Nghiên cứu đặc tính trượt và hiệu suất kéo của bộ phận di động xích cao su

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        KIỀU MINH THỨC NGHIÊN CỨU ðẶC TÍNH TRƯỢT VÀ HIỆU SUẤT KÉO CỦA BỘ PHẬN DI ðỘNG XÍCH CAO SU LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        KIỀU MINH THỨC NGHIÊN CỨU ðẶC TÍNH TRƯỢT VÀ HIỆU SUẤT KÉO CỦA BỘ PHẬN DI ðỘNG XÍCH CAO SU CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã số : 60.52.01.03 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ HÀ NỘI - 2013 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam đoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi thông tin giúp cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 12 tháng 11 năm 2013 Học viên thực hiện Kiều Minh Thức Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn luận văn tốt nghiệp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Nguyễn Ngọc Quế Giảng viên khoa Cơ Điện - Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện và dạy bảo tận tình cho tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thiện luận văn. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô giáo trong khoa Cơ Điện đã truyền đạt cho tôi kiến thức trong 2 năm học tập, là nền tảng cho tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và người thân đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp của quý thầy cô và các bạn để bản luận văn được hoàn thiện hơn./. Tôi xin chân thành cảm ơn! Học viên Kiều Minh Thức Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Mục tiêu, nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu 2 2.1. Mục tiêu 2 2.2. Nhiệm vụ của đề tài 3 2.3. Nội dung của đề tài 3 Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4 1.1. Tổng quan về máy kéo xích 4 1.1.1. Hệ thống truyền lực 5 1.1.2. Hệ thống di ñộng xích 8 1.2 Các chỉ tiêu đánh giá đặc tính trượt và hiệu suất kéo của máy kéo xích 11 1.3. Tính chất cơ lý của đất 12 1.3.1 Khả năng chống nén của đất 13 1.3.2. Khả năng chống cắt của đất 15 1.4. Tổng quan về tình hình phát triển máy kéo trên thế giới và Việt Nam 21 1.4.1. Tình hình phát triển máy kéo trên thế giới 21 1.4.2. Tình hình phát triển máy kéo ở Việt Nam 21 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23 2.1. Hao tổn công suất trong hệ thống truyền lực: 23 2.2. Động lực học của bộ phận di động xích: 25 2.3. Các lực cản chuyển động trên máy kéo xích: 29 2.3.1. Lực cản lăn của máy kéo xích: 29 2.3.2. Lực quán tính: 34 2.3.3. Cân bằng lực kéo: 36 2.4. Lực bám và độ trượt của bộ phận di động xích: 36 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật iv 2.4.1 Lực bám của bộ phận di động xích: 36 2.5. Cân bằng công suất và hiệu suất kéo của bộ phận di động xích: 40 2.5.1. Cân bằng công suất trên bộ phận di động xích: 40 2.5.2. Hiệu suất của bộ phận di động xích: 41 2.6. Sự phân bố áp suất trên mặt tựa xích: 42 2.6.1. Phân bố áp suất khi sử dụng cơ cấu treo nửa cứng: 42 2.6.2. Phân bố áp suất khi có cơ cấu treo điều hoà: 43 2.7 Phương trình cân bằng công suất và hiệu suất 45 2.8. Đồ thị cân bằng công suất 48 2.9. Xây dựng đường đặc tính trượt và hiệu suất kéo lý thuyết 49 CHƯƠNG III XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TRƯỢT VÀ HIỆU SUẤT KÉO CỦA BỘ PHẬN DI DỘNG XÍCH MÁY KÉO B-2010 51 3.1 Đặt vấn đề 51 3.2 Trình tự xây dựng 51 3.2.1 Xây dựng đường đặc tính động cơ 53 3.2.2 Xây dựng đường cong trượt 56 3.2.3 Xây dựng đường đặc tính kéo của bộ phận di động xích 57 CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 60 4.1 Mục ñích, nhiệm vụ và phương pháp thí nghiệm 60 4.1.1 Mục đích 60 4.1.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 60 4.1.3 Phương pháp nghiên cứu 61 4.1.4 Xây dựng mô hình thí nghiệm 61 4.1.5 Lựa chọn thiết bị đo 61 4.1.6 Sơ đồ liên kết thiết bị 63 đo với máy tính 63 4.1.7 Thiết bị chuyển đổi Analog – Digital (Card A/D) và phần mềm DASYLab .64 4.1.8 Kết quả thí nghiệm 64 4.2 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 66 4.2.1 Xác định mô men của côn ly hợp M C 66 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật v 4.2.2 Xác định mô men chủ động trên bánh sao chủ động M k 67 4.2.3 Xác định các thành phần lực tác dụng lên máy kéo 67 4.2.4 Xác định độ trượt của máy kéo 67 4.2.5 Xử lý số liêu 68 4.2.6 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 68 4.3 Phân tích kết quả thí nghiệm 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC 74 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống truyền lực máy kéo xích 7 Hình 1.2. Hệ thống di động xích 10 Hình 1.3. Đặc tính nén của đất 13 Hình 1.4. Đặc tính cắt của đất 15 Hình 1.5. Ảnh hưởng của tải trọng pháp tuyến đến khả năng chống cắt của đất 1 Hình 1.6. Sự phụ thuộc lực cắt đất T vào tải trọng pháp tuyến N 16 Hình 1.7. Ứng suất sinh ra trong đất do tác dụng của mẫu bám bánh xe 16 Hình 1.8. Sự phụ thuộc của hệ số ma sát nghỉ f n và hệ số ma sát trượt f δ vào áp suất p 18 Hình 1.9. Sự phụ thuộc ứng suất cắt vào biến dạng 18 Hình 1.10. Sự phụ thuộc ứng suất cắt giới hạn τ δ và ứng suất pháp σ 18 Hình 2.1 Sự phụ thuộc của các thành phần mô men ma sát vào mô men động cơ 24 Hình 2.2 Sự phụ thuộc của hiệu suất cơ học vào hệ số tải trọng động cơ 24 Hình 2.3. Sơ đồ bộ phận di động xích 26 Hình 2.4. Sơ đồ lực tác dụng lên máy kéo 31 Hình 2.5. Sơ đồ xác định lực cản lăn 31 Hình 2.6. Sơ đồ xác định lực bám và độ trượt 37 Hình 2.7 Sơ đồ dịch chuyển của các mắt xích ở nhánh chủ động 38 Hình 2.8.Đặc tính trượt của máy kéo 40 Hình 2.9. Phân bố trọng lượng máy kéo xích 42 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. 43 Hình 2.11 Sơ đồ phân bố áp suất khi sử dụng cơ cáu treo điều hòa 44 Sơ đồ truyền động công suất từ động cơ đến máy nông nghiệp 46 Hình2.12. Quan hệ giữa hiệu suất kéo và lực kéo ở móc 47 Hình 2.13 Đồ thị cân bằng công suất của máy kéo 48 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật vii Hình 3.1: Ảnh máy kéo B-2010 52 Hình 3.2. Đường đặc tính tốc độ của động cơ của máy kéo xích B2010 55 Hình 3.4. Đường hiệu suất và đương cong trượt của bộ phận di động xích máy kéo B2010 khi trọng lượng là : 9500N 58 Hình 3.5. Đường hiệu suất và đương cong trượt của bộ phận di động xích máy kéo B2010 khi trọng lượng là :11530N 58 Hình 3.6. Đường hiệu suất và đương cong trượt của bộ phận di động xích máy kéo B2010 khi trọng lượng là :13000N 59 Hình 4.1. Sơ đồ thí nghiệm máy kéo trên đồng 61 Hình 4.5. Sơ đồ kết nối các thiết bị đo với bộ gom và máy tính 63 Hình4.6. Sơ đồ khối đọc số liệu từ các tệp số liệu thí nghiệm trên Dasylab 64 Hình 4.7. Đồ thị kết quả quá trình đo trên màn hình Dasylab 65 Hình 4.8. Sơ đồ truyền mô men của bộ truyền đai thang 66 Hình 4.9. Ảnh hưởng của lực kéo đến độ trượt và hiệu suất kéo của bộ phận di động xích 68 Hình 4.10. Ảnh hưởng của lực kéo đến độ trượt và hiệu suất kéo của bộ phận di động xích 69 Hình 4.11. Ảnh hưởng của lực kéo đến độ trượt và hiệu suất kéo của bộ phận di động xích 69 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật 1 MỞ ðẦU 1. ðặt vấn ñề Cơ giới hóa nông lâm nghiệp ở nước ta hiện nay đã đạt được những thành tựu nhất định, phụ thuộc từng vùng kinh tế, từng loại cây trồng và tính chất đất đai địa hình mà mức độ cơ giới hóa đạt được ở trình độ khác nhau. Nhờ cơ giới hóa phục vụ sản suất nông lâm nghiệp được chú trọng nên vấn đề hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn được thực hiện khá thành công, bộ mặt nông thôn Việt nam hiện nay nhìn chung trong cả nước đã có những biến đổi khá nhanh, tuy còn những mặt hạn chế nhất định như vấn đề cơ cấu lại sản xuất, vấn đề lao động dư thừa chưa được bố trí một cách hợp lý và khoa học nhưng những thành quả đạt được bước đầu là đáng khích lệ. Trong cơ giới hoá nông nghiệp nông thôn, máy động lực là một vấn đề đóng vai trò quan trọng và ở cách nhìn trong vấn đề trang bị năng lượng máy động lực trong đó có ô tô máy kéo đóng vai trò quyết định. Hiện nay máy kéo và ô tô phục vụ trong nông nghiệp nông thôn ở Việt Nam chủ yếu được nhập từ các nước XHCN cũ như Liên xô, Tiệp, CHDC Đức v.v…và gần đây là của một số nước trong khu vực như Trung Quốc, Nhật và một vài nước khác. Việc sử dụng các máy móc này đã đóng góp cho việc thực hiện thành công việc cơ giới hóa trong nông nghiệp nước ta trong giai đoạn vừa qua. Tuy nhiên do tình hình địa lý, đất đai và tập quán canh tác cũng như các yếu tố tự nhiên và xã hội khác mà một số loại máy kéo nhập vào Việt nam chưa phát huy được hết tính năng kinh tế kỹ thuật của chúng, những máy kéo công suất và trọng lượng lớn như T 150, T 150K, K 700 v.v… có thể sử dụng có hiệu quả cao khi khai thác sử dụng trong công nghiệp, khai thác khoáng sản… nhưng lại có hiệu quả rất thấp khi đưa vào sử dụng trong nông nghiệp đặc biệt trong vùng đồng bằng sông hồng, nơi chủ yếu sản xuất cây lúa nước, ở đó độ ẩm của đất cao, dẫn đến khả năng di động của máy kéo giảm, hiệu suất kéo cũng như các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của các loại máy này thường rất thấp, thậm chí ở nhiều vùng nhiều nơi máy không có khả năng làm việc do thụt lún. [...]... th ng di ñ ng xích 2.2 Nhi m v c a ñ tài - Tìm hi u t ng quan nhưng v n ñ liên quan ñ n máy B2010 - Kh o sát ñư ng ñ c tính trư t và hi u su t c a b phân di ñ ng xích cao su - Ti n hành nghiên c u th c nghi m - Trên cơ s lý thuy t và th c nghi m phân tích ñ c tính trư t và hi u su t c a b ph n di ñ ng xích cao su 2.3 N i dung c a ñ tài - T ng quan: - Tình hình s d ng máy kéo xích trong và ngoài nư c... ñó là các bánh ñè xích 9, các bánh ñ xích 5 cơ c u căng xích và gi m ch n 4, m t vài lo i b ph n di ñ ng xích khi s d ng bánh ñè xích có ñư ng kính l n (như máy kéo TT - 4) khi ñó không c n s d ng các bánh ñ xích Xích g m các m t xích b ng kim lo i liên k t kh p v i nhau nh ch t xích ho c xích cao su có lõi thép m m t o thành m t vòng khép kín Ph n l n máy kéo xích có xích b ng m t xích kim lo i, lo... H th ng di ñ ng xích 1- Bánh hư ng d n và căng xích; 2- Các m t xích ñang ăn kh p; 3- Các m t xích nhánh không làm vi c; 4- B ph n căng xích; 5- Bánh ñ xích; 6- Bánh sao ch ñ ng; 7- Nhánh xích làm vi c; 8- Nhánh xích ti p xúc m t ñ t; 9- Các bánh ñè xích 10 Nhánh xích phía trư c So sánh ph n di ñ ng c a máy kéo bánh xích và máy kéo bánh l p + Ưu ñi m - N u xích ñ r ng và dài thì m t t a c a xích lên... khác nhau, kh năng di ñ ng c a máy kéo th p ñ c bi t trên ñ t ñ m cao và ñ t ñ i d c ð i v i máy kéo xích ph c v s n xu t nông lâm nghi p cho ñ n nay chúng ta ch y u nh p t nư c ngoài Vi c nghiên c u tính năng kéo bám, trư t, kh năng di ñ ng trên ñ t n n y u, ñ t ñ m cao và ñ t ñ i d c, kh năng quay vòng và ñi u khi n, hi u su t truy n ñ ng nói riêng và hi u su t kéo c a máy kéo xích nói chung t ñó... tiêu Nghiên c u ñư ng ñ c tính trư t và hi u su t c a b ph n di ñ ng xích cao su, t ñó l a ch n phương pháp thí nghi m phù h p xây d ng ñư ng ñ c Trư ng ð i H c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c k thu t 2 tính trư t và hi u su t kéo c a máy kéo B 2010 trên m t vài n n ñ t nông nghi p ñi n hình K t qu nghiên c u có th làm tài li u tham kh o khi phân tích, l a ch n và tính toán h th ng di. .. nên máy kéo bánh xích ñư c dùng nh ng nơi và làm nh ng công vi c mà máy kéo bánh l p không th làm ñư c ho c làm vi c kém hi u qu ð i v i m t s d ng công vi c như san i, c p ñ t, cày trên ñ tñ m cao v.v…máy kéo xích có năng su t và hi u qu s d ng cao hơn máy kéo bánh l p Nhưng ñ i v i máy kéo có công su t nh thì vi c dùng cơ c u di ñ ng b ng xích b h n ch nhi u, ngoài ra tính cơ ñ ng c a máy kéo xích. .. tiêu ñánh giá ñ c tính trư t và hi u su t kéo c a máy kéo xích Tính năng kéo là m t trong nh ng tính năng s d ng quan tr ng bi u th kh năng th c hi n các công vi c kéo các ñi u ki n s d ng khác nhau Tính năng này ph thu c ch y u vào kh năng bám c a h th ng di ñ ng, công su t c a ñ ng cơ, s truy n và s phân b t s truy n, l c c n lăn c a máy Kh năng bám và l c c n lăn c a máy kéo ph thu c vào lo i, k t c... b n c a máy kéo xích cũng như tr ng lư ng máy, công su t ñ ng cơ… làm cơ s khoa h c cho vi c tính toán thi t k ch t o m t m u máy kéo xích ph c v s n xu t nông, lâm nghi p Vi t Nam là m t v n ñ c n thi t có ý nghĩa th c ti n Xu t phát t nh ng lý do trên, chúng tôi th c hi n ñ tài: “NGHIÊN C U ð C TÍNH TRƯ T VÀ HI U SU T KÉO C A B PH N DI ð NG XÍCH CAO SU " 2 M c tiêu, nhi m v và n i dung nghiên c u... như m t ñ u kéo rơmooc hay là máy cơ s c a các máy xây d ng (máy c p, máy i, máy ñào, c n tr c, v.v…) Máy kéo xích có áp l c riêng lên ñ t nh , hi u su t kéo và l c bám cao nên có kh năng thông qua l n hơn bánh l p T c ñ di chuy n c a chúng không quá 12 km/h, áp l c lên ñ t c a máy kéo xích là 0,1 MPa Thông s c a máy kéo ch y u là l c kéo t i móc kéo, và cũng d a vào ñó mà phân lo i máy kéo thành t... c h c c a máy kéo ñư c ñ c trưng b i t c ñ chuy n ñ ng c c ñ i, gia t c và ñ d c l n nh t mà xe có th vư t ñư c Tính năng kéo và tính năng ñ ng l c h c nh hư ng r t l n ñ n năng su t c a liên h p máy kéo Do v y vi c nghiên c u và tìm hi u các tính năng này là m t trong nh ng nhi m v cơ b n c a môn ñ ng l c h c chuy n ñ ng c a máy kéo Khi nghiên c u các ch tiêu kéo c a máy kéo c n ph i nghiên c u nh . bám của bộ phận di động xích: 36 2.5. Cân bằng công su t và hiệu su t kéo của bộ phận di động xích: 40 2.5.1. Cân bằng công su t trên bộ phận di động xích: 40 2.5.2. Hiệu su t của bộ phận. “NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH TRƯỢT VÀ HIỆU SU T KÉO CỦA BỘ PHẬN DI ĐỘNG XÍCH CAO SU " 2. Mục tiêu, nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu 2.1. Mục tiêu Nghiên cứu đường đặc tính trượt và hiệu su t của. men của bộ truyền đai thang 66 Hình 4.9. Ảnh hưởng của lực kéo đến độ trượt và hiệu su t kéo của bộ phận di động xích 68 Hình 4.10. Ảnh hưởng của lực kéo đến độ trượt và hiệu su t kéo của bộ