tóm tắt luận án tiến sĩ Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố sử dụng và kết cấu đến tính chất chuyển động vòng của máy kéo bánh dùng trong nông nghiệp

27 554 0
tóm tắt luận án tiến sĩ  Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố sử dụng và kết cấu đến tính chất chuyển động vòng của máy kéo bánh dùng trong nông nghiệp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI HÀN TRUNG DŨNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ SỬ DỤNG VÀ KẾT CẤU ĐẾN TÍNH CHẤT CHUYỂN ĐỘNG VỊNG CỦA MÁY KÉO BÁNH DÙNG TRONG NÔNG NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 62.52.01.03 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÀ NỘI – 2014 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Bùi Hải Triều Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Phản biện 1: GS.TS Phạm Minh Tuấn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Phản biện 2: PGS.TS Đặng Tiến Hịa Trường Đại học Nơng nghiệp Hà Nội Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường Họp Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Vào hồi ngày tháng năm 2014 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Quốc gia Thư viện Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tính chất chuyển động vịng tính chất làm việc quan trọng máy kéo (MK) dùng nông nghiệp Quỹ đạo ổn định chuyển động máy kéo nơng nghiệp (MKNN) có ảnh hưởng lớn đến suất chất lượng làm việc liên hợp máy, đến mức độ an tồn, chí phí nhiên liệu mệt nhọc người điều khiển Để thiết kế tốt sử dụng có hiệu liên hợp máy, trước hết cần nghiên cứu phân tích rõ ảnh hưởng thơng số kết cấu yếu tố sử dụng đến đặc trưng chuyển động vòng máy kéo Đây lĩnh vực quan tâm kết nghiên cứu công bố Việt Nam Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn trên, tác giả luận án chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố sử dụng kết cấu đến tính chất chuyển động vịng máy kéo bánh dùng nơng nghiệp” làm đề tài nghiên cứu với mong muốn góp phần lấp đầy khoảng trống tri thức nói Mục tiêu đề tài luận án Mục tiêu đề tài luận án xây dựng chương trình mơ động lực học quay vịng MK, cho phép khảo sát ảnh hưởng số yếu tố sử dụng kết cấu đến tính chất chuyển động vòng máy kéo bánh điều kiện sản xuất nông nghiệp (SXNN) Thời gian địa điểm nghiên cứu Từ 2011 đến 2013, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án - Góp phần xây dựng phương pháp xác định thông số tối ưu MK bánh, làm luận khoa học cho việc thiết kế MK mới, cải tiến MK có, lựa chọn trang bị hệ thống MK phù hợp, đồng thời định hướng khai thác sử dụng chúng có hiệu an toàn điều kiện VN - Phương pháp nghiên cứu kết nghiên cứu lí thuyết thực nghiệm đóng góp bổ sung cho cơng tác đào tạo đại học sau đại học lĩnh vực liên quan Những đóng góp đề tài luận án - Luận án đưa phương pháp tiếp cận nghiên cứu tính chất chuyển động vịng MKNN, xây dựng mơ hình mơ khảo sát động lực học MK theo phương ngang tương tác phức tạp động – truyền lực – di động – máy nơng nghiệp, trọng mối quan hệ bánh xe đất nông nghiệp - Thiết bị thí nghiệm bánh xe thiết kế chế tạo có tính động cao, phù hợp để thực thí nghiệm đồng ruộng bánh xe chủ động bị động Kết thí nghiệm sở liệu để xây dựng mơ hình bánh xe nghiên cứu tính chất chuyển động MK - Mơ hình bánh xe xây dựng mơ hình bán thực nghiệm, kết nối với mơ hình phẳng mơ tả động lực học chuyển động MK MNN tự hành có trang bị bánh xe loại - Đề xuất phương pháp thực nghiệm xác định quỹ đạo chuyển động MK sử dụng sensor V1-Datron, xác phù hợp với điều kiện ô tô, MK MNN tự hành chuyển động đường đồng ruộng Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát tình hình phát triển máy kéo nông nghiệp nước ta Hệ thống MK nước ta, máy nhỏ máy lớn phần lớn có nguồn gốc nhập ngoại, chủ yếu mang tính tự phát dường chưa có liệu khoa học quy định pháp lý lựa chọn Công nghệ chế tạo MK, đặc biệt MK bánh nước ta non kém, chủ yếu chép mẫu máy nhỏ, đơn giản chưa đáp ứng nhu cầu phát triển giới hố trước mắt lâu dài Vì thiết phải đầu tư nghiên cứu từ thiết kế sơ đến thiết kế hoàn thiện MK 1.2 Khái qt tính chất chuyển động vịng máy kéo bánh Tính chất chuyển động định nghĩa tính chất tổng quát hệ thống “Người lái - Xe - Mơi trường” (hình 1.1) Theo Mischke (1990), để đánh giá hệ thống kín trước hết cần phải đánh giá hệ thống hở (tức khơng có mạch liên hệ ngược) Qua hệ thống hở, xác định phản ứng MK có yếu tố điều khiển kích động bên ngồi khác Mặt khác số liệu tính chất chuyển động nhận từ mơ chuyển động khơng có tác động người lái (thực tác động thay hàm góc quay vành lái, chí hàm ga) mơ tả cách khách quan tính chất chuyển động MK Ảnh hưởng mặt đường Quĩ đạo cần theo (yêu cầu) Người lái Động Truyền lực Phanh, Lái Liên hệ ngược MÁY KÉO Nhiễu Quĩ đạo (kết điều khiển) Hình 1.1 Mơ hình hệ thống điều khiển mạch kín tơ máy kéo Nghiên cứu động lực học hướng chuyển động, trước hết chủ yếu nghiên cứu quỹ đạo chuyển động ô tô máy kéo (Nguyễn Khắc Trai, 1997) Khi xem xét quỹ đạo chuyển động, vấn đề luôn đặt dạng chuyển động vịng tổng qt, chuyển động thẳng trường hợp đặc biệt 1.3 Thành tựu nghiên cứu tính chất chuyển động vịng máy kéo nước Ở nước phát triển, nghiên cứu tính chất chuyển động MK đạt trình độ cao, nhà khoa học giải thành cơng tốn điều khiển lập trình lái tự động theo GPS Tuy nhiên điều kiện đất đai canh tác lúa nước Việt Nam thách thức to lớn cho việc giải vấn đề di động loại MK MNN tự hành Từ nhiều năm nay, nhà khoa học nước chủ yếu tập trung nghiên cứu cải thiện tính chất kéo bám cho MKNN, nghiên cứu dao động thẳng đứng cho MK vận chuyển ổn định lật đổ cho MK đồi dốc Theo thông tin có được, nói kết nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm tính chất chuyển động MK nước ta hạn chế và, chưa có cơng bố kết nghiên cứu động lực học theo hướng ngang MK, MKNN Trong phần Tổng quan cịn phân tích ưu nhược điểm nhiều mơ hình nghiên cứu đặc tính bánh xe mơ hình khảo sát tính chất chuyển động tồn xe, nhằm lựa chọn mơ hình nghiên cứu phù hợp Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu - Lựa chọn xây dựng mơ hình ĐLH chuyển động MK bánh - Thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm xác định tham số vào mơ hình đặc tính số phần tử mơ hình - Mơ tính chất chuyển động vịng MK máy tính số - Khảo sát ảnh hưởng số yếu tố kết cấu sử dụng đến tính chất chuyển động vịng MK bánh dùng nơng nghiệp - Thí nghiệm nhằm kiểm chứng mơ hình bánh xe kiểm chứng mơ hình tồn xe điều kiện thực tế 2.2 Phương pháp nghiên cứu áp dụng 2.2.1 Phương pháp mơ hình hố Luận án sử dụng phương pháp mơ hình hóa để mơ tả phần tử (động cơ, bánh xe, MNN) toàn máy kéo mơ hình tốn học, đảm bảo giữ nguyên chất vật lí hệ 2.2.2 Phương pháp mô số kết hợp mô thực nghiệm Phần mềm mô MatLab/Simulink ứng dụng để giải tốn nghiên cứu, hầu hết thông số đầu vào xác định từ thực nghiệm từ mô thực nghiệm 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Luận án xây dựng phương pháp thực nghiệm như: - Thực nghiệm xác định mơ men qn tính máy kéo - Khảo nghiệm động để xác định nhanh đặc tính mơ men - Thí nghiệm xây dựng đặc tính bánh xe máy kéo - Xây dựng quỹ đạo chuyển động vòng thực tế máy kéo 2.2.4 Phương pháp đánh giá tính chất chuyển động vịng máy kéo - Đánh giá tính chất động lực học chuyển động vịng - Các thơng số đặc trưng cho q trình quay vịng ổn định - Khả đáp ứng MK với quỹ đạo chuyển động cho trước Chương XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC CHUYỂN ĐỘNG VỊNG CỦA MÁY KÉO TRÊN ĐẤT NƠNG NGHIỆP 3.1 Lựa chọn mơ hình động lực học chuyển động vòng máy kéo Trong nghiên cứu động lực học tơ máy kéo kỹ thuật mơ hình hóa, vấn đề quan trọng mơ hình xây dựng phải phản ánh đặc trưng hệ, xây dựng chương trình giải khảo sát linh hoạt Ngoài ra, phải kiểm chứng thực nghiệm Cần lựa chọn mô hình cho có số bậc tự mà cho kết phù hợp mối quan hệ động lực học hệ miền đủ rộng Theo quan điểm đó, chọn mơ hình phẳng vết 3.2 Xây dựng mơ hình động lực học chuyển động vòng máy kéo Để nghiên cứu tính quay vịng máy kéo bánh cách khái quát nhất, cần lập sơ đồ tính tốn quay vịng máy kéo bánh có hai cầu chủ động, với bánh xe trước bánh xe dẫn hướng (hình 3.1) Như MK có cầu chủ động trường hợp riêng O Y0    y FLF Mc A B FLR  mv R FM  FxR FyR lM vR lR v T  FLT vF  x FyF  FxF v F F lF l Hình 3.1 Sơ đồ vết nghiên cứu tính chất chuyển động X vịng máy kéo 4x4 3.2.1 Các giả thiết đặt xây dựng mơ hình nghiên cứu - Máy kéo chuyển động mặt đồng phẳng, bỏ qua dao động thẳng đứng, bỏ qua chuyển động vặn chuyển động lật - Các lực tác dụng mặt phẳng ngang song song với mặt đường không dốc - Trọng tâm MK nằm mặt phẳng chuyển động Coi phân bố lại trọng lượng cầu bánh xe trái phải chuyển động vịng khơng đáng kể - Hai bánh xe cầu quy đổi thành bánh xe tương đương đặt điểm cầu Qui ước góc quay trung bình bánh dẫn hướng trước =(t), tính tốn đặt điểm cầu trước - Bỏ qua góc đặt bánh xe dẫn hướng 3.2.2 Hệ thống phương trình vi phân chuyển động vịng Từ mơ hình động lực học chuyển động hình 3.1 xây dựng hệ phương trình vi phân chuyển động MK hai cầu chủ động mặt phẳng ngang Kí hiệu số “F” cho cầu trước, số “R” cho cầu sau   J F  F  M E iF i  FXF rF (3-1)  J   M i i  F r R E R XR R  R     cos   FXR  FLR  FXF cos   FLF cos   FYF sin   mv(   )sin   FM cos mv     mv cos   FYR  FXF sin   FLF sin   FYF cos   mv cos   mv sin   FM sin   J Z  ( FXF sin   FLF sin   FYF cos  )lF  FYR lR  FM sin  (lM  lR )  M C  M zR  M zF   Hai phương trình đầu mơ tả tính chất truyền lực từ động đến cầu chủ động cịn ba phương trình sau mô tả chuyển động thân xe mặt phẳng ngang Để giải hệ phương trình (3-1) cần thiết phải xác định quan hệ động học bổ sung xây dựng mơ hình động lực học phần tử hệ thống 3.2.3 Các quan hệ động học bổ sung Góc lệch bên cầu:   l   v sin  l   v sin  tg R  R ; tg (   F )  F v cos  v cos  v cos  Vận tốc dài bánh chủ động sau: vR  cos R v cos  Vận tốc dài bánh xe dẫn hướng: vF  cos(  F ) 3.2.4 Mơ hình động máy kéo (3-2) (3-3) (3-4) Đặc tính Ne=f(ne) Me=f(ne) D-240 (trên MK MTZ-80) YM3T84 (trên MK Yanmar-3000) xây dựng phương pháp phanh tạo tải trục trích cơng suất (PTO) MK nhờ bệ thử thủy lực F-4000 Mỹ Phương trình đường đặc tính mơ men biểu diễn sau: Đối với động D-240: M E  20,59 E  5000,6 (3-5) 10 Đối với động YM-3T84: - Với mức ga 100%: M E  7,01 E  2029,1 (3-6) - Với mức ga 50%: M E  5,86 E  1380,5 (3-7) Khi MK quay vịng, lực cản tăng lên chút bơm nhiên liệu cao áp trang bị điều tốc li tâm chế độ, nên động lại nhanh chóng thiết lập điểm làm việc mà số 3.2.5 Mơ hình hệ thống truyền lực Sơ đồ truyền lực kết cấu vi sai máy kéo bánh tơ có ảnh hưởng định đến tính chất chuyển động vòng xe Tuy nhiên, nhiều cơng trình nghiên cứu tính chất chuyển động tơ máy kéo với mơ hình phẳng, tác giả giả thiết bỏ qua ảnh hưởng biến dạng hệ thống truyền lực, bỏ qua ảnh hưởng phân bố lại mơ men theo tình trạng bám cầu bánh xe chủ động cầu Giả thiết chấp nhận MK cỡ nhỏ thường trang bị vi sai đơn giản Với MK có vi sai tự gài phải tính mơ men cản McVS Do mơ hình hệ thống truyền lực trở nên đơn giản hơn, mô tả phân chia biến đổi mô men đến cầu chủ động theo kết cấu (tỉ số truyền) MK nghiên cứu biểu diễn hai phương trình hệ phương trình (3-1) 3.2.6 Mơ hình bánh xe máy kéo đất nông nghiệp Bánh xe - phần tử kết nối máy kéo mặt đồng - phần tử quan trọng đặc biệt mơ hình mơ Mơ hình bánh xe MKNN xây dựng sở phát triển mơ hình Burckhardt, theo kết hợp lý thuyết Kamm với kết thực nghiệm theo phương dọc bánh xe đất Các thí nghiệm xác định tham số thực nghiệm kiểm chứng mơ hình thực thiết bị thí nghiệm bánh xe máy kéo WTD-2 nhóm nghiên cứu thiết kế chế tạo Quan hệ hệ số bám tổng hợp R độ trượt tổng hợp SR: 13 Chương KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CHUYỂN ĐỘNG VỊNG CỦA MÁY KÉO TRÊN ĐẤT NƠNG NGHIỆP Đối với khảo sát mô phỏng, cần ưu tiên trước hết dùng phương pháp mạch hở (open-loop-test), tức thay tác động người lái hàm tiền định, nhằm đánh giá khách quan tính chất hệ thống 4.1 Chọn đối tượng để khảo sát Chọn Yanmar-3000 làm đối tượng khảo sát MK có cơng suất cỡ vừa (30HP), có kết cấu đặc tính kỹ thuật phù hợp với điều kiện sản xuất nông nghiệp nước ta nông dân ưa chuộng 4.2 Khảo sát động lực học chuyển động vịng 4.2.1 Phương án thay đổi góc lái cuối Giá trị góc lái max phương khảo sát cuối án 0,5rad, 0,55rad, 0,6rad Kết quỹ đạo gia tốc ngang Hình 4.1 Các phương án thay đổi góc lái cuối trọng tâm  thể hình 4.1 Tốc độ đánh lái   0,13rad / s nhỏ nên MK chuyển hướng chậm, tốc độ xoay thân xe khơng lớn nên q trình q độ tương đối dài Các phương án khảo sát với góc lái cuối khác khác giai đoạn vòng ổn định, thể chỗ tăng góc lái cuối gia tốc ngang trọng tâm lớn bán kính quay vịng giảm đáng kể 14 4.2.2 Phương án thay đổi tốc độ xoay bánh xe dẫn hướng Tốc độ xoay bánh xe dẫn hướng trước thay đổi theo ba phương án 0,1rad/s, 0,13rad/s 0,18rad/s Giá trị góc lái cuối max phương án khảo sát 0,5rad Kết quỹ đạo gia tốc ngang trọng tâm thể hình 4.2 Hình 4.2 Các phương án thay đổi tốc độ xoay bánh xe dẫn hướng Với tốc độ đánh lái khác giống góc lái cuối có giai đoạn độ, gia tốc ngang bán kính cong quỹ đạo có khác nhau, cịn đến giai đoạn vịng ổn định bán kính quay vịng gia tốc ngang phương án giống Trong thực tế, thông thường tốc độ đánh lái góc lái cuối hồn tồn người lái cảm nhận bán kính khúc cua để có xử lý phù hợp 4.3 Khảo sát chuyển động vòng ổn định  Trong khảo sát xây dựng quan hệ  ,  ,  F ,  R  f ( a y ) , với điều kiện lấy giá trị dừng, tức vòng ổn định (=const) 4.3.1 Trường hợp thay đổi góc lái cuối Có phương án thay đổi góc lái cuối max=0,3; 0,4; 0,5 0,6rad Khi tăng góc lái cuối gia tốc ngang a y trọng tâm tăng nhanh MK  vịng gấp với bán kính cong nhỏ hơn, đương nhiên tốc độ vòng  15 tăng, kéo theo tăng góc chuyển động lệch bên cầu trước, trọng tâm cầu sau máy kéo Càng tăng a y =(F-R) tăng, tức máy kéo có tính quay vịng “thiếu” dy/dt, b a F, a R, Da 0,010 0,5 a)   0,4 b) 0,008 aF 0,006 0,3  Da 0,004 0,2 0,002 0,1 aR ay 0,000 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,1 0,2 0,3 0,4 ay 0,5 Hình 4.3 Các thơng số đặc trưng thay đổi theo góc lái cuối 4.3.2 Trường hợp thay đổi tỉ số truyền Trong khảo sát này, tiến hành thay đổi số truyền từ số II đến số IV Khi quay vòng MK, gài số truyền cao vận tốc dọc lớn, lực quán tính li tâm lớn gây thành phần lực ngang lớn hơn, làm cho góc chuyển động lệch cầu tăng nhanh, đồng thời gia tốc ngang quay vòng ổn định a y=v2/ lớn, số truyền IV Điều tăng nguy gây lật đổ máy kéo dsi/dt Da 0,010 0,8 ST4 0,7 0,5 0,006 ST3 0,4 0,3 ST4 0,008 0,6 ST2 ST3 0,004 a) 0,2 ST2 b) 0,002 0,1 ay 0,0 ay 0,000 0,0 0,5 ST2 1,0 ST3 1,5 ST4 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 Hình 4.4 Các thông số đặc trưng thay đổi theo số truyền 1,0 1,2 16 Hiệu số góc lệch bên cầu  không khác nhiều số II số III, song gài sang số IV tính quay vòng thiếu máy kéo tăng lên đáng kể Như quay vịng máy kéo khơng nên gài số IV 4.3.3 Trường hợp thay đổi phân bố trọng lượng alfaR alfaF 0,0020 0,010 0,008 0,0015 0,006 0,0010 0,004 0,0005 a) 0,002 ay 0,000 0,1 0,2 Không MNN 0,3 MNN sau 0,4 0,5 MNN trước b) ay 0,0000 0,1 0,2 Không MNN 0,3 0,4 MNN sau 0,5 MNN trước Hình 4.5 Góc lệch cầu phụ thuộc phân bố trọng lượng Ảnh hưởng trọng lượng bám đến chuyển động lệch cầu phương án treo MNN thấy rõ qua đồ thị hình 4.5 4.4 Ảnh hưởng đặc tính bánh xe làm việc loại Ảnh hưởng đặc tính làm việc bánh xe loại đường khác đến quỹ đạo chuyển động gia tốc ngang trọng tâm máy kéo thể hình 4.6 Hình 4.6 Ảnh hưởng đặc tính bánh xe đến quỹ đạo chuyển động vòng gia tốc ngang 17 Với vận tốc, tốc độ đánh lái góc lái cuối, MK quay vịng mềm bán kính quay vòng tăng gia tốc ngang giảm gia tăng chuyển động lệch cầu 4.5 Khảo sát sai lệch quỹ đạo chuyển động so với quỹ đạo cho trước Khảo sát nhằm kiểm tra đáp Quỹ đạo yêu cầu QĐ đường asphalt QĐ đất gốc rạ ứng MK mô khả chuyển động theo quỹ đạo định trước (quay vịng 1800 hình lê) Từ kết mơ hình 4.7 nhận thấy đường asphalt mức độ sai lệch quỹ đạo lớn 0,4m, đất gốc rạ sai lệch lên đến 1,5m MK bị trượt ngang nhiều Máy kéo khảo sát có tính quay vịng thiếu ( Hình 4.7 Sai lệch quỹ đạo MK quay vịng 1800 hình lê Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 5.1 Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu thực nghiệm (NCTN) NCTN nhằm xác định tham số đầu vào đặc tính phần tử mơ hình tính tốn, đồng thời kiểm chứng mơ hình mơ Nội dung nhiệm vụ nghiên cứu thực nghiệm bao gồm: - Xác định tọa độ trọng tâm mô men quán tính Jz MK MNN nghiên cứu điều kiện sử dụng - Khảo nghiệm xây dựng đường đặc tính đặc tính ngồi đặc tính riêng phần hai động lắp hai MK - Thí nghiệm tính chất chuyển động lệch bánh xe chủ động bánh xe bị động hai MK, số loại đường Đây khâu đột phá luận án nghiên cứu tính chất chuyển động MKNN 18 - Thí nghiệm chuyển động vòng máy kéo MTZ-80 đất gốc rạ nhằm kiểm chứng đánh giá kết mơ tính chất chuyển động vịng máy kéo bánh dùng nơng nghiệp 5.2 Đối tượng thí nghiệm Tất thực nghiệm cần thiết tiến hành hai loại MK tiêu biểu MTZ-80 (CH Belarus chế tạo) – đại diện cho loại MK có cơng suất hạng trung; YANMAR-3000 (Nhật Bản chế tạo) – đại diện cho loại MK có cơng suất hạng nhỏ a 5.3 Kết nghiên cứu thực nghiệm 5.3.1 Xác định mô men quán tính l2 l1 trục đứng qua trọng tâm Jz Đối với máy kéo nhập ngoại, thông số thường không biết, điều kiện sử dụng khác Luận án chọn phương pháp dao động xoắn tắt dần treo máy kéo hai dây mềm (hình 5.1) G Hình 5.1 Sơ đồ treo máy kéo theo mặt phẳng thẳng đứng Sau tạo dao động xoắn cho máy kéo treo quanh trục trọng tâm z, với giả thiết dao động nhỏ bỏ qua giảm chấn, có: G a ( l1  l2 ) Jz  T0  l1 l (5-1) Từ công thức (5-1) thấy rằng, Hình 5.2 Đồ thị dao động lắc máy kéo YM-3000 quanh trục z vấn đề phải xác định xác chu kỳ dao động T0 Hệ thống thiết bị đo, tự ghi dao động lắc MK thiết kế, chế tạo nhận kết hình 5.2 Số chu kỳ dao động > 50 chứng tỏ giảm chấn nhỏ 19 Mơ men qn tính máy kéo MTZ-80 trục thẳng đứng z qua trọng tâm tính là: Jz = 3851,91 kgm2 Mơ men qn tính máy kéo YM-3000 trục z là: Jz = 816,1 kgm2 5.3.2 Thiết kế chế tạo thiết bị thí nghiệm bánh xe máy kéo Thiết bị thiết kế để liên kết với hệ thống treo máy kéo MTZ80, thông qua khung đo lực kéo chuyên dụng Bố trí chung lắp đặt bánh xe, hệ thống truyền động gây tải, hệ thống cảm biến, đầu đo thể hình 5.3 Truyền lực các-đăng bố trí hộp giảm tốc hộp bánh cho phép đặt lệch bánh xe góc đến 20o so với hướng tiến Các hệ thống tính toán đảm bảo tương ứng động học, khả truyền mô men, truyền lực, đảm bảo độ bền, cân ổn định thí nghiệm 10 11  12 13 14 15 Hình 5.3 Sơ đồ thiết bị thí nghiệm chuyển động lệch bánh xe máy kéo 1-sensor áp suất; 2-khung; 3-sensor đo lực dọc; 3-động thủy lực; 5-sensor tốc độ quay môtơ; 6-hộp giảm tốc; 7-trục đăng; 8-hộp bánh nón; 9-sensor tốc độ quay bánh xe ; 10-bánh xe thí nghiệm; 11-sensor góc lệch khung MK không thẳng; 12-bánh đuôi; 13-sensor vận tốc thực tế; 14-sensor lực ngang; 15- chất tải Hệ thống đo đa kênh thiết lập phần mềm DasyLab11.0 hình 5.4 cho phép đo, ghi, tính tốn hiển thị tức thời tất thông số 20 p Sp F SF n Sn n Sn F SF v Sv  Sα DASYLAB software DATA ACQUISITION A/D UNIT CONVERTER PC/LAPTOP Hình 5.4 Sơ đồ kết nối phần tử hệ thống đo lường Ưu điểm bật thiết bị liên kết với máy kéo MTZ, máy kéo vừa nguồn động lực (truyền mơ men cho bánh xe thí nghiệm), vừa nguồn gây tải trọng kéo (đẩy) cho bánh xe (hình 5.5) bánh xe khung đo loadcell bánh xe hiệu chỉnh góc khung lăn lăn Hình 5.5 Thiết bị liên kết với máy kéo nhờ hệ thống khung treo đặc biệt Nhờ máy kéo MTZ-80 có trọng lượng lớn (gần 3,5T) nên thiết bị thí nghiệm ổn định thẳng hướng, đảm bảo góc đặt lệch bánh xe ln trì Các giá trị góc lệch bên i đặt trước cách xoay lệch bánh xe thí nghiệm so với phương dọc Giá trị lực Fxi tạo cách thay đổi số truyền lực phanh máy kéo MTZ-80 để tạo 21 lực cản dọc, cản lại chuyển động khung thiết bị thí nghiệm mơ men chủ động bánh xe thí nghiệm tạo Sử dụng số cơng thức tính tốn để xây dựng đặc tính kéo bám đặc tính chuyển động lệch bánh xe thí nghiệm V d p d  m i m b Mô men xoắn bánh xe chủ động: M x  (5-2) 2π π.r n Độ trượt bánh xe chủ động: Sx   b b (5-3) 30Vx Mx F F Hệ số bám dọc:   Hệ số kéo: k  x1 Hệ số lăn: f  L    k FZ FZ rb FZ Thiết bị sử dụng để thí nghiệm xác định hệ số mơ hình bánh xe (mục 3.2.6) dùng để thí nghiệm kiểm chứng mơ hình Buckhardt phát triển cho bánh xe MKNN jx j x 0,8 1,0 0,7 0,8 0,6 0,5 0,6 0,4 0,4 0,3 0,2 0,2 0,1 0,0 0,0 0,2 Đường asphalt 0,4 0,6 Đường đất 0,8 Ruộng gốc rạ 1,0 Sx Hình 5.6 Đặc tính bám trượt bánh xe YM-3000 =0 0,2 0,4 alpha=0 0,6 alpha=5 0,8 alpha=10 Sx Hình 5.7 Đặc tính bánh xe máy kéo YM-3000 Hình 5.6 minh họa kết thí nghiệm bám–trượt bánh xe máy kéo YM-3000 số loại đường, =0 Hình 5.7 đặc tính bám-trượt bánh xe máy kéo YM-3000 đất gốc rạ, góc chuyển động lệch  khác Mô đun bánh xe nối ghép với mơ hình MK 22 5.3.3 Thí nghiệm quay vịng để kiểm chứng kết mơ Trong luận án này, phương pháp lí thuyết – thực nghiệm đề xuất để xác định quỹ đạo chuyển động thực tế máy kéo bánh, sở sử dụng thiết bị đo đại Thiết bị đo gồm: - Sensor vận tốc quang học V1-Datron cho phép đo vận tốc hai phương tốc độ đổi hướng vectơ vận tốc tuyệt đối (sai số 0,05%) - Các cảm biến đo góc xoay đặt trụ đứng bánh xe dẫn hướng - Phần mềm đo lường xử lý kết đo DasyLab11.0 Thí nghiệm thực cho máy kéo MTZ-80 chuyển động vòng đất ruộng gốc rạ có độ ẩm tương đối 75% Worksheet đo lường xử lý số liệu thí nghiệm thể hình 5.8 Hình 5.8 Sơ đồ kết nối module worksheet thí nghiệm quay vịng Kết thu quỹ đạo chuyển động máy kéo số thí nghiệm tiêu biểu minh họa hình 5.9 Qua so sánh cho thấy, sai khác thông số đặc trưng quỹ đạo vẽ với quỹ đạo thực máy kéo phương pháp dùng hai sensor nằm giới hạn từ 0,1% (trên đường bê tông) đến 0,4% (trên đất mềm) Trong điều kiện trang bị có sensor V1 sai khác không đáng kể, tương ứng 0,5% đến 1% 23 Hình 5.9 So sánh hai phương pháp xây dựng quỹ đạo chuyển động Diễn biến góc lái đưa vào mơ lấy từ diễn biến góc lái đo thí nghiệm chuyển động vịng Trong q trình mơ phỏng, tỉ số truyền, mức ga, hàm góc lái, đặc tính bánh xe đảm bảo gần giống với điều kiện thí nghiệm Hình 5.10 kết kiểm chứng quỹ đạo gia tốc ngang trọng  tâm với điều kiện chuyển động: vTB=6,6km/h;   0,13rad / s ; δmax=20,8o Hình 5.10 Kiểm chứng mơ hình trường hợp MK quay vịng 180 độ 24  Hình 5.11: Điều kiện chuyển động: v=7,45km/h;   0,13rad / s ; δmax=34,4o Hàm góc lái thực nghiệm d=d(t) 0,7 0,6 d [rad] 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 10 15 20 25 t [s] Hình 5.11 Kiểm chứng mơ hình trường hợp MK quay vịng 360 độ Qua so sánh kết mơ với kết thực nghiệm đất gốc rạ (độ ẩm tương đối W=75%), cho thấy quỹ đạo chuyển động vịng theo gia tốc ngang trọng tâm MK giống định tính định lượng Sự sai khác khơng lớn (

Ngày đăng: 23/06/2015, 21:29

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan