NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHÂN TẤNG VÔ CẤP CHO MÁY KÉO NHỎ 4 BÁNH

BỘ GIÁO DỤC & ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  KIỀU QUANG THỌ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN ðỘNG VÔ CẤP PHÂN TẦNG CHO MÁY KÉO NHỎ 4 BÁNH LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: Mà SỐ: KỸ THUẬT CƠ KHÍ 60 52 01 03 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. BÙI VIỆT ðỨC HÀ NỘI - 2014 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan các kết quả nghiên cứu và ñiều tra ñược trình bày trong luận văn là do tôi thực hiện, các số liệu công bố hoàn toàn trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Kiều Quang Thọ Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn: Ban Giám hiệu Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, Viện ñào tạo Sau ñại học, Khoa Cơ ñiện, Bộ môn ðộng lực. Hoàn thành luận văn này tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành sâu sắc ñến: TS. Bùi Việt ðức – Trưởng Bộ môn ðộng lực - Khoa Cơ ñiện - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã dành nhiều thời gian quý báu ñể tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. PGS. TS. Bùi Hải Triều – Nguyên Trưởng bộ môn ðộng lực - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi ñể tôi thực hiện luận văn này. Các thầy cô trong Bộ môn ðộng lực - Khoa Cơ ñiện - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Nghiên cứu sinh Nguyễn Công Thuật - Bộ môn Ô tô - Khoa Ô tô Trường ðại học Công nghiệp Việt – Hung. ðể hoàn thành luận văn này, tôi còn nhận ñược sự ñộng viên khích lệ rất lớn của người thân, gia ñình và bạn bè. Tôi xin chân thành cảm ơn những tình cảm cao quý ñó. Tác giả luận văn Kiều Quang Thọ Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ðOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮA VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ðỒ THỊ viii ðẶT VẤN ðỀ 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 3 1.1. Khái quát về truyền ñộng vô cấp (CVT) 3 1.2. Phân loại truyền ñộng vô cấp 5 1.2.1. Hộp số vô cấp loại cơ khí 5 1.2.2. Hộp số vô cấp dạng thủy lực 11 1.3.3. Hộp số dùng truyền ñộng ñiện (Tðð) 13 1.2.4. So sánh các loại hộp số vô cấp (CVT) 14 1.2.5. Tiêu chí lựa chọn hệ thống truyền lực hợp lý cho máy kéo 15 2.2. Mục ñích và nhiệm vụ nghiên cứu của ñề tài luận văn 16 2.2.1. Mục ñích 16 2.2.2. Nhiệm vụ 16 CHƯƠNG II XÂY DỰNG SƠ ðỒ TRUYỀN ðỘNG VÔ CẤP PHÂN TẦNG CHO MÁY KÉO NHỎ 4 BÁNH 17 2.1. Các sơ ñồ truyền ñộng bao vòng trên máy kéo, máy nông nghiệp tự hành 17 2.2. Phác thảo hệ thống truyền ñộng vô cấp phân tầng trên cơ sở bộ truyền ñai bản rộng biến tốc 19 2.2.1. Kết cấu tổng thể 20 2.2.2. ðộng cơ 21 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật iv 2.2.3. Hệ thống truyền lực 22 2.2.4. Bộ truyền ñai bản rộng vô cấp 23 CHƯƠNG III XÂY DỰNG MÔ HÌNH TRUYỀN ðỘNG ðAI VÔ CẤP 28 3.1. Các nghiên cứu về truyền ñộng ñai biến tốc 28 3.2. Cơ sở lý thuyết bộ truyền ñộng ñai biến tốc 29 3.3. ðộng lực học quá trình thay ñổi tỷ số truyền 34 3.3.1. Xác ñịnh loại ñai và ñường kính lớn nhất của bộ truyền ñai vô cấp 34 3.3.2. Xác ñịnh chiều dài dây ñai 35 3.3.3. Xác ñịnh ñường kính nhỏ nhất của các bánh ñai và khoảng ñiều chỉnh 36 3.3.4. Xác ñịnh khoảng cách trục e của bộ truyền ñai 37 3.3.5. Kiệm nghiệm góc ôm β 38 3.3.6. Tính lực căng ban ñầu của ñai và lực tác dụng lên trục 38 3.3.7. Tính toán cơ cấu ép bánh ñai chủ ñộng 39 3.3.8. Tính toán lò xo ép bánh ñai bị ñộng 44 3.3.9. Mô hình mô phỏng quá trình thay ñổi tỷ số truyền bộ truyền ñai 47 CHƯƠNG IV XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG TRUYỀN ðỘNG VÔ CẤP PHÂN TẦNG CHO MÁY KÉO NHỎ 4 BÁNH 48 4.1. Mô hình mô phỏng 48 4.1.1. Sơ ñồ mô phỏng truyền ñộng ñai vô cấp trên hệ thống truyền lực máy kéo 48 4.1.2. ðộng cơ 49 4.1.3. Truyền ñộng ñai vô cấp 50 4.1.4. Ly hợp 50 4.1.5. Hộp số, cầu sau 51 4.1.6. Mạch ñiều khiển thủy lực 52 4.2. Mô phỏng mô hình bằng phần mền Matlab-simulik 52 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật v 4.2.1. Giới thiệu Matlab – Simulink 52 4.2.2. Mô phỏng mô hình 55 4.2.3. Khảo sát một số trạng thái hoạt ñộng của mô hình 58 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 5.1. Kết luận 66 5.2. Kiến nghị 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHẦN PHỤ LỤC 71 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮA VIẾT TẮT CHLBð Cộng hòa liên bang ðức CVT Continuously Variable Transmission LHM Liên hợp máy IVT Infinitely variable transmission PS Pferdestarke TCVT Toroidal Continuously Variable Transmission Tð Truyền ñộng Tðð Truyền ñộng ñiện TðTð Truyền ñộng thủy ñộng VDP Variable-diameter pulley M c Mô men cản M e Mô men ñộng cơ i tl Tỷ số truyền lực Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật vii DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 1.1. ðánh giá các loại truyền ñộng. 14 Bảng 1.2. So sánh các loại truyền ñộng bao vòng vô cấp 15 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ðỒ THỊ STT Tên hình vẽ Trang Hình 1.1. Hộp số vô cấp Mercedes - Benz 3 Hình 1.2. So sánh hiệu quả của một hộp số vô cấp (CVT) với hộp số thường [30] 4 Hình 1.3. Sơ ñồ phân loại truyền ñộng vô cấp 5 Hình 1.4. Hình ảnh cấu tạo hộp số vô cấp kiểu puly ñai và dây ñai truyền 6 Hình 1.5. Truyền ñộng ñai kim loại vô cấp trên ô tô 7 Hình 1.6. Kết cấu hộp số vô cấp loại con lăn (TCVT) 9 Hình 1.7. Các chế ñộ làm việc của hộp số vô cấp kiểu con lăn 9 Hình 1.8. Sơ ñồ cấu tạo của hộp số vô cấp kiểu IVT 10 Hình 1.9. Hộp số vô cấp kiểu con lăn tròn 11 Hình 1.10. Sơ ñồ nguyên lý của hộp số vô cấp loại thủy tĩnh 12 Hình 1.11. Sơ ñồ cấu tạo hộp số dùng truyền ñộng thủy ñộng 13 Hình 1.12. Sơ ñồ hệ thống Hybrid 14 Hình 2.1. Sơ ñồ hệ thống truyền ñộng máy kéo Reimers ASL8 [16] 17 Hình 2.2. Nguyên mẫu truyền loại ZF / P.I.V. Reimers ASL 210 [17] 18 Hình 2.3. Sơ ñồ truyền ñộng mẫu máy kéo nghiên cứu của Tu. Muenchen [18] 18 Hình 2.4. Sơ ñồ hệ thống truyền ñộng máy gặt ñập liên hợp E512 [19] 19 Hình 2.5. Sơ ñồ bố trí hệ thống truyền lực của máy kéo nghiên cứu 22 Hình 2.6. Cấu tạo bánh ñai chủ ñộng 23 Hình 2.7. Cấu tạo bánh ñai bị ñộng 24 Hình 2.8. Cấu tạo dây ñai cao su 24 Hình 2.9. Cấu tạo dây ñai kim loại 25 Hình 2.10. Xy lanh tác ñộng ñơn thông dụng [8] 26 Hình 3.1. Mô hình bộ truyền ñai bản rộng vô cấp 30 Hình 3.2. Sơ ñồ truyền ñộng ñai vô cấp ñiều khiển bằng thủy lực 31 Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ix Hình 3.3. Van phân phối con trượt dọc 3/3 tác ñộng bằng tay có lò xo trả về 32 Hình 3.4. Nguyên lý thay ñổi tỷ số truyền của vô cấp 33 Hình 3.5. Kết cấu bộ truyền ñai vô cấp RD b 34 Hình 3.6. Mô hình truyền ñộng vô cấp bằng ñai bản rộng 35 Hình 3.7. Sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của bộ truyền ñai vô cấp 36 Hình 3.8. Phân tích lực trên các bánh ñai 40 Hình 3.9. Xylanh tác ñộng một chiều cần piston một phía 42 Hình 3.10. Các kích thước và tải trọng tác dụng lên lò xo chịu nén 45 Hình 4.1. Sơ ñồ truyền lực máy kéo 48 Hình 4.2. ðường ñặc tính của ñộng cơ sử dụng khảo nghiệm trong ñề tài 49 Hình 4.3. Mô hình truyền lực máy kéo 51 Hình 4.4. Sơ ñồ mạch ñiều khiển thủy lực 52 Hình 4.5. Hệ thống thư viện phần mềm Matlab - Simulink 54 Hình 4.6. Sơ ñồ khối của mô hình máy kéo 56 Hình 4.7. Chương trình mô phỏng máy kéo trên phần mềm Matlab – Simulink 56 Hình 4.8. Kết quả khảo sát 1 58 Hình 4.9. Kết quả khảo sát 2 59 Hình 4.10. Kết quả khảo sát 3 60 Hình 4.11. Kết quả khảo sát 4 61 Hình 4.12. Kết quả khảo sát 5 62 Hình 4.13. Kết quả khảo sát 6 63 [...]... hành nh Trong lĩnh v c k thu t máy kéo ñã có nh ng k t qu nghiên c u bư c ñ u v h th ng truy n ñ ng ñai vô c p l p trên máy kéo nh s n xu t t i Vi t nam H th ng truy n l c thi t k cho máy kéo nh là m t h th ng vô c p phân t ng, k t n i m t b truy n ñ ng ñai vô c p ñi u khi n ñư c v i m t h p s cơ h c 2 c p truy n Như v y máy kéo s th c hi n vi c ñi u khi n v n t c vô c p và cài t ng nhanh khi th c... truy n ñ ng các m u máy kéo nghiên c u c a Vi n máy nông nghi p ð i h c k thu t Muenchen CHLB ð c và máy g t ñ p liên h p E512, có th tham kh o ñ ng d ng cho máy kéo Vi t nam H th ng truy n l c c a máy bao g m m t b truy n bao vòng vô c p n m gi a ly h p và h p s H p s cơ khí 2 c p có tác d ng m r ng ph m vi thay ñ i t s truy n và th c hi n chuy n ñ ng lùi T c ñ máy kéo thay ñ i vô c p theo b truy... ng truy n l c thi t k cho máy kéo 4 bánh m t c u ch ñ ng sau, ñ c ñi m làm vi c c a máy kéo là c n l c kéo l n móc, do ñó các chi ti t c a h th ng truy n l c và c a c u sau có kích thư c và kh i lư ng l n, tr ng lư ng c a máy ñư c phân b v phía sau (2/3 tr ng lư ng phân b lên c u sau), b trí như v y làm tăng kh năng kéo bám c a xe Ngoài ra trong quá trình làm vi c, l c c n c a máy công tác còn có tác... p lý ñ ng d ng cho h th ng truy n l c máy kéo nh - Tính toán các thông s ñ ng h c và k t c u b truy n ñ ng ñai vô c p và các b ph n khác c a h th ng truy n l c - Mô hình hóa và mô ph ng h th ng truy n ñ ng có tích h p b truy n ñ ng ñai vô c p Trư ng ð i H c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c k thu t 16 CHƯƠNG II XÂY D NG SƠ ð TRUY N ð NG VÔ C P PHÂN T NG CHO MÁY KÉO NH 4 BÁNH 2.1 Các sơ... n ñ ng bao vòng trên máy kéo, máy nông nghi p t hành TL cu i B chuy n PIV H ps Phanh Li h p chính Vi sai 1800v/p Tr c tri t CS 540 v/p R Li h p 4, 94 2,0 H 19,76km/h 8,0 L 8,0 2,0 Hình 2.1 Sơ ñ h th ng truy n ñ ng máy kéo Reimers ASL8 [16] H th ng truy n ñ ng máy kéo Reimers ASL8 g m ly h p chính và ly h p riêng cho nhánh truy n ñ ng t i h p s và b ph n di ñ ng Ph n truy n ñ ng vô c p lo i xích ZF/PIV... xu t Nông nghi p (kho ng 50% th ph n) là máy kéo nh 2 bánh công su t 8 ñ n 10 kW, k t c u ñơn gi n ñ th c hi n các nhi m v khác nhau như làm ñ t, thu ho ch và v n chuy n N n công nghi p ch t o máy kéo nư c ta hi n nay ñang giai ño n ñ u, m i ch s n xu t ñư c các h th ng máy ñơn gi n trên cơ s các máy kéo nh 8 ñ n 12 PS, ñang hư ng ñ n s n xu t các máy kéo nh 4 bánh công su t 18, 20, 25 và 30 PS, ñã có... ng máy kéo, máy canh tác dùng trong s n xu t nông nghi p do Trung tâm giám ñ nh Trư ng ð i H c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c k thu t 20 máy móc thi t b Cơ ñi n Nông nghi p - năm 1997, máy kéo thi t k có c l c kéo n m trong kho ng 0,9 ñ n 1 ,4 t n C 1 Công su t ñ nh 8,8 ÷ 11 m c kW (ml) (12 ÷ 15) (20 ÷ 25) (30 ÷ 35) (50 ÷ 60 ) (75 ÷ 80) 0,2 ÷ 0,3 0,6 0,9 1 ,4 1 ,4 ÷ 2 C p l c kéo T 2 3 4. .. th i thay ñ i t s truy n cho phù h p ð gi ñi m làm vi c c a LHM t i vùng có l i nh t trên ñ c tính ñ ng cơ, c n thi t m t gi i pháp ñi u khi n t ñ ng t s truy n trên m i t ng v n t c làm vi c c a máy kéo khi ho t ñ ng trên ñ ng ho c th c hi n công vi c v n chuy n T các phân tích trên ñây, tác gi ñ xu t ñ tài: Nghiên c u h th ng truy n ñ ng vô c p phân t ng cho máy kéo nh 4 bánh Trư ng ð i H c Nông... T 2 3 4 5 14, 7 ÷ 18,3 22 ÷ 25,7 36,7 ÷ 44 ,1 55,1 ÷ 58,8 2.2.2 ð ng cơ ð ng cơ s d ng cho máy kéo là ñ ng cơ diezen, có th l a ch n ñ ng cơ c a m t s hãng ch t o nư c ngoài như KUBOTA, YANMA, DONGFENG ho c VIKYNO công su t 30,2 kW ( 240 0 v/ph), mô men xo n c c ñ i 120 Nm (2000 v/ph) ð ng cơ trên máy t hành là ngu n năng lư ng c n thi t ñ m b o cho máy t hành t chuy n ñ ng ñư c và t o ra l c kéo móc ho... ñi m c a CVT, cho phép máy kéo có th th a mãn các yêu c u v kinh t , k thu t và môi trư ng trong s d ng máy 1.2 Phân lo i truy n ñ ng vô c p H th ng truy n ñ ng vô c p ñư c chia thành các lo i d a và sơ ñ sau: TRUY N ð NG VÔ C P TÐ TH Y L C TH Y TĨNH TÐ ðI N TH Y ð NG TÐ CƠ H C ÐĨA MA SÁT ÐAI B N R NG BAO VÒNG ÐAI XÍCH ÐAI KIM LO I Hình 1.3 Sơ ñ phân lo i truy n ñ ng vô c p 1.2.1 H p s vô c p lo i cơ . 48 4. 1. Mô hình mô phỏng 48 4. 1.1. Sơ ñồ mô phỏng truyền ñộng ñai vô cấp trên hệ thống truyền lực máy kéo 48 4. 1.2. ðộng cơ 49 4. 1.3. Truyền ñộng ñai vô cấp 50 4. 1 .4. Ly hợp 50 4. 1.5 TRUYỀN ðỘNG VÔ CẤP PHÂN TẦNG CHO MÁY KÉO NHỎ 4 BÁNH 17 2.1. Các sơ ñồ truyền ñộng bao vòng trên máy kéo, máy nông nghiệp tự hành 17 2.2. Phác thảo hệ thống truyền ñộng vô cấp phân tầng trên. hành nhỏ. Trong lĩnh vực kỹ thuật máy kéo ñã có những kết quả nghiên cứu bước ñầu về hệ thống truyền ñộng ñai vô cấp lắp trên máy kéo nhỏ sản xuất tại Việt nam. Hệ thống truyền lực thiết kế cho