Tài liệu Đồ án liên hợp máy ppt

Đồ án liên hợp máy Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50 Lời nói đầu Trong ngành sản xuất nông nghiệp vấn đề xác định hợp lý nguồn động lực cho các máy nông nghiệp là một vấn đề vô cùng quan trọng, có ý nghĩa thực tiễn cao. Được tiếp xúc với Đồ án Lý thuyết liên hợp máy em thấy rất hữu ích cho việc tìm hiểu kiến thức chuyên nghành, vận dụng kiến thức mình đã học. Trong bài Đồ án Tình toán liên hợp máy em đã sử dụng phương pháp dùng đồ thị để tinh toán. Phương pháp này rất đơn giản trực quan dễ hiểu, khả năng ứng dụng các phần mềm tin học cao đặc biệt là phần mềm Matlab. Trong Đồ án này em cũng đã sử dụng nhiều kiến thức của các môn chuyên ngành liên quan khác đặc biệt là môn Động lực học ôtô – máy kéo. Trong quá trình thực hiện bài đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong khoa Cơ Điện – Trường ĐH Nông Nghiệp Hà Nội. Đặc biệt là chỉ dẫn tận tình của thầy giáo, Ts. Nông Văn Vìn và em cũng đã rất cố gắng hoàn thành một cách tốt nhất đồ án này. Nhưng trong quá trình thực hiện cũng không thể tránh khỏi khiếm khuyết. Em rất mong được sự nhận xét và góp ý của thấy. Để em có thể củng cố thêm kiến thức của mình. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 12/12/2009 SV: Lương Văn Thao Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50 ĐỒ ÁN LIÊN HỢP MÁY Tên đồ án: “Tính toán thành lập liên hợp máy cày” * Yêu cầu tính toán: − Xác định yêu cầu kỹ thuật nông học − Lựa chọn loại máy kéo và máy nông nghiệp − Chọn vận tốc và số truyền làm việc hợp lý − Xác định số lượng máy nông nghiệp − Tính toán năng suất và chi phí nhiên liệu riêng của liên hợp máy − Sử dụng ngôn ngữ Matlab để lập trình tính toán và vẽ đồ thị * Nội dung: − Tính toán lực cản liên hợp máy − Xây dựng đường đặc tính động cơ − Xây dựng đường đặc tính trượt của máy kéo − Xây dựng đường đặc tính kéo của máy kéo − Tính toán thành lập liên hợp máy − Phân tích đánh giá các chỉ tiêu sử dụng liên hợp máy đã thành lập A. CÁC SỐ LIỆU ĐÂU VÀO Tính toán thành lập liên hợp máy kéo Shibaurra− −− −3000A với cày lưỡi diệp Các thông tin đã biết: −Yêu cầu nông học: độ sâu cày: h= 18 cm − Bề rộng cấu tạo của một thân cày: b c = 25 cm − Lực cản riêng của cày: K 0 = 70000 N/m 2 − Các số liệu kỹ thuật và thực nghiệm máy kéo Shibaurra−3000A (Nhật Bản): + Trọng lượng máy kéo: G = 1500 kG + Chiều dài cơ sở : L = 1,815 m + Khoảng cách từ trong tâm đến cầu sau: a= 0,799 m + Bán kính bánh chủ động r k = 0.668 m Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50 + Chiều cao điểm móc máy nông nghiệp: h m = 0,4 m − Phân bố tỉ số truyền trong hệ thống truyền lực: TÇng I II II Sè I 719.93 560.71 458.51 II 317.38 247.05 200.96 II 144.47 113.76 91.82 IV 68.98 52.34 41.36 − Hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực: 0.85 − Các số liệu khảo nghiệm động cơ SD−3000 TT ne Me Ge (v/ph) (kGm) (kg/h) 1 1308 9 3.8 2 1426 10 4.1 3 1515 10 4.4 4 1639 10 4.9 5 1793 10 5.5 6 2085 9 6.0 7 2142 9 6.2 8 2238 9 6.3 9 2331 8 6.7 10 2388 8 6.7 11 2506 8 6.9 12 2533 8 6.9 13 2628 8 6.9 14 2655 8 7.1 15 2698 7 6.8 16 2720 6 6.3 17 2737 5 5.7 18 2766 0 3.8 §Æc tÝnh ®éng c¬ SD-3000 0 2 4 6 8 10 12 500 1000 1500 2000 2500 3000 ne [v/ph] Me, [kGm] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Ge[kg/h] Me Ge Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50 −Kết quả khảo nghiệm độ trượt của máy kéo trên ruộng gốc rạ: TT Lùc kÐo D. tr- ît (kG) (%) 1 317 4.0 2 474 7.1 3 550 9.3 4 608 8.6 5 720 12.0 6 823 13.6 7 945 16.4 8 1085 20.7 9 1235 30.0 10 1344 44.0 11 1391 67.1 12 1410 97.1 13 1411 100.0 − Hệ số cản lăn: f= 0.06 Đặc tính trượt của máy kéo Shibaura-3000A, trên ruộng gốc ra 0 20 40 60 80 100 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Lực kéo Pk [kG] Độ trượt D% Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50 Phần I. Tính toán lực cản của liên hợp máy 1.1. Khái quát về các tính chất cơ lý của đất Các máy kéo chủ yếu làm việc trên đồng ruộng hoặc chuyển động trên các loại đường đất. Việc nghiên cứu các quá trình tác động tương hỗ giữa bộ phận di động của máy (bánh xe hoặc dải xích) và đất là cần thiết và quan trọng. Để nắm được vấn đề này trước hết cần nắm được các tính chất cơ lý của đất. Đất là một môi trường phức tạp - phân tán rời rạc, không đồng nhất và được cấu tạo bởi ba pha: pha cứng (các hạt cứng), pha lỏng (nước) và pha khí (không khí và hơi). Các tính chất cơ lý của đất thay đổi tuỳ thuộc vào tính chất và thành phần của các pha chứa trong đất. Những tính chất vật lý có ảnh hưởng lớn đến tính năng kéo bám của máy kéo là thành phần cấu trúc, độ ẩm và độ chặt. - Thành phần cấu trúc của đất (còn gọi là thành phần hạt ) được đánh giá bởi kích thước hàm lượng của các hạt cứng (cốt liệu) trong khối đất. Theo thành phần cấu trúc các loại đất được chia làm hai nhóm chính: nhóm đất sét và nhóm đất cát. Nhóm đất sét được cấu tạo chủ yếu bởi các hạt sét, còn nhóm đất cát chủ yếu là do các hạt cát cấu thành nên. - Độ ẩm của đất biểu thị lượng nước chứa trong khối đất và được đánh giá bởi tỉ số giữa trọng lượng của phần nước chứa trong khối đất và trọng lượng toàn phần của khối đất đó khi ở trạng thái tự nhiên. Khi độ ẩm thay đổi thì trạng thái và các tính chất cơ học của đất cũng thay đổi theo. Ví dụ, tùy thuộc vào độ ẩm trạng thái của đất sét có thể là cứng, dẻo hoặc ở thể lỏng. - Độ chặt (còn gọi là độ cứng) là lực cản riêng của đất trên mỗi đơn vị diện tích đầu đo (máy đo độ chặt) khi ấn đầu đo đó vào trong đất từ trên xuống dưới theo phương thẳng đứng. Độ chặt và độ ẩm của đất có ảnh hưởng lớn đến các tính chất cơ học của nó. Khi khảo nghiệm máy kéo trên đồng ruộng thường phải xác định hai thông số này ở các độ sâu khác nhau tuỳ thuộc vào mục đích nghiên cứu. Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50 Các tính chất cơ học của đất Khi quan sát sự tác động tương hỗ giữa bộ phận di động của máy và đất người ta thấy thường xuất hiện các hiện tượng sau đây : - Sự phá vỡ hoàn toàn cấu trúc của đất ở những vùng có ứng suất lớn hơn khả năng tiếp nhận ngoại lực của đất. - Xuất hiện lực ma sát giữa bộ phận di động và đất, giữa các phần tử đất (ma sát nội tại) do chúng bị trượt tương đối với nhau. - Đất bị nén lại và các phần tử đất dịch chuyển theo nhiều hướng khác nhau. Do đó xuất hiện các ứng suất ở trong đất, trước tiên xuất hiện ở vùng ứng suất trực tiếp với bộ phận di động và sau đó sẽ được lan truyền vào bên trong theo nhiều hướng khác nhau. Độ lớn và sự phân bố các ứng suất phụ thuộc vào tính chất tác động của tải trọng, loại và trạng thái vật lý của đất. Để tiện cho việc nghiên cứu người ta phân tích sự biến dạng của đất theo hai phương: phương pháp tuyến (vuông góc với mặt đất) và phương tiếp tuyến (song song với mặt đất). Các ứng suất đã được phân tích thành hai thành phần tương ứng với hai phương đó: ứng suất pháp tuyến (ứng suất nén) và ứng suất tiếp tuyến (ứng suất cắt). Độ sâu của vết bánh xe sẽ phụ thuộc vào ứng suất nén, còn tính chất kéo bám của bộ phận di động sẽ phụ thuộc vào ứng suất cắt. Do đó sức chống cắt và chống nén là hai tính chất cơ học cơ bản có ảnh hưởng lớn đến tính năng kéo bám của máy kéo. Sức chống nén của đất được đặc trưng bởi ứng suất pháp tuyến. Thực nghiệm cho thấy rằng, mối quan hệ định lượng giữa ứng suất pháp tuyến σ và độ biến dạng h của đất có tính chất phi tuyến. Đường cong biểu diễn mối quan hệ đó có dạng như hình 1.1. Đồ thị này còn có tên gọi là đặc tính nén của đất hoặc đường cong nén đất. H×nh 1.1 Quan hÖ gi÷a øng suÊt ph¸p σ vµ ®é biÕn d¹ng h 0 h σ σ max I II III Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50 Đặc tính nén của đất có thể chia làm ba phần tương ứng với ba giai đoạn của quá trình nén đất. Trong giai đoạn thứ nhất chỉ xảy ra sự nén chặt làm cho các phần tử đất xích lại gần nhau, quan hệ giữa ứng suất và độ biến dạng là tuyến tính. Trong giai đoạn thứ hai sự nén chặt đất vẫn tiếp tục xảy ra nhưng đồng thời xuất hiện cục bộ hiện tượng cắt đất ở một số vùng bao quanh khối đất. Khi đó ứng suất lớn hơn nội lực ma sát và lực dính giữa các hạt đất, do đó biến dạng sẽ tăng nhanh hơn so với sự tăng ứng suất và quan hệ giữa chúng là phi tuyến. Cuối giai đoạn hai ứng suất trên toàn bộ vùng bao quanh khối đất lớn hơn nội lực ma sát và lực dính giữa các phần tử đất, quá trình nén chặt đất kết thúc và bắt đầu xảy ra hiện tượng trượt hoàn toàn giữa khối đất và vùng đất bao quanh nó và ứng suất pháp tuyến đạt giá trị cực đại. Trong giai đoạn thứ ba chỉ xảy ra hiện tượng trượt của khối đất, ứng suất không tăng nhưng biến dạng lại tăng. Ở một số loại đất trong giai đoạn này ứng suất đất còn giảm xuống một ít. Sự suất hiện ứng suất pháp tuyến trong đất là do tác động của ngoại lực (lực nén). Khi tăng lực nén sẽ làm tăng ứng suất cho đến khi đạt ứng suất cực đại, sau đó dù có tăng lực nén không tăng nữa. Do đó ứng suất cực đại max σ sẽ đặc trưng cho khả năng chống uốn nén của đất. Trị số của max σ phụ thuộc loại đất và các tính chất vật lý của nó, đặc biệt là độ ẩm. Sự biến dạng của đất theo phương pháp tuyến liên quan đến độ sâu của vết bánh xe và do đó ảnh hưởng đến lực cản lăn của máy kéo. Vì vậy đường đặc tính nén đất được sử dụng như một cơ sở khoa học để tính toán thiết kế hệ thống di động của máy kéo. Để tiện sử dụng đặc tính này người ta thường biểu diễn mối quan hệ giữa ứng suất pháp tuyến và độ biến dạng bằng các công thức hồi quy thực nghiệm. Tuỳ theo mục đích nghiên cứu và quan điểm cảu các tác giả và tuỳ thuộc cả loại đất, mối quan hệ đó có thể được biểu diễn theo các công thức thực nghiệm khác nhau. Một trong các công thức hay được sử dụng có dạng: Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50 . n k h σ = Trong đó: k - là hệ số thực nghiệm; h - độ biến dạng n - chỉ số mũ. Trị số của k và n phụ thuộc vào loại đất, trạng thái vật lý của nó và được xác định bằng thực nghiệm Sức chống cắt của đất được tạo thành bởi hai thành phần: lực ma sát và lực liên kết (lực dính) giữa các phần tử đất. Các thành phần lực này phụ thuộc vào các tính chất cơ lý và phụ thuộc vào áp suất pháp tuyến, tức là phụ thuộc vào tải trọng pháp tuyến. Trong quá trình cắt đất theo phương ngang xảy ra sự biến dạng và các ứng suất pháp tuyến. Thực tế cho thấy rằng mối quan hệ giữa ứng suất tiếp tuyến τ và biến dạng l có dạng như hình 1.2. Hình dạng của đường cong cắt đất cũng tương tự như đường cong nén đất. Đối với đất dẻo sau khi ứng suất cắt đạt đến giá trị cực đại max τ đường biểu diễn là đường nằm ngang, chứng tỏ ứng suất không thay đổi. Nhưng đối với đất cứng sau khi đạt giá trị cực đại ứng suất cắt giảm xuống chút ít rồi sau đó giữ nguyên giá trị. Điều này được giải thích rằng ở đất cứng sức chống cắt được tạo thành do lực ma sát giữa các phần tử đất khi max τ τ 〈 trong đất xuất hiện ma sát nghỉ nhưng khi τ = max τ sẽ bắt đầu xảy ra hiện tượng trượt hoàn toàn và do đó xuất hiện ma sát trượt và ứng suất cắt sẽ giảm xuống. Người ta thường sử dụng ứng suất cắt cực đại max τ để đặc trưng cho khả năng chống cắt của đất và gọi là sức chống cắt của đất. Giá trị max τ phụ thuộc vào ứng suất pháp tuyến (ứng suất nén), loại và trạng thái vật lý của đất. Hình 1.2 Quan hÖ gi÷a øng suÊt tiÕp τ vµ ®é biÕn d¹ng l 1− ®Êt dÎo; 2− ®Êt kh«. 0 l 02 l 01 2 1 l τ τ max2 τ max1 ỏn liờn hp mỏy Lng Vn Thao_CKL50 Thc nghim cho thy rng mi quan h gia sc chng ct v ng sut phỏp gn nh l tuyn tớnh, th hin nh hỡnh 1.3. i vi t khụ lc dớnh l khụng ỏng k , th i t gc to , cũn cỏc loi t t nhiờn bao gi cng tn ti lc dớnh gia cỏc phn t t trờn th c biu din bi o Mi quan h gia ng sut tip tuyn v ng sut phỏp tuyn c biu din theo cụng thc : o à = + Trong ú: o : l ng sut do lc dớnh gia cỏc phn t t to nờn à : h s ma sỏt gia cỏc phn t t tg à = : gúc ni ma sỏt : ng sut phỏp tuyn Trong cỏc tớnh cht vt lý m nh hng rt ln n cỏc tớnh cht c hc ca t. Thc nghim cho thy rng mi quan h gia h s à v m W cú dng nh hỡnh 1.4 m cũn gõy nh hng n c tc bin dng ca t khi nú chu tỏc ng ca ti trng ng. Vỡ tc thoỏt nc ra cỏc l rng trong t nh hng n tc lan truyn ng sut v tc bin dng m tc thoỏt nc li ph thuc vo tc thay i lc tỏc dng lờn t. Lc tỏc ng ca b phn di ng ca mỏy kộo lờn t mang tớnh cht ti trng ng lc hc. Do ú m s gõy nh hng n tớnh nng kộo bỏm v trt ca mỏy kộo. Hình 1.4. ảnh hởng độ ẩm đến hệ số à Hình 1.3. Quan hệ giữa ứng suất tiếp và ứng suất pháp đất mềm; 2 đất cứng à w 0 0 1 2 [...]... Vn Thao_CK L50 c tớnh kộo c a mỏy kộo Đã biết: Trọng lợng máy kéo : G = 15000 [kG] Hệ số cản lăn f = 0,06 Lực cản lăn: Pf = fG [kG] Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực i Hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực Bán kính bánh xe chủ động m (chọn m= 0,85) rk = 0,668 [m] Các bớc tính toán: 1 Cho giá trị lực kéo Pm [kG] 2 Tính độ trợt của máy kéo = A ln B B Pm 3 Tính mô men động cơ theo mô men... 0.377 6 Tính vận tốc thực tế V=Vt(1/100) 7 Tính công suất kéo Nm = [km/h] [km/h] PmV 270 [ml] (mã lực) 8 Tính chi phí nhiên liệu giờ của động cơ Ge [kg/h] : a 3 M e + b3 Ge = 2 a 4 M e + b 4 M e + c 4 0 M e M eH khi khi M eH < M e M e max 9 Tính chi phí nhiên liệu riêng của máy kéo: gT = 10 Hiệu suất kéo: Tớnh toỏn v v Ge 10 3 Nm k = m (1 /100) [g/mlh] Pm Pf + Pm th b ng matlab ta c: ng c tớnh . Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50 ĐỒ ÁN LIÊN HỢP MÁY Tên đồ án: “Tính toán thành lập liên hợp máy cày” * Yêu cầu tính toán: − Xác. ca mỏy kộo Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50 Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50 Phần III. Tính toán thành lập liên hợp máy 3.1. Các