một đại lượng O = PkV - PkV và qua vài phép biến đổi đơn giản ta có: hoặc: (2.34) Trong đó: Mkwk - công suất truyền cho bánh chủ động Mr1wk - công suất mất mát do ma sát trong nhánh xích chủ động: Pk(vt-v)- công suất mất mát do trượt; Pv - công suất mất mát để khắc phục lực cản lăn; Pmv - công suất kéo (công suất có ích). Hiệu suất của bộ phận di động xích: Hiệu quả làm việc của bộ phận di động xích được đánh giá bởi tỷ số giữa công suất có ích và công suất truyền cho bánh chủ động: và được gọi là hiệu suất kéo của bộ phận di động xích. Nếu biểu thị Mk theo công thức (2.5) và nhân thêm vào tử số và mẫu số của công thức trên một đại lượng Pkv ta sẽ nhận được: (2.35) Trong đó: hP - hiệu suất làm việc của nhánh xích chủ động; hì - hiệu suất tính đến sự mất mát do lực cản lăn: hd - hiệu suất tính đến sự mất mát công suất do trượt: Thực nghiệm đã cho thấy rằng, khi máy kéo xích làm việc trên đồng ruộng có độ ẩm trung bình thì sự mất mát công suất do ma sát trong bộ phận di động xích khoảng 50- 60% trong tổng mất mát công suất. Do vậy việc duy trì tình trạng kỹ thuật của bộ phận di động xích được tốt sẽ có ý nghĩa rất lớn. Ở các loại đất có độ ẩm cao độ trượt và lực cản lăn do chèn dập đất sẽ tăng lên đồng thời mômen ma sát trong bộ phận xích cũng tăng lên do không đảm bảo bôi trơn. Khi đó tổng mất mát công suất sẽ tăng lên và độ trượt có thể là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất. Trong thực tế khó có thể phân biệt được mức độ ảnh hưởng của độ trượt và của lực cản lăn vì hai thông số này có ảnh hưởng lẫn nhau. Khi tải trọng kéo tăng sẽ làm tăng độ trượt, đồng thời tăng ma sát trong bộ phận di động xích. Do đó lực cản lăn và độ trượt sẽ đồng thời tăng khi tải trọng tăng. 2.6 Sự phân bố áp suất trên mặt tựa xích Sự phân bố áp lực của mặt đất lên mặt tựa xích và vị trí tâm áp lực phụ thuộc vào kết cấu của bộ phận di động xích và điều kiện làm việc của máy kéo. Sự phân bố áp lựcgây ảnh hưởng lớn đến các tính chất kéo bám, tính ổn định và tính năng điều khiển của máy kéo. 2.6.1 Phân bố áp suất khi sử dụng cơ cấu treo nửa cứng Hình 2.10 là sơ đồ phân bố áp suất theo chiều dài của mặt tựa xích khi sử dụng cơ cấu treo nửa cứng. Các bánh đè xích thường nhỏ và được bố trí sát nhau. Khoảng cách giữa các trục của hai bánh đè xích kề nhau lo(1,5 -1,7)lx, trong đó lx là chiều dài một mắt xích. Hình 2.9 Phân bố áp suất trên mặt tựa xích với cơ cấu treo nửa cứng Trong trường hợp này, thực nghiệm đã khẳng định tất cả các mắt xích đều tham gia việc truyền tải trọng pháp tuyến lên mặt đất. Do vậy có thể chấp nhận sự phân bố áp suất theo chiều dài mặt tựa xích là tuyến tính. Tuy nhiên trong thực tế biểu đồ phân bố áp suất có dạng như hình 4.9a, điểm có ứng suất cực đạI gần trùng với tâm áp lực. Do đó giả thiết áp suất phân bố theo đường thẳng chỉ mang tính chất gần đúng.Tuỳ thuộc vào vị trí tâm áp lực sự phân bố áp suất có 3dạng đặc trưng: phân bố đều, phân bố hình thang và phân bố tan giác tương ứng với các biểu đồ b, c và d trên hình 2.10. Khi áp suất phân bố đều: c = 0 ; stb = . Khi áp suất phân bố hình thang: 0< < Khi áp suất phân bố tam giác: c = f,d 0,20 0,12 0,15 0,08 0,04 0 0,15 0,10 0,05 c, mm 1 2 2 f d 1 Hình 2.10 Ảnh hưởng độ dịch chuyển tâm áp lực đến hệ số cản lăn và độ trượt 1 - đất gốc rạ 2 - đất đã cày. Khi độ dịch chuyển tâm áp lực thì phần trước của nhánh xích tựa sẽ không được sử dụng để tạo ra lực bám. Nếu quá lớn sẽ gây ra sự mất ổn định đồng thời lực cản lăn và độ trượt sẽ tăng nhanh. Sự ảnh hưởng này được minh hoạ bằng các số liệu thực nghiệm như hình 2.11. 2.6.2 Phân bố áp suất khi có cơ cấu treo điều hoà Giả sử mỗi dải xích có 2 bộ treo điều hoà (hay 2 bộ treo cân bằng). Sơ đồ phân bố áp suẩt trình bày trên hình 2.12. Trong trường hợp này tải trọng pháp tuyến được truyền xuống mặt đường tập trung vào các mắt xích nằm dươí các bánh đè xích, còn các mắt xích ở giữa sẽ chịu tải trọng nhỏ hơn. Các giá trị cực đạI của áp suất sẽ nằm dưới các bánh đè xích. Phản lực pháp tuyến truyền lên khung máy kéo được phân thành hai thành phần: Zk truyền qua điểm treo O2 và Zn truyền qua điểm treo O1.Tổng phản lực pháp tuyến Z truyền lên máy kéo có điểm đặt tại tâm áp lực O và có giá trị: Hình 2.11 Sơ đồ phân bố áp suất khi sử dụng cơ cấu treo điều hoà a) Sơ đồ lực b) Biểu đồ áp suất. Xét sự cân bằng mô men của các ngoại lực đối với tâm áp lực O nhận được phương trình: Từ đó ta rút ra: (2.42) Trong đó: lk - khoảng cách giữa các điểm treo O1 và O2. Phân tích tương tự ta sẽ xác định được các thành phần phản lực pháp tuyến tác dụng lên từng bánh đè xích: (2.43) Từ công thức (2.43) thấy rằng, độ dịch chuyển tâm áp lực càng lớn sự phân bố áp suất càng không đồng đều. Khi c = 0,5lk toàn bộ tải trọng pháp tuyến sẽ truyền qua cụm bánh đè xích sau, chiều dài hữu hiệu chỉ bằng chiều dài các mắt xích nắm dưới cụm bánh đè xích sau. Tuy vẫn còn phát huy khả năng kéo nhưng lúc đó máy kéo đã mất ổn định và trong thực tế không cho phép sử dụng với trạng thái chuyển động như vậy. 2.7 Phương trình cân bằng công suất và hiệu suất Phương trình cân bằng công suất của máy kéo là phương trình biểu thị mối quan hệ giữa công suất phát ra của động cơ và các thành phần công suất chi phí cho các lực cản chuyển động. Trường hợp tổng quát là khi máy kéo có sử dụng trục thu công suất, phương trình có dạng như sau: (2.44) Trong đó: Ne - công suất hiệu dụng của động cơ; Nm.s - công suất tiêu hao trong hệ thống truyền lực và trên nhánh xích chủ động (nếu là máy kéo xích); N¦ - công suất tiêu hao cho lực cản lăn; Nd - công suất tiêu hao do bánh chủ động hoặc xích bị trượt; Ni - công suất tiêu hao do lực cản dốc, lấy dấu (+) khi lên dốc và lấy dấu (-) khi xuống dốc; Nj - công suất tiêu hao cho lực cản quán tính, lấy dấu (+) khi chuyển động nhanh dần và lấy dấu (-) khi chuyển động chậm dần; Nm - công suất có ích trên móc kéo (công suất kéo); N0 - công suất truyền cho trục thu công suất. Tỷ số giữa công suất kéo và phần công suất động cơ dùng để thực hiện công việc kéo được gọi là hiệu suất kéo: (2.45) Trường hợp không sử dụng trục thu công suất : (2.46) Hiệu suất kéo là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính chất kéo của máy kéo và để đánh giá so sánh chất lượng kéo của các máy kéo khác nhau. Hiệu suất kéo phụ thuộc vào các thông số cấu tạo, chế độ tải trọng và điều kiện sử dụng chúng. Vì vậy, cùng điều kiện sử dụng như nhau, hiệu suất kéo của các máy kéo khác nhau là khác nhau hoặc cùng một loại máy kéo, hiệu suất kéo sẽ khác nhau khi làm việc ở điều kiện khác nhau. Để đơn giản trước hết ta xét trường hợp máy kéo chuyển động ổn định trên đường nằm ngang và không sử dụng trục thu công suất. Các trường hợp khác sẽ được xem như là trường hợp đặc biệt. Trong trường hợp này phương trình cân bằng công suất như sau: (2.47) Phân tích bản chất của quá trình truyền công suất ta có thể biểu diễn phương trình (6.4) theo dạng sơ đồ sau đây: Sơ đồ truyền công suất từ động cơ đến máy nông nghiệp Ne Nk= PkvT NR= Pkv Nm= Pmv Nms Nd Nf Trong đó: Nk - công suất truyền cho bánh chủ động NR- công suất truyền lên khung để đẩy máy kéo chuyển động Nm- công suất kéo ở móc Pk - lực kéo tiếp tuyến vT , v - vận tốc lý thuyết và vận tốc thực tế Các hao tổn công suất trong từng khâu truyền Nms ,Nd ,và N¦ cũng được đánh giá qua các hiệu suất tương ứng, cụ thể là: - Hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực: (2.48) Suy ra: - Hiệu suất tính đến sự ảnh hưởng của độ trượt hoặc (2.49) - Hiệu suất tính đến sự ảnh hưởng của lực cản lăn: (2.50) Kết hợp các công thức (2.48), (2.49) và (2.50) với những phép biến đổi đơn giản ta nhận được: (2.51) Khi tính toán có thể chấp nhận giả thiết là hệ số cản lăn và hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực là những đại lượng không đổi: f = const; ηm = const. Trên hình 2.13 là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hiệu suất kéo hk và lực kéo Pm theo công thức (2.51), Qua hình 2.13 ta thấy khi lực kéo Pm=0 thì hk=o, toàn bộ công suất động cơ được sử dụng chỉ để khắc phục lực ma sát trong hệ thống truyền lực và để thắng lực cản lăn. Với sự tăng lực kéo hiệu suất kéo cũng tăng lên và đạt giá trị cực đại hkmax, sau đó giảm dần đến hk = 0 (ứng với độ trượt d=1). Trường hợp hk =0 toàn bộ công suất động cơ bị hao tổn do ma sát trong hệ thống truyền lực và do trượt. Khi hk= hkmax máy kéo làm việc có hiệu quả nhất, do đó giá trị lực kéo ứng với hkmax được gọi là lực kéo tối ưu Ptu. Cần lưu ý rằng, hệ số ¦ và đường đặc tính trượt phụ thuộc vào các thông số cấu tạo của máy kéo và các tính chất cơ lý của đất. Do vậy các giá trị hkmax và Ptu của các máy kéo khác nhau sẽ khác nhau và cũng sẽ thay đổi khi điều kiện sử dụng thay đổi . Pm 0 δ=100% hk d d hk hKmax Ptu Hình 2.12 Quan hệ giữa hiệu suất kéo và lực kéo ở móc 2.8 Đồ thị cân bằng công suất Phương trình (2.47) biểu thị sự cân bằng công suất của máy kéo không dùng trục thu công suất và chuyển động ổn định trên mặt đường nằm ngang. Các thành phần công suất trong phương trình đều phụ thuộc vào tải trọng kéo (Pm). Để dễ nhận thấy sự ảnh hưởng của tải trọng kéo đến các thành phần công suất ta biểu diễn phương trình (2.47) dưới dạng đồ thị với trục hoành biểu diễn lực kéo Pm và trục tung là các thành phần công suất . Giả thiết máy kéo có hộp số vô cấp, nhờ đó động cơ luôn phát huy được hết công suất Ne = Nemax = const. Giả thiết này loại bỏ sự ảnh hưởng của đặc tính động cơ và các thông số cấu tạo của hệ thống truyền lực đến công suất kéo. Đồ thị cân bằng công suất được thể hiện trên hình 2.14. Ta đã biết công suất truyền cho bánh chủ động có thể được xác định theo công thức: Nk = Pkvt = (¦G +Pm)vt suy ra Trong trường hợp đang xét công suất động cơ luôn luôn bằng công suất danh nghĩa (Ne = NeH = const), do đó đường cong vận tốc lý thuyết có thể xây dựng theo công thức: Nd Nf Nf v vT v N Pf NeH NK Nmmax d =1 Nm d Nm Nm Nf Nd Nmax d v vT Nm.s 0’ 0 Pt.u Pmax Pm (2.52) Hình 2.13 Đồ thị cân bằng công suất của máy kéo Vận tốc thực tế : v = vT(1 - δ) (2.53) Như vậy, nếu biết quan hệ định lượng giữa độ trượt và lực kéo δ=f(Pm), công suất danh nghĩa của động cơ NeH, trọng lượng G, hiệu suất cơ học ηm, hệ số cản lăn f với giả thiết ηm = const, f = conts, thì ta có thể xác định được các thành phần công suất theo lực kéo ở móc và sẽ xây dựng được đồ thị cân bằng công suất. Trình tự xây dựng đồ thị cân bằng công suất: 1- Xây dựng đường cong trượt d=(Pm) theo số liệu thực nghiệm hoặc theo công thức thực nghiệm. 2- Xây dựng đường cong vận tốc lý thuyết vT = ¦(Pm). theo công thức (2.52) và vận tốc thực tế v = f(Pm) theo (2.53). 3- Công suất hao tổn do ma sát trong hệ thống truyền lực: Nm.S = NeH(1 - ηm) 4- Công suất hao tổn do trượt : Nδ = (Pm + fG)(vT - v) 6 - Công suất hao tổn do cản lăn : Nf = Pf.v = f.G.v 7- Công suất kéo ở móc: Nm = Pmv Qua đó ta thấy khi tăng lực cản kéo Pm công suất hao tổn do trượt N d sẽ tăng vì lực kéo tăng sẽ làm tăng độ trượt dẫn đến làm giảm vân tốc thực tế, còn công suất hao tổn do cản lăn N¦ giảm vì vận tốc giảm. 2.9 Đường đặc tính kéo của máy kéo 2.9.1 Khái niệm về đường đặc tính kéo Trong thực tế, trên các máy kéo hầu hết sử dụng loại hộp số cơ học phân cấp, không thể duy trì cho động cơ luôn luôn làm việc ở chế độ danh nghĩa, nghĩa là dộng cơ làm việc thiếu tải hoặc quá tải tuỳ thuộc vào tải trọng kéo và số truyền làm việc. Do vậy các đường cong công suất ứng với các số truyền là khác nhau và được minh họa như hình 2.15. Đường bao của các đường cong công suất chính là đường đặc tính kéo thế năng. Như vậy ở mỗi số truyền chỉ có nhiều nhất là một điểm tiếp xúc với đường đặc tính kéo thế năng. Đối với máy kéo xích (Hình 2.15a) do khả năng bám tốt nên điểm cực đại của các đường cong công suất nằm trên đường đặc tính kéo thế năng, lúc đó động cơ làm việc ở chế độ danh nghĩa. ở các máy kéo bánh, khi lực kéo lớn độ trượt sẽ tăng nhanh nên điểm cực đại ứng với các số truyền thấp thường không nằm trên đường đặc tính kéo thế năng, ví dụ số truyền 1 trên hình 2.15b. Như vậy chỉ khi dùng hộp số vô cấp máy kéo mới phát huy hết khả năng kéo, đó chính là lý do tại sao gọi đường cong công suất kéo Nm=f(Pm ) trên hình 2.14 là đường đặc tính kéo thế năng. b) Nm d d 3 2 4 1 0 Pm Đường đặc tính kéo thế năng a) Nm d 4 3 2 1 d 0 Pm Đường đặc tính kéo thế năng Hình 2.14 Đường đặc tính kéo của máy kéo dùng hộp số cơ học a - máy kéo xích; b - máy kéo bánh bơm Đường đặc tính kéo của máy kéo là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ trượt d, vận tốc chuyển động v, công suất kéo Nm, chi phí nhiên liệu giờ GT và chi phí nhiên liệu riêng gT vào lực kéo ở móc Pm ứng với các số truyền khác nhau khi máy kéo chuyển động trên mặt đồng nằm ngang. Khi máy kéo làm việc trên các điều kiện đất đai khác nhau, đường đặc tính kéo của nó cũng thay đổi. Bởi vậy để có một khái niệm tổng quát về các tính chất đặc trưng của máy kéo, thông thường người ta xây dựng đường đặc tính kéo của máy kéo trên các loại đất điển hình. Tuỳ thuộc vào phương pháp xác định các chỉ tiêu kéo (v, δ, Nm, GT, gT), đường đặc tính kéo của máy kéo có thể phân thành 2 loại: đường đặc tính kéo thực nghiệm và đường đặc tính kéo lý thuyết. - Đường đặc tính kéo thực nghiệm được xây dựng trên cơ sở các số liệu thực nghiệm thu được khi khảo nghiệm máy kéo trên đường hoặc trên đồng ruộng. Các chỉ tiêu kéo có thể thu được trực tiếp trên thiết bị đo hoặc có sử dụng một số công thức đơn giản để tính toán. - Đường đặc tính kéo lý thuyết được xây dựng theo các kết quả tính toán lý thuyết trên cơ sở sử dụng một số số liệu kỹ thuật hoặc số liệu thực nghiệm làm điều kiện đầu. Nói cách khác là các giá trị của các chỉ tiêu kéo được tính toán theo công thức, còn các số liệu ban đầu chỉ đóng vai trò phụ. 2.9.2 Xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết Các số liệu ban đầu: - Đường đặc tính tự điều chỉnh hoặc đường đặc tính tải trọng của động cơ (hình 2.17); - Một số thông số kỹ thuật của máy kéo : loại máy, trọng lượng và toạ độ trọng tâm, bán kính bánh xe chủ động hoặc bánh sao chủ động ; - Hệ số cản lăn f và đường cong trượt thực nghiệm d =f(Pm) của máy kéo tương tự. Nếu không có đường cong trượt d =f(Pm) , độ trựơt có thể tính theo công thức thực nghiệm. Trình tự xây dựng : Việc xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết có thể được tiến hành theo một vài phương pháp nhưng đều cùng một cơ sở khoa học, chỉ khác nhau các bước tính toán cụ thể. Dưới đây sẽ trình bày một phương pháp với các bước như sau : 1) Xây dựng đường cong trượt d =f(Pm) 2) Xây dựng các đưòng cong vận tốc thực tế v= f(Pm) Khi máy kéo chuyển động đều trên mặt đường nằm ngang, mô men quay của động cơ Me và vận tốc thực tế của máy kéo v có thể được xác định theo các công thức: (2.54) (2.55) Như vậy, trên cơ sở sử dụng đường đặc tính của động cơ w =f(Me) và đường cong trượt d = f(Pm) ta xây dựng được các đường cong vận tốc v=f(Pm) cho các số truyền khác nhau của máy kéo. 3) Xây dựng các đường cong công suất kéo Nm=f(Pm) Các đường cong công suất kéo của máy kéo được xây dựng trên cơ sở công thức : Nm = Pm v (2.56) Do các đường cong vận tốc v = f(Pm) phụ thuộc vào tỷ số truyền nên các đường cong công suất Nm = f(Pm) cũng phụ thuộc vào tỷ số truyền. 4) Xây dựng các đườg cong chi phí nhiên liệu giờ GT=f(Pm) Cho giá trị bất kỳ của lực kéo Pm. Sử dụng công thức (2.54) ta xác định mô men quay Me ứng với Pm đã cho, sau đó từ đường đặc tính của động cơ GT =f(Me) xác định được giá trị GT tương ứng. Từ cặp giá trị (Pm,GT) vừa xác định được ta vẽ được một điểm của đồ thị . Thay các giá trị lực kéo khác nhau ta xác định được nhiều điểm và nối chúng lại sẽ được đường cong GT = f(Pm) của số truyền đã cho. Tất cả các đường cong GT = f(Pm) sẽ cắt nhau tại một điểm, tương ứng với lúc máy kéo đứng yên và động cơ làm việc ở chế độ chạy không GT = G T0. Tại các điểm cực đại G T = GTmax, tương ứng với lúc động cơ làm việc ở chế độ danh nghĩa Ne = Nemax, Me = MeH và w = wH. Trên đồ thị các điểm cực đại GTmax phải nằm trên một đường thẳng. Tương tự như vậy, các điểm mút của các đường cong GT - Pm cũng nằm trên một đường thẳng, tương ứng với lúc Me = Memax. 5) Xây dựng các đường cong chi phí nhiên liệu riêng gT=f(Pm) Chi phí nhiên liệu riêng của máy kéo là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính tiết kiệm nhiên liệu và được xác định theo công thức: , g/kWh (2.57) Trong đó: G T - chi phí nhiên liệu giờ, kg/h; N - công suất kéo, kW. Các đường cong gT=f(Pm) cũng được xây dựng cho từng số truyền. Hình 2.16 Đường đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo GT3 GT2 GT1 Nm1 Nm2 Nm3 gT1 gT2 gT3 GT0 Nm d d gT Pf v3 v2 v1 v 0v 0G GT 0 Pm Pm.i Hình 2.15 Đường đặc tính tải trọng của động cơ MeH Me.i we Ne we Ge Nen Ne Gemax Ge Ge0 Memax 0 Me Cần lưu ý rằng các đường cong trên đường đặc tính kéo biểu thị mối quan hệ giữa các chỉ tiêu kéo và lực kéo ở móc. Các quan hệ này là các quan hệ phi tuyến. Do đó để đảm bảo độ chính xác cần thiết phải xác định nhiều điểm, nhất là ở vùng lực kéo mà công suất kéo đạt cực đại Nmax và chi phí nhiên liệu riêng đạt cực tiểu gmin. Trên hình 2.17 là dạng đường đặc tính kéo lý thuyết. Một số nhận xét: Qua đường đặc tính kéo ta thấy rằng các đường cong công suất kéo đều có giá trị cực đại và các đường cong chi phí nhiên liệu riêng đều có giá trị cực tiểu gmin và cùng đạt được trong một vùng lực kéo. Lúc đó hiệu quả làm việc và tính tiết kiệm nhiên liệu của máy kéo là cao nhất. Đối với từng số truyền, việc đánh giá tính tiết kiệm nhiên liệu của máy kéo được qui ước là đánh giá theo mức độ chi phí nhiên liệu riêng trong khoảng lực kéo tương ứng với sự thay đổi của công suất kéo từ Nmax đến 0,6Nmax. Ở các số truyền cao, động cơ có thể bị quá tải và các số truyền này thường được sử dụng ở vùng độ trựơt thấp, do vậy điểm cực đại của đường cong công suất kéo và điểm cực đại của đường cong chi phí nhiên liệu giờ G T thường đạt được tại cùng một giá trị lực kéo. Trong trường hợp này, sự giảm công suất kéo ở nhánh bên phải (còn gọi là nhánh quá tải) của đường cong công suất chủ yếu là do động cơ làm việc ở chế độ quá tải, tốc độ quay của động cơ giảm nhanh. Do đó không được phép sử dụng máy kéo ở nhánh quá tải mặc dù công suất kéo giảm không nhiều so với công suất kéo cực đại. Ở vùng lực kéo lớn, cũng là vùng hay sử dụng số truyền thấp, độ trựơt tăng nhanh do đó điểm cực đại của đường cong công suất kéo thường không nhận được tại vùng lực kéo có chi phí nhiên liệu giờ cực đại, thậm chí chi phí nhiên liệu giờ chưa đạt giá trị cực đại do động cơ thiếu tải. Sự giảm công suất kéo ở nhánh quá tải chủ yếu là do độ trựơt lớn làm vận tốc máy kéo giảm nhanh. Trong trường hợp này có thể cho phép máy kéo làm việc ở nhánh quá tải nếu hiệu suất kéo còn trong phạm vi cho phép và động cơ chưa quá tải. Công dụng chính của đường đặc tính kéo thực nghiệm là để xác định các chỉ tiêu kéo nhằm giúp cho việc chọn liên hợp máy được thích hợp và nâng cao hiệu quả sử dụng máy kéo. Ngoài ra, thông qua đường đặc tính kéo ta có thể đánh giá mức độ phù hợp (thông qua hiệu suất kéo cực đại hmax) máy kéo với điều kiện sử dụng nó, mức độ phù hợp của công suất động cơ với hệ thống di động và sự phân bố tỷ số truyền ... Đường đặc tính kéo lý thuyết chủ yếu được sử dụng khi tính toán thiết kế về máy kéo để đánh giá sơ bộ (phỏng đoán) tính chất kéo của loại máy kéo đang thiết kế. Cũng có thể được sử dụng để phỏng đoán khả năng làm việc của những máy kéo đang sử dụng ở những điều kiện làm việc mới mà khi tính toán thiết kế chưa được xem xét đến. Chương 3XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH KÉO CỦA MÁY KÉO 3.1 Đặt vấn đề Đường đặc tính kéo của máy kéo là một văn bản kỹ thuật quan trọng của mỗi loại máy kéo. Thông qua đó có thể xác định được các chỉ tiêu kéo của máy kéo, làm cơ sở cho việc tính toán thành lập liên hợp máy hoặc dùng để đánh giá chất lượng thiết kế, chế tạo như mức độ hợp lý của công suất động cơ, sự phân bố tỷ số truyền, kết cấu hệ thống di động… Do vậy việc xây dựng các đường đặc tính kéo cho các máy kéo trên các nền đất khác nhau là cần thiết, ít nhất là trên một loại đất điển hình. Để xây dựng đường đặc tính kéo, đã có hai phương pháp phổ biến là phương pháp tính toán lý thuyết và phương pháp khảo nghiệm máy thực. Phương pháp khảo nghiệm máy thực cho kết quả chính xác hơn nhưng đòi hỏi chi phí lớn về vật chất và thời gian thí nghiệm. Sau đây là một phương pháp xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo xích với mục đích làm giảm chi phí cho các thí nghiệm nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác cần thiết. 3.2 Trình tự xây dựng Ta xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo xích vạn năng T-54 chuyển động ổn định trên mặt đường nằm ngang. Dựa vào phần mềm Matlab ta vẽ ra được các đường đặc tính của động cơ và của máy kéo. 3.2.1 Xây dựng đường đặc tính động cơ Các thông số để xây dựng đường đặc tính động cơ D50 của máy kéo xích vạn năng T -54 được trình bày trong phụ lục 1.1. Công suất cực đại/ tốc độ quay (kW/v/ph) NH/nH = 40,45/1700 Mô men cực đại/ tốc độ quay (Nm/v/ph) MM/nM= 295/800 Tốc độ chạy không cực đại: nck = 2200 (v/ph) Mô men danh nghĩa là: MH = = = 227 (Nm) Công suất tại giá trị mô men đạt cực đại: NM = MM. nM = = 24,7 (kW) - Xây dựng đường cong công suất Ne = f(ne) Đường cong công suất trong đồ thị đặc tính tốc độ chia làm hai đoạn. Đoạn thứ nhất: biến thiên bậc nhất nó được xác định thông qua hai điểm: (ne(v/ph), Ne(kW)) = (2200, 0) và (1700, 40.45) Các hệ số là nghiệm của hệ phương trình: Từ đó ta lập được phương trình : Ne = - 0,0809. ne + 177,98 Đoạn thứ hai : biến thiên theo phương trình bậc hai. Đường bậc hai này đi qua hai điểm: (800, 24.7) và (1700, 40.45) (đạt cực trị tại điểm này) Ta có hệ phương trình sau: Dùng phần mềm matlab ta tính được phương trình sau: Ne = - 1,236.105.ne2 + 0,079.ne – 60,578 - Xây dựng đường cong mô men Me = f(ne) Giá trị của mô men quay được xác định theo công thức : Trong đó : Ne - công suất động cơ, KW; n - số vòng quay của trục khuỷu, v/ph; Me - mô men quay của động cơ, Nm. Đường cong momen cũng biến đổi theo hai đoạn Đoạn thứ nhất: biển thiên bậc nhất nó được xác định thông qua hai điểm: (ne(v/ph), M(N.m)) = (2200, 0) và (1700, 227) Các hệ số là nghiệm của hệ phương trình: Từ đó ta lập được phương trình : Me = -0,454. ne + 998,8 Đoạn thứ hai : biến thiên theo phương trình bậc hai. Đường bậc hai này đi qua hai điểm: (800, 295) và (1700, 227) (đạt cực trị tại điểm này) Ta có hệ phương trình sau: Dùng phần mềm matlab ta tính được phương trình và đồ thị sau: Me = - 0,229.104 .ne2 + 0,092.ne + 138,33 Đồ thị nhận nhận được hoàn toàn phù hợp với thông số kỹ thuật của xe và dạng đồ thị của động cơ diezel. Xét về hệ số thích ứng của động cơ với sự tăng tải do ngoại lực tác dụng khi máy kéo làm việc ta có: k = = = 1,3 giá trị này có trị số phù hợp với hệ số thích ứng theo mô men xoắn yêu cầu của loại động cơ diezel. Hình 3.1 Đường đặc tính tốc độ của động cơ D50 - Xây dựng đường đặc tính tải trọng + Đường cong tốc độ quay ne (v/ph) Được tạo bởi hai đường. Một đoạn tuyến tính và một đoạn đường cong bậc hai. Như trong hàm hồi quy ne = a1 = - 0,652 ; a1 = 2443 b1 = -3,28; b2 = 61,6 ; b3 = 2678 + Đường cong công suất Ne (kW) Ne = Me.ne.1,047/10^4/Ne Hình 3.2 Đường đặc tính tải trọng 3.2.2 Xây dựng đường cong trượt Đường đặc tính trượt của máy kéo có thể mô tả theo một số hàm toán học quen thuộc. Thường sử dụng hàm logarit hoặc hàm mũ. - Theo hàm logarit: % Trong đó: A, B là các hệ số hồi qui ; Pk - lực kéo ở móc Lưu ý: Các hệ sô hồi qui thực nghiệm A, B chỉ có giá trị tham khảo hoặc sử dụng đối với các loại đất tương tự như loại đất đã thí nghiệm. Đăt: B= kPkmax = const Đặt A1= Aln(kPkmax) = const Như vậy hàm trên chỉ là một hàm tuyến tính (bậc nhất) Trong đó hệ số k có thể chọn trước: k= 1.001 – 1.002 Ta chọn: k = 1.0015 B= kPkmax =3505,25 Dựa vào các số liệu thực nghiệm ta tìm được hàm hồi quy độ trượt là: = 2,494.ln(3505,25 - Pk) + 0,428 Dùng Matlab ta vẽ được đồ thị đường cong trượt của T-54: Hình 3.3 Đường cong trượt của máy kéo T-54 3.2.3 Xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết 1– Cho giá trị lực kéo Pm [kG] 2– Tính độ trượt của máy kéo % 3– Tính mô men động cơ theo mô men cản: [kGm] 4– Tính tốc độ quay của động cơ ne [v/ph] : 5– Tính vận tốc lý thuyết [km/h] 6– Tính vận tốc thực tế V=Vt(1–d/100) [km/h] 7– Tính công suất kéo [kW] 8– Tính chi phí nhiên liệu giờ của động cơ GT [kg/h] : 9– Tính chi phí nhiên liệu riêng của máy kéo: [g/kWh] 10- Hiệu suất kéo: Dùng Matlab ta vẽ được đồ thị đường đặc tính kéo của máy kéo T -54: Hình 3.4 Đường đặc tính kéo của máy kéo T-54 Qua đường đặc tính kéo lý thuyết vừa xây dựng ta thấy rằng các đường cong công suất kéo đều có các giá trị cực đại và các đường cong chi phí nhiên liệu riêng đều có các giá trị cực tiểu gmin và cùng đạt được trong một vùng lực kéo. Máy kéo làm việc có hiệu quả nhất trong khoảng Nmax đến 0,6Nmax. Khi động cơ làm việc ở nhánh quá tải thì tốc độ quay của động cơ giảm nhanh. Ở các số truyền cao như số 8, 9 động cơ có thể bị quá tải và nó thường được sử dụng ở vùng có độ trượt thấp. Ở nhánh quá tải của đường cong công suất tốc độ quay của động cơ giảm nhanh, do đó không dùng máy kéo ở nhánh quá tải mặc dù công suất kéo của nó vẫn còn. Thông qua đường đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo ta có thể đánh giá được sơ bộ tính chất kéo của loại máy kéo đang thiết kế. Cũng có thê rsử dụng để phỏng đoán khả năng làm việc của những máy kéo đang sử dụng ở những điều kiện làm việc mới mà khi tính toán thiết kế chưa được xem xét đến. Số 9 có vận tốc danh nghĩa là 17,1 km/h nên được dùng để vận chuyển trong nông nghiệp, còn các số khác có vận tốc danh nghĩa nhỏ hơn dùng để làm đất gieo trồng chăm sóc cây trồng và các dạng công việc khác. Trên cơ sở đường đặc tính kéo của máy kéo xích T-54 ta xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết cho máy kéo MTZ 50 có cùng công suất động cơ. Với các thông số kỹ thuật như phụ lục 1.2. Từ đó ta đem so sánh hiệu suất kéo của hai loại máy kéo. Ở máy kéo bánh thì tỉ số truyền cao hơn, tốc độ chuyển động lớn hơn, nhưng khả năng kéo bám lại kém hơn so với máy kéo xích. Hình 3.5 Đường cong trượt của máy kéo bánh MTZ 50 Từ đường đặc tính kéo lý thuyết của hai loại máy kéo vừa xây dựng ở trên ta thấy khả năng kéo bám của máy kéo xích hơn hẳn so với máy kéo bánh. Cụ thể, cùng một loại động cơ D50 được lắp trên máy kéo xích T - 54 thì khoảng lực kéo làm việc hiệu quả là 1000 – 3000 kG, còn máy kéo bánh MTZ 50 là 500 -1400 kG. Máy kéo xích có những ưu điểm hơn hẳn so với máy kéo bánh. Do diện tích tiếp xúc với mặt đường lớn nên khả băbg bám của máy kéo xích lớn hơn của máy kéo bánh, độ trượt của T – 54 ở mức lực kéo 3500kG là 16%, còn của MTZ 50 ở mức 1400kG là 22%. Khả năng bám mặt đường của xích tốt nên máy kéo xích có thể di chuyển trên mọi loại địa hình với khả năng kéo lớn, T – 54 kéo lên đến 3500kG (hết công suất) mà vẫn chưa bị trượt hoàn toàn, MTZ 50 mới chỉ kéo đến 2000kG. Công suất máy kéo xích T – 54 lớn là 55,5 mã lực, của MTZ 50 là 46 mã lực. Chi phí nhiên liệu giờ và chi phí nhiên liệu riêng nhỏ hơn. Hiệu suất kéo của T – 54 là 0,75 còn của MTZ 50 là 0,63. Nk*6(ml) DO THI VAN TOC Hình 3.5 Đường đặc tính kéo của máy kéo bánh MTZ 50 Chương 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Qua xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo xích vạn năng T-54 trên đường đất khô nằm ngang ta co một số kết luận như sau: Đã bổ sung và hoàn thiện phương pháp và chương trình xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết cho máy kéo xích khi làm việc trên đường nằm ngang. Chương trình đã thử nghiệm cho loại máy kéo xích vạn năng T54 với các kết quả nhận được phù hợp với yhực nghiệm và có thể sử dụng để khảo sát tính chất kéo bám cho các loại máy kéo xích khác. Đã nghiên cứu tính năng kéo bám của máy kéo T-54 khi làm việc trên đường bằng và có thể đưa ra một số kết luận khả năng kéo bám của máy kéo xích tốt hơn của máy kéo bánh. Nhìn chung máy kéo xích vạn năng T-54 đảm bảo tính năng kéo bám cho mọi kiểu đường ở nông thôn Việt Nam. 4.2 Kiến nghị Việc nghiên cứu tính năng kéo bám của máy kéo xích chỉ trên phương diện lý thuyết cho nên kết quả chưa hẳn đã chính xác với thực nghiệm. Có thể sử dùng phương pháp lý thuyết thực nghiệm để đảm bảo độ chính xác cần thiết và cũng có thể áp dụng khi nghiên cứu tính năng kéo khác của máy kéo. Phương pháp này giảm được rất đáng kể những chi phí vật chất và thời gian cần thiết cho các thí nghiệm. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Hữu Cẩn (2005), Lý thuyết ô tô máy kéo, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. 2. Nguyễn Ngọc Quế (2007), Ô tô - máy kéo và xe chuyên dụng, Nhà xuất bản nông nghiệp. 3. Bùi Hải Triều, Nông Văn Vìn, Hàn Trung Dũng, Đặng Tiến Hoà (2001), Ô tô – máy kéo, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. 4. Nông Văn Vìn (2008), Động lực học chuyển động máy kéo – ô tô. PHỤ LỤC 1. Thông số kỹ thuật 1.1. Đặc điểm kỹ thuật của máy kéo T -54 Các thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị các thông số Loại máy kéo Máy kéo xích vạn năng Lớp lực kéo kN 20 (2,0T) Động cơ Mã hiệu D50 Công suất danh nghĩa kW(ml) 40,45 (55) Số vòng quay danh nghĩa v/ph 1700 Mô men quay cực đại Nm 295 Số vòng quay khi mô men quay cực đại v/ph 800 Số vòng quay chạy không cực đại v/ph 2200 Chi phí nhiên liệu riêng định mức g/kWh 265 Kích thước cơ bản mm Dài x Rộng x Cao 3450 x 1050 x 2215 Khối lượng máy kéo kg 3360 Bề rộng giữa hai vết dải xích mm 850 Chiều cao gầm máy mm 270 Áp suất riêng trên đất Kg/cm2 0,055-0,040 Tỷ số truyền trong hệ thống truyền lực có 9 số (từ số 1 tới số 9) 188,09; 110,46; 55,65; 45,27; 38,27; 32,27; 26,56; 22,46; 12,07 Tốc độ chuyển động lý thuyết ở các số truyền (từ số 1 tới số 9) Km/h 1,1; 1,87; 3,71; 4,56; 5,39; 6,30; 7,77; 9,19; 17,1 Lực kéo danh nghĩa ở các số truyền (từ số 1 tới số 9) kg 2000; 2000; 2000; 2000; 2000; 1610; 1245; 990; 395 1.2 Đặc điểm kỹ thuật của máy kéo MTZ 50 Các thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị các thông số Loại máy kéo Máy kéo bánh vạn năng Lớp lực kéo kN 14 (1,4T) Động cơ Mã hiệu D50 Công suất danh nghĩa kW(ml) 40,45 (55) Số vòng quay danh nghĩa v/ph 1700 Mô men quay cực đại Nm 295 Số vòng quay khi mô men quay cực đại v/ph 800 Số vòng quay chạy không cực đại v/ph 2200 Chi phí nhiên liệu riêng định mức g/kWh 265 Kích thước cơ bản mm Dài x Rộng x Cao 3815 x 1975 x 2485 Khối lượng máy kéo kg 2650 Tỷ số truyền trong hệ thống truyền lực có 9 số (từ số 1 tới số 9) 282,58; 165,93; 83,54; 68,46; 57,40; 49,05; 39,93; 37,7; 18,1 Tốc độ chuyển động lý thuyết ở các số truyền (từ số 1 tới số 9) Km/h 1,65; 2,80; 5,60; 6,85; 8,51; 9,55; 11,70; 13,85; 25,80 Lực kéo danh nghĩa ở các số truyền (từ số 1 tới số 9) kg 1400; 1400; 1400, 1400; 1150; 950; 750; 600; 250 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại lớp Cơ khí động lực 50, khoa Cơ điện Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, giảng dạy nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo trong khoa, trường. Nhân dịp này tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo trong trường. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Ngọc Quế, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ môn Động lực Khoa Cơ Điện Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã gúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài. Trong quá trình thực hiện đề tài bản thân đã có nhiều cố gắng, song không thể tránh khỏi thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn sinh viên đối với đề tài nghiên cứu của tôi để đề tài được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày 30 tháng 05 năm 2010 Sinh viên Lê Văn Tuân 2. Phụ lục matlab 2.1 Đặc tính kéo máy kéo T - 54 clc clear all NeH=40,45 %kW - Cong saut dang nghia cua dong co neH=1700 %v/ph - So vong quay danh nghia neM=800 %v/ph - So vong quay ung voi mo men cuc dai nck=2200 %v/ph - So vong quay chay khong cuc dai nemin=400 %~~~~~~~~~~~~*&*~~~~~~~~~~~ MeH = 10.^4.*NeH./(1.047.*neH); MeM=1.3.*MeH; NeM = MeM.*(1.047.*neM)./10.^4; syms t1 u1 v1 t2 u2 v2 g h k l m Mn nghiem g = [t1 u1 v1]; h = [neH.^2 2.*neM neM.^2; neH 1 neM; 1 0 1]; k = g*h; l = [MeH 0 MeM]; m = k - l; [t1 u1 v1] = solve(m(3),m(2),m(1)); a1 = double(t1); b1 = double(u1); c1 = double(v1); g = [t2 u2 v2]; h = [neH.^2 2.*neH neM.^2; neH 1 neM; 1 0 1]; l = [NeH 0 NeM]; k = g*h; m = k - l; [t2 u2 v2] = solve(m(2),m(1),m(3)); a2 = double(t2); b2 = double(u2); c2 = double(v2); nck = 1.3.*neH; n2 = [nemin:neH]; M2 = a1.*n2.^2 + b1.*n2 + c1; N2 = a2.*n2.^2 + b2.*n2 + c2; n1 = [neH:nck]; M1 = (- MeH./(nck - neH)).*n1 + (MeH./(nck - neH)).*nck; % phuong trinh bac N1 = (- NeH./(nck - neH)).*n1 + (NeH./(nck - neH)).*nck; % nhat cua Me, Ne figure(1) plot(n1,N1,'k',n1,M1,'k',n2,N2,'k',n2,M2,'k'); %text(n2(nemin),N2(nemin),'\leftarrow\fontname{times}{\itNe}','FontSize',12); %text(n2(nemin),M2(nemin),'\leftarrow\fontname{times}{\itMe}','FontSize',12); grid on title('DAC TINH TOC DO DONG CO D 50'); xlabel('ne(V/p)'); ylabel('Ne(kW), Me(N.m)'); figure(2) plot(M1,n1,'k',M1,N1.*20,'k',M2,n2,'k',M2,N2.*20,'k'); grid on title('DAC TINH TAI TRONG DONG CO D 50'); xlabel('Me(N.m)'); ylabel('ne(V/p), Ne.50(kW)'); %text(M1(100),N1(100).*20,'\leftarrow\fontname{times}{\itNe}','FontSize',12); %text(M2(nemin),n2(nemin),'\leftarrow\fontname{times}{\itne}','FontSize',12); hold on, grid on,%axis([0 1000 0 30]) figure(3) hold on, grid on P= [0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 ]; D=[0 0.45 0.75 1.13 1.36 1.96 2.49 3.02 3.77 4.4 4.91 5.36 6.11 7.09 7.7 8.53 9.43 10.26 11.55 12.98 15]; k=1.0015; %plot(P,D,'-') B=k*max(P); x=log(B-P); y=polyfit(x,D,2); P=[0:5:4000]; y=[6e-7 0.001 0.2648]; Dt=polyval(y,P); %plot(P,Dt,'-') title(DO THI VAN TOC') xlabel('Luc keo P(kG)'), ylabel('Do truot D(%)') h=0.18; bc=0.25; ko=70000; f=0.8; G=350; rk=0.72; nm=0.85;a=polyfit(M1,n1,1); b=polyfit(M2,n2,2); for i= [188.09 110.46 55.65 45.27 38.27 32.72 26.56 22.46 12.07] for P=0:4000 Me= 0:295; Me=(f*G+P)*rk/i/nm*5; D=polyval(y,P); if Me<=MeH ne=polyval(a,Me); elseif (Me>MeH) & (Me<=295) ne=polyval(b,Me); else break end v=0.377*rk*ne./i; plot(P,v./2.54); hold on, grid on end end ylabel('v(Km/h)') %gtext('v1'),gtext('v2'),gtext('v3'),gtext('v4'),gtext('v5'),gtext('v6'),gtext('v7'),gtext('v8'),gtext('v9')figure(3) figure(4), hold on, grid on %DO THI CONG SUAT VA HIEU SUAT %axis([0 3800 0 300]) k=1.0015; %plot(P,D,'-') B=k*max(P); x=log(B-P); y=polyfit(x,D,2); P=[0:5:4000]; y=[6e-7 0.001 0.2648]; Dt=polyval(y,P); plot(P,Dt*12,'-') for i= [188.09 110.46 55.65 45.27 38.27 32.72 26.56 22.46 12.07] for P=0:5:4000 Me=(f*G+P)*rk/i/nm*5; D=polyval(y,P); if Me<=MeH ne=polyval(a,Me); elseif (Me>MeH) & (Me<295) ne=polyval(b,Me); else break end v=0.377*rk*ne./i*(1-D/100); Nm=P*v/270; nk=nm*(1-D./100).*P./(f*G+P); plot(P,nk*433) plot(P,Nm*4) end end for i=1:5; ii=linspace(0,350,5); ji=linspace(0,80,5); s=num2str(ji(i)); text(4300,ii(i),s) plot([4150 4200],[ii(i) ii(i)]) plot([4200 4200],[0 ii(5)]) end for i=1:6; ii=linspace(0,200,6); ji=linspace(0,20,6); s=num2str(ji(i)); text(4050,ii(i),s) plot([3950 4000],[ii(i) ii(i)]) plot([4000 4000],[0 ii(6)]) end text(3600,230,'D(%)') text(3850,330,'H.suat(%)'),text(-300,325,'Nk(ml)') title('DUONG DAC TINH KEO') %gtext('Ne*4(ml)'),gtext('D(%)'),gtext('Eta') %gtext('Eta*70(%)') %gtext('Nm1'),gtext('Nm2'),gtext('Nm3'),gtext('Nm4'),gtext('Nm5'),gtext('Nm6'),gtext('Nm7'),gtext('Nm8'),gtext('Nm9') plot(3650,0,3650,350) figure(5), hold on, grid on %DO THI CHI PHI NHIEN LIEU for i= [188.09 110.46 55.65 45.27 38.27 32.72 26.56 22.46 12.07] for P=0:5:4000 Me=(f*G+P)*rk/i/nm*5/9.5; D=polyval(y,P); if Me<=23.7 ne=polyval(a,Me); Ge = (0.439.*Me+ 3.41); % chi phi nhien lieu gio don vi G.10^-2 .(kg/h) elseif (Me>23.7) & (Me<30) ne=polyval(b,Me); Ge = (- 0.036.*Me.^2 + 1.5.*Me - 0.89)-(- 0.036.*23.7.^2 + 1.5.*23.7 - 0.89)+(0.439.*23.7+ 3.41); else break end v=0.377*rk*ne./i*(1-D/100); Nm=P*v/270; ge=Ge./(Nm+0.01)*1000; plot(P,Ge) end end for i= [188.09 110.46 55.65 45.27 38.27 32.72 26.56 22.46 12.07] for P=0:5:4000 Me=(f*G+P)*rk/i/nm*5/9.5; D=polyval(y,P); if Me<=23.7 ne=polyval(a,Me); Ge = (0.439.*Me+ 3.41);% chi phi nhien lieu gio don vi G.10^-2 .(kg/h) else break end v=0.377*rk*ne./i*(1-D/100); Nm=P*v/270; ge=Ge./(Nm+0.01)*1000; if ge<250 plot(P,ge/45) end end end for i=1:6; ii=linspace(1,14,6); ji=linspace(300,550,6); s=num2str(ji(i)); text(4200,ii(i),s) plot([4050 4100],[ii(i) ii(i)]) plot([4100 4100],[0 ii(6)]) end text(4200,15,'gt(g/ml.h)') title('DO THI CHI PHI NHIEN LIEU') text(-300,15,'Gt(kg/h)') %gtext('gt1'),gtext('gt2'),gtext('gt3'),gtext('gt4'),gtext('gt5'),gtext('gt6'),gtext('gt7'),gtext('gt8'),gtext('gt9') %gtext('Gt1'),gtext('Gt2'),gtext('Gt3'),gtext('Gt4'),gtext('Gt5'),gtext('Gt6'),gtext('Gt7'),gtext('Gt8'),gtext('Gt9') 2.2 Đặc tính kéo của máy kéo MTZ 50 clc clear all NeH=40,45 %kW - Cong suat danh nghia cua dong co neH=1700 %v/ph - So vong quay danh nghia neM=800 %v/ph - So vong quay ung voi mo men cuc dai nck=2200 %v/ph - So vong quay chay khong cuc dai nemin=400 %~~~~~~~~~~~~*&*~~~~~~~~~~~ MeH = 10.^4.*NeH./(1.047.*neH); NeM = MeM.*(1.047.*neM)./10.^4; syms t1 u1 v1 t2 u2 v2 g h k l m Mn nghiem g = [t1 u1 v1]; h = [neH.^2 2.*neM neM.^2; neH 1 neM; 1 0 1]; k = g*h; l = [MeH 0 MeM]; m = k - l; [t1 u1 v1] = solve(m(3),m(2),m(1)); a1 = double(t1); b1 = double(u1); c1 = double(v1); g = [t2 u2 v2]; h = [neH.^2 2.*neH neM.^2; neH 1 neM; 1 0 1]; l = [NeH 0 NeM]; k = g*h; m = k - l; [t2 u2 v2] = solve(m(2),m(1),m(3)); a2 = double(t2); b2 = double(u2); c2 = double(v2); nck = 1.3.*neH; n2 = [nemin:neH]; M2 = a1.*n2.^2 + b1.*n2 + c1; N2 = a2.*n2.^2 + b2.*n2 + c2; n1 = [neH:nck]; M1 = (- MeH./(nck - neH)).*n1 + (MeH./(nck - neH)).*nck; % phuong trinh bac N1 = (- NeH./(nck - neH)).*n1 + (NeH./(nck - neH)).*nck; % nhat cua Me, Ne figure(1) plot(n1,N1,'k',n1,M1,'k',n2,N2,'k',n2,M2,'k'); %text(n2(nemin),N2(nemin),'\leftarrow\fontname{times}{\itNe}','FontSize',12); %text(n2(nemin),M2(nemin),'\leftarrow\fontname{times}{\itMe}','FontSize',12); grid on title('DAC TINH TOC DO DONG CO D 50'); xlabel('ne(V/p)'); ylabel('Ne(kW), Me(N.m)'); figure(2) plot(M1,n1,'k',M1,N1.*20,'k',M2,n2,'k',M2,N2.*20,'k'); grid on title('DAC TINH TAI TRONG DONG CO D 50'); xlabel('Me(N.m)'); ylabel('ne(V/p), Ne.50(kW)'); %text(M1(100),N1(100).*20,'\leftarrow\fontname{times}{\itNe}','FontSize',12); %text(M2(nemin),n2(nemin),'\leftarrow\fontname{times}{\itne}','FontSize',12); hold on, grid on,%axis([0 1000 0 30]) figure(3) hold on, grid on P=[0 200 400 600 800 994 1200 1500 1786 1988 2000]; D=[0 0.6 1.1 1.6 2.5 3.6 4.4 6 9.7 17 22]; k=1.0015;% plot(P,D,'o','Markersize',5) B=k*max(P); x=log(B./(B-P)); y=polyfit(x,D,1); D=polyval(y,x); %plot(P,D) x=log(B./(B-P)); Dt=polyval(y,x); %plot(P,Dt,'-') %plot([P P],[0 Dt],'-.'), plot([0 P],[Dt Dt],'-.') title('DUONG DAC TINH TRUOT VA VAN TOC') xlabel('Luc keo P(kG)'), ylabel('Do truot D(%)') h=0.18; bc=0.25; ko=70000; f=0.8; G=350; rk=0.7; nm=0.85;a=polyfit(M1,n1,1); b=polyfit(M2,n2,2); for i=[282.58 165.93 83.54 68.46 57.40 49.05 39.93 37.7 18.1] for P=0:2000 Me=(f*G+P)*rk/i/nm*5; D=y(1)*log(B./(B-P))+y(2); if Me<=MeH ne=polyval(a,Me); elseif (Me>MeH) & (Me<=295) ne=polyval(b,Me); else break end v=0.377*rk*ne./i*(1-D/100); plot(P,v); hold on, grid on end end ylabel('v(Km/h)') figure(3) %gtext('v1'),gtext('v2'),gtext('v3'),gtext('v4'),gtext('v5'),gtext('v6'),gtext('v7'),gtext('v8'),gtext('v9') figure(4), hold on, grid on %DO THI CONG SUAT VA HIEU SUAT %axis([0 3800 0 300]) P=[0 200 400 600 800 994 1200 1500 1786 1988 2000]; D=[0 0.6 1.1 1.6 2.5 3.6 4.4 6 9.7 17 22]; k=1.0015;plot(P,D,'-','Markersize',5) B=k*max(P); x=log(B./(B-P)); y=polyfit(x,D,1); P=0:2000; x=log(B./(B-P)); Dt=polyval(y,x); plot(P,(Dt-Dt(1))*10,'-') for i=[282.58 165.93 83.54 68.46 57.40 49.05 39.93 37.7 18.1] for P=0:5:2000 Me=(f*G+P)*rk/i/nm*5; D=y(1)*log(B./(B-P))+y(2); if Me<=MeH ne=polyval(a,Me); elseif (Me>MeH) & (Me<295) ne=polyval(b,Me); else break end v=0.377*rk*ne./i*(1-D/100); Nm=P*v/270; plot(P,Nm*4), end end P=0:5:2000; D=y(1)*log(B./(B-P))+y(2); nk=nm*(1-D./100).*P./(f*G+P); plot(P,nk*440,'-.');plot(P,nk*340,'-') for i=1:6; ii=linspace(0,350,6); ji=linspace(0,100,6); s=num2str(ji(i)); text(2600,ii(i),s) plot([2550 2500],[ii(i) ii(i)]) plot([2500 2500],[0 ii(6)]) end for i=1:6; ii=linspace(0,200,6); ji=linspace(0,100,6); s=num2str(ji(i)); text(2200,ii(i),s) plot([2150 2200],[ii(i) ii(i)]) plot([2200 2200],[0 ii(6)]) end text(2100,300,'D(%)') text(2250,330,'H.suat(%)'),text(-300,325,'Nk(ml)') title('DUONG DAC TINH KEO') %gtext('Ne*4(ml)'),gtext('D(%)'),gtext('Eta') %gtext('Eta') %gtext('Nm1'),gtext('Nm2'),gtext('Nm3'),gtext('Nm4'),gtext('Nm5'),gtext('Nm6'),gtext('Nm7'),gtext('Nm8'),gtext('Nm9') plot(2250,0,2250,350) figure(5), hold on, grid on %DO THI CHI PHI NHIEN LIEU for i=[282.58 165.93 83.54 68.46 57.40 49.05 39.93 37.7 18.1] for P=0:5:2000 Me=(f*G+P)*rk/i/nm*5/9.5; D=y(1)*log(B./(B-P))+y(2); if Me<=23.7 ne=polyval(a,Me); Ge = (0.439.*Me+ 3.41); % chi phi nhien lieu gio don vi G.10^-2 .(kg/h) elseif (Me>23.7) & (Me<30) ne=polyval(b,Me); Ge = (- 0.036.*Me.^2 + 1.5.*Me - 0.89)-(- 0.036.*23.7.^2 + 1.5.*23.7 - 0.89)+(0.439.*23.7+ 3.41); else break end v=0.377*rk*ne./i*(1-D/100); Nm=P*v/270; ge=Ge./(Nm+0.01)*1000; plot(P,Ge) end end %gtext('GT1'),gtext('GT2'),gtext('GT3'),gtext('GT4'),gtext('GT5'),gtext('GT6'),gtext('GT7'),gtext('GT8'),gtext('GT9') for i=[282.58 165.93 83.54 68.46 57.40 49.05 39.93 37.7 18.1] for P=0:5:2000 Me=(f*G+P)*rk/i/nm*5/9.5; D=y(1)*log(B./(B-P))+y(2); if Me<=23.7 ne=polyval(a,Me); Ge = (0.439.*Me+ 3.41);% chi phi nhien lieu gio don vi G.10^-2 .(kg/h) else break end v=0.377*rk*ne./i*(1-D/100); Nm=P*v/270; ge=Ge./(Nm+0.01)*1000; if ge<400&P<3000 plot(P,ge/70) end end end for i=1:6; ii=linspace(2,10,6); ji=linspace(200,350,6); s=num2str(ji(i)); text(2600,ii(i),s) plot([2450 2500],[ii(i) ii(i)]) plot([2500 2500],[0 ii(6)]) end text(2200,11,'gt(g/kW.h)') title('DO THI CHI PHI NHIEN LIEU') text(-300,15,'Gt(kg/h)') %gtext('gt1'),gtext('gt2'),gtext('gt3'),gtext('gt4'),gtext('gt5'),gtext('gt6'),gtext('gt7'),gtext('gt8'),gtext('gt9')