nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu mạch thủy lực đến tính chất hoạt động của hệ thống điều khiển vị trí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN TRỌNG MINH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KẾT CẤU MẠCH THỦY LỰC ĐẾN TÍNH CHẤT HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 60.52.01.03 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS BÙI HẢI TRIỀU HÀ NỘI, NĂM 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu trình bày luận văn trung thực, khách quan chưa để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cám ơn, thông tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Trọng Minh Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page ii LỜI CẢM ƠN Với tất lòng chân thành, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn: PGS.TS Bùi Hải Triều tận tình động viên, bảo, hướng dẫn giúp đỡ tơi để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể thầy, cô giáo Bộ môn Động lực Khoa Cơ điện - Học viện Nông nghiệp Việt Nam giúp đỡ chuyên môn tạo điều kiện cho trình thực luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến thầy, cô giáo trực tiếp giảng dạy tơi q trình học tập thầy, cô giáo Khoa Cơ điện - Học viện Nông nghiệp Việt Nam hướng dẫn, tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình bạn bè giúp đỡ khích lệ tơi hồn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả luận văn Nguyễn Trọng Minh Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU i CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Thủy lực ứng dụng nông nghiệp 1.1.1 Hệ thống thủy lực nhạy tải máy kéo nông nghiệp 1.1.2 Hệ thống thủy lực áp suất không đổi máy kéo nông nghiệp 1.1.4 Hệ thống truyền động thủy tĩnh cho phận làm việc rơ mooc 10 1.2 Ứng dụng thủy lực lĩnh vực xây dựng, công trình cơng thơn 11 1.2.1 Truyền động động truyền động xoay xe chuyên dụng 11 1.2.2 Truyền động thủy tĩnh máy nâng hàng 12 1.2.3 Hệ thống thủy lực máy xúc 13 1.3 Thủy lực điều khiển vị trí sản xuất nơng nghiệp 14 1.3.1 Điều khiển vị trí cấu treo máy kéo 14 1.3.1.1 Tự động điều khiển theo lực kéo (Điều khiển thủy lực –cơ học) 14 1.3.1.2 Điều khiển thủy lực hoàn toàn 17 1.3.1.3.Hệ thống thủy lực – điện từ điều khiển nâng hạ máy nơng nghiệp 19 1.3.2 Điều khiển vị trí máy thu hoạch 22 1.3.2.1 Điều khiển chiều cao cắt 22 1.3.2.2 Điều khiển vận tốc liên hợp máy số vòng quay trống đập 23 1.3.2.3 Hệ thống lái tự động 24 1.3.3 Điều khiển vị trí hộp số vơ cấp học 25 1.3.3.1 Hệ thống điều khiển thủy lực với van tùy động 25 1.3.3.2 Hệ thống VVT-I sử dụng mạch điều khiển hai vị trí 26 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page iv 1.3.3.3 Điều khiển tỷ số truyền vô cấp máy thu hoạch 27 1.3.3.4 Hộp số vô cấp điều khiển van đóng ngắt 27 1.4 Mục đích nhiệm vụ đề tài luận văn 29 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 30 2.1 Các mạch điều khiển thủy lực 30 2.1.1 Mạch nguồn áp suất có giá trị áp suất cần thiết không đổi 30 2.1.1.1 Cấu trúc mạch 30 2.1.1.2 Nguồn áp suất 32 2.1.2 Mạch nguồn áp suất có giá trị áp suất cần thiết thay đổi 39 2.1.2.1 Cấu trúc mạch 39 2.1.2.2 Các phương án cấu trúc LS 41 2.1.3 Các mạch nguồn lưu lượng 43 2.1.3.1 Cấu trúc mạch, nguyên lý điều khiển 43 2.1.3.2 Các phương án mạch 44 2.2 Hệ thống thủy lực điều khiển vị trí 48 2.2.1 Ứng dụng van điện từ điều khiển vị trí 49 2.2.1.1 Sử dụng van đóng ngắt điện từ 49 2.2.2 Ứng dụng van tỷ lệ điều khiển vị trí 52 2.2.2.1 Van tỷ lệ khơng có phản hồi 52 2.2.2.2 Van tỷ lệ có phản hồi 53 2.2.3 Ứng dụng van servo hệ điều khiển vị trí 54 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC NÂNG HẠ BỘ PHẬN GẶT CỦA MÁY GẶT ĐẬP LIÊN HỢP CỠ NHỎ 55 3.1 Thiết kế hệ thống nâng hạ thủy lực 55 3.1.1 Lựa chọn máy gặt đập liên hợp 55 3.1.2 Kết cấu khí hệ thống nâng hạ phận gặt 56 3.1.3 Thiết kế mạch điều khiển nâng hạ thủy lực 60 3.1.3.1 Phác thảo sơ đồ mạch điều khiển thủy lực 60 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page v 3.1.3.2 Tính tốn lựa chọn xy lanh thủy lực 60 3.1.3.3 Tính tốn chọn kích thước đường ống dẫn từ xy lanh tới van phân phối 62 3.1.3.4 Tính tốn lựa chọn van phân phối cho mạch thủy lực 63 3.1.3.5 Tính tốn lựa chọn nguồn thủy lực 64 3.2 Xây dựng mơ hình mơ hệ thống thủy lực điều khiển vị trí 69 3.2.1 Sơ đồ hoạt động hệ thống 69 3.2.2 Mơ hình nguồn lượng thủy lực 70 3.2.3 Mơ hình mơ van thủy lực 70 3.2.4 Mơ hình mơ xy lanh thủy lực 71 3.2.5 Mơ hình điều khiển cảm biến 73 3.2.6 Mơ hình mơ hệ thống thủy lực điều khiển tự động chiều cao cắt máy gặt đập 74 3.3 Thử nghiệm mô hình 75 CHƯƠNG KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT HOẠT ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG 78 4.1 Khảo sát tính chất định vị 78 4.1.1 Giảm khoảng cách thay đổi chiều cao 78 4.1.2 Điều khiển nâng hạ theo nhiều cấp 79 4.2 Khảo sát tính chất điều khiển tự động chiều cao cắt 82 4.2.1 Thay đổi dạng bậc khoảng cách mặt phẳng cắt mặt đồng 83 4.2.2 Biên dạng mặt đồng thay đổi dạng hàm số sin 85 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 88 Kết luận 88 Kiến nghị 89 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page vi DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật máy gặt đập liên hợp cỡ nhỏ 56 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật số loại xy lanh tác động đơn 61 Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật số loại bơm 67 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hệ thống thủy lực nhạy tải máy kéo nông nghiệp Hình 1.2 Hệ thống thủy lực áp suất khơng đổi máy kéo nơng nghiệp Hình 1.3 Hệ thống thủy lực lưu lượng không đổi máy kéo nơng nghiệp Hình 1.4 Hệ thống truyền động thủy tĩnh cho phận làm việc rơ mooc 10 Hình 1.5 Truyền động di động truyền động xoay cho xe chuyên dùng 12 Hình 1.6 Truyền động di động thủy tĩnh máy nâng hàng 12 Hình 1.7 Hệ thống thủy lực máy xúc 13 Hình 1.8 Sơ đồ điều khiển cấu treo bẳng thủy lực 15 Hình 1.9 Sơ đồ thủy lực máy kéo X- phận điều khiển tự động 16 Hình 1.10 Đoạn mạch “ thủy lực điều khiển tự động” sơ đồ thủy lực máy kéo 16 Hình 1.11 Sơ đồ hoạt động hệ thống điều khiển nâng hạ túy thủy lực 18 Hình 1.12 Vị trí phận quan trọng máy kéo 18 Hình 1.13 Các phận hệ thống thủy lực điện từ điều khiển nâng hạ máy nông nghiệp 19 Hình 1.14 Vị trí phận điều khiển máy kéo 20 Hình 1.15 Sơ đồ khối điều khiển vị trí thủy lực điện tử 20 Hình 1.16 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển theo trượt 21 Hình 1.17 Sơ đồ khối điều khiển nâng hạ thủy lực điện tử với thông số điều khiển: độ lệch vận tốc (độ trượt), lực kéo vị trí) 22 Hình 1.18 Sơ đồ mạch thủy lực phận điều khiển chiều cao phận thoát tải áp suất 23 Hình 1.19 Sơ đồ điều khiển vận tốc liên hợp máy 24 Hình 1.20 Hệ thống lái tự động, sơ đồ mạch sơ đồ thủy lực 25 Hình 1.21 Hệ thống điều khiển thủy lực với van tùy động 25 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page viii Hình 1.22 Hệ thống VVT-I sử dụng mạch điều khiển hai vị trí 26 Hình 1.23 Điều khiển tỷ số truyền vô cấp máy gặt đập liên hợp 27 Hình 1.24 Sơ đồ điều khiển hộp số vơ cấp van đóng ngắt 27 Hình 2.1 Mạch nguồn áp suất với nhiều truyền lực mắc song song 31 Hình 2.2 Kết nối mạch nguồn áp suất 31 Hình 2.3 Các phương án nguồn áp suất 33 Hình 2.4 Phương thức hoạt động điều chỉnh hành trình định vị trực tiếp34 Hình 2.5 Điều chỉnh khơng nhờ đầu đo áp suất 36 Hình 2.6 Bơm ngắt 37 Hình 2.7 Nguồn áp suất sử dụng bơm tích chốn chỗ khơng đổi, điều chỉnh tần số quay 38 Hình 2.8 Hệ thống LS 40 Hình 2.9 Hệ thống LS liên hợp với điều chỉnh áp suất điều chỉnh công suất 42 Hình 2.10 Các phương án truyền lực LS để phân phối lưu lượng không phụ thuộc vào áp suất tải 43 Hình 2.11 Cung cấp dầu thủy lực từ nguồn lưu lượng 44 Hình 2.12 Truyền lực điều khiển van phân phối mạch nguồn lưu lượng 45 Hình 2.13 Điều khiển truyền lực liên tục với nguồn lưu lượng 47 Hình 2.14 Các ứng dụng xy lanh thủy lực động dầu 49 Hình 2.15 Sơ đồ ứng dụng van đóng ngắt điện từ điều khiển vị trí 49 Hình 2.16 Sơ đồ ứng dụng van đóng ngắt điện điều khiển mạch điều khiển vị trí 51 Hình 2.17 Sơ đồ mạch điều khiển vị trí hệ hở ứng dụng van tỷ lệ khơng có phản hồi 52 Hình 2.18 Sơ đồ mạch điều khiển vị trí hệ kín sử dụng van tỷ lệ khơng có phản hồi 53 Hình 2.19 Sơ đồ khối mạch điều khiển vị trí sử dụng van tỷ lệ có phản hồi 53 Hình 2.20 Mơ hình ứng dụng van servo kỹ thuật số 54 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page ix Hình 3.1 Máy gặt đập liên hợp cỡ nhỏ 55 Hình 3.2 Sơ đồ tổng thể máy gặt đập liên hợp cỡ nhỏ 56 Hình 3.3 Sơ đồ kết cấu khí hệ thống nâng hạ cho phận gặt máy gặt đập liên hợp cỡ nhỏ 57 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý nâng hạ phận gặt 58 Hình 3.5 Giá đỡ liên kết 59 Hình 3.6 Cơ cấu khâu 59 Hình 3.7 Sơ đồ khái quát mạch thủy lực điều khiển nâng hạ phận gặt 60 Hình 3.8 Hao tổn áp suất qua van phân phối VEF 3/3 tác động điện hãng Enerpac 63 Hình 3.9 Sơ đồ mạch nguồn lưu lượng 64 Hình 3.10 Sơ đồ mạch nguồn áp suất đơn giản 65 Hình 3.11 Sơ đồ mạch nguồn LS học 65 Hình 3.12 Nguồn lưu lượng có tích áp 66 Hình 3.13 Đường đặc tính bơm GP10013 68 Hình 3.14 Đường đặc tính hao tổn áp suất qua van chặn dòng M-SR KE02-1X 68 Hình 3.15 Ký kiệu dặc tính van áp suất 69 Hình 3.16 Sơ đồ mạch điều khiển tự động vị trí phận gặt 70 Hình 3.17 Đặc tính chuyển động trựơt van 71 Hình 3.18 Sơ đồ mơ van thủy lực 71 Hình 3.19 Sơ đồ khối mơ xy lanh thủy lực 73 Hình 3.20 Sơ đồ khối mô cảm biến điều khiển 74 Hình 3.21 Sơ đồ khối mô hệ thống điều khiển tự động chiều cao cắt máy gặt đập 75 Hình 3.22 Sơ đồ mô hệ thống simulink 75 Hình 3.23 Phản ứng hệ thống sau thay đổi chiều cao phận gặt từ ÷ 600mm 76 Hình 3.24 Phản ứng hệ thống hạ phận gặt đến vị trí làm việc 77 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page x h (mm) vk Áp suất, p Hình 3.24 Phản ứng hệ thống hạ phận gặt đến vị trí làm việc Nhận xét: nâng hạ chiều cao phận gặt từ đến 600 mm tương ứng với trạng thái vận chuyển, áp suất hệ thống tăng đột biến dạng xung, giai đoạn có biến động mạnh kéo dài khoảng 0,8s trước van phân phối đóng hồn tồn Biến động tương ứng xảy xung lưu lượng, tương ứng vận tốc xy lanh dẫn đến phản ứng tương tự trước đạt chiều cao mong muốn 600mm Hiện tượng giải thích nhược điểm của điều khiển đóng ngắt Do chiều cao thay đổi nhanh lớn nên van đóng ngắt 3/3 phải đóng ngắt nhiều lần đạt giá trị cần điều khiển Quá trình hạ xuống từ trạng thái vận chuyển (600mm) đến vị trí làm việc phận cắt (200mm) xảy không giống nâng Do van phân phối 3/3 chuyển mạch xả dầu thùng, tác dụng hệ lực lò xo lượng phận gặt, áp suất hệ thống nhỏ khoảng 0,5s, tăng trở sau dao động nhẹ Vận tốc xy lanh tương ứng với lưu lượng giảm làm cho phận cắt hạ xuống từ từ đến vị trí làm việc Từ nhận xét khuyến cáo, trình nâng hạ thực tế sản xuất cần thực mềm hơn, chậm để khắc phục nhược điểm động lực học điều khiển van đóng ngắt 3/3 Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 77 CHƯƠNG KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT HOẠT ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG 4.1 Khảo sát tính chất định vị Tính chất định vị hệ thống điều khiển vị trí hiểu khả phản ứng hệ thống có tác động điều khiển để thay đổi đến trạng thái mong muốn Kết thử nghiệm mơ hình chương cho thấy nhược điểm động lực học điều khiển hệ thông thủy lực điều khiển vị trí sử dụng van đóng ngắt Để thăm dị khả giảm thiểu nhược điểm kể trên, luận văn đề xuất số phương án khiển sau: - Giảm khoảng cách thay đổi chiều cao nâng hạ; - Nâng hạ nhiều cấp 4.1.1 Giảm khoảng cách thay đổi chiều cao Kết khảo sát giới thiệu hình 4.1, 4.2, 4.3, nhận thấy tính chất biến động thông số khảo sát áp suất, vận tốc dịch chuyển cải thiện theo mức độ giảm khoảng cách thay đổi Thời gian chuyển tiếp giảm theo thí dụ khoảng cách hạ cịn 300mm, thời gian hạ Áp suất, p vk h (mm) giảm 0,4s khoảng cách nâng cịn 250mm thời gian nâng cịn 0,3s Hình 4.1 Đặc tính hệ thống thay đổi chiều cao mũi cắt h=600 mm xuống chiều cao cắt h=250 mm Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 78 h (mm) vk Áp suất, p Hình 4.2 Đặc tính hệ thống thay đổi chiều cao mũi cắt h=600mm Áp suất, p vk h (mm) xuống chiều cao cắt h=300mm Hình 4.3 Khảo sát hệ thống gặt đồng ruộng (h=250 mm) điều khiển phận gặt lên chiều cao di chuyển (h=500 mm) 4.1.2 Điều khiển nâng hạ theo nhiều cấp Hiện tượng đóng ngắt nhiều lần, liên tục van phân phối 3/3 điều khiển vị trí với khoảng cách lớn, đặc biệt nâng dễ làm hư hỏng van gây nhiễu hệ thống Dưới trình bày kết khảo sát phương án điều khiển nâng hạ nhiều cấp (hình 4.4, 4.5, 4.6, 4.7) để phân tích diễn biến thơng số hoạt động hệ thống Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 79 h (mm) vk Áp suất, p Hình 4.4 Phản ứng hệ thống thay đổi chiều cao phận gặt từ Áp suất, p vk h (mm) 250-370-500mm Hình 4.5 Phản ứng hệ thống thay đổi chiều cao phận gặt từ 500-370-250mm Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 80 h (mm) vk Áp suất, p Hình 4.6 Phản ứng hệ thống thay đổi chiều cao phận gặt từ Áp suất, p vk h (mm) 250-320-420-500 mm Hình 4.7 Phản ứng hệ thống thay đổi chiều cao phận gặt từ 500-420-320-250mm Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 81 Từ kết khảo sát cho thấy nâng hạ cấp từ trạng thái làm việc đến trạng thái vận chuyển ngược lại số lượng xung áp suất trình chuyển tiếp giảm rõ rệt, có nghĩa số lần đóng ngắt van phân phối giảm nhiều Tổng thời gian chuyển tiếp hạn chế nhỏ 0,5s Nếu tiếp tục tách nhỏ trình nâng hạ thành cấp, thời gian chuyển tiếp tăng lên chút, song số lần đóng ngắt van phân phối giảm nhiều, giảm đáng kể hoạt động va đập van Đây lưu ý quan trọng vận hành máy gặt đập liên hợp có trang bị điều khiển vị trí thủy lực, sử dụng van đóng ngắt 4.2 Khảo sát tính chất điều khiển tự động chiều cao cắt Chiều cao cắt, mật độ lúa vận tốc chuyển động yếu tố ảnh hưởng định đến lượng cung cấp cho phận đập, đồng nghĩa với ảnh hưởng đến chất lượng đập độ sót hạt máy gặt đập liên hợp Trong hệ thống thủy lực tự động điều khiển thiết kế có bố trí phận tiếp nhận tín hiệu thay đổi chiều cao mặt phẳng cắt đến mặt đồng Nếu mặt đồng trở nên không bẳng phẳng làm thay đổi chiều cao cắt cho trước lượng ∆h (hình 4.8) Tín hiệu hình học theo phương thẳng đứng h chuyển đổi qua cấu hình bình hành thành tín hiệu dịch chuyển xy lanh s thành tín hiệu điện áp qua cảm biến vị trí (hình 3.16) Hình 4.8 Thí dụ thay đổi chiều cao cắt mặt đồng không phẳng Để giữ chiều cao cắt hc khơng thay đổi có thay đổi khoảng cách từ mặt phẳng cắt đến mặt đồng, hệ thống xử lý tín hiệu thay đổi ±∆h, đưa vào Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 82 dạng hàm số giá trị đặt theo thời gian điều khiển dịch chuyển xy lanh sk cho chiều cao cắt không thay đổi với giá trị ban đầu hco Dưới trình bày kết khảo sát với số phương án thay đổi khoảng cách từ mặt phẳng cắt ban đầu so với mặt đồng 4.2.1 Thay đổi dạng bậc khoảng cách mặt phẳng cắt mặt đồng Tính chất điều khiển tự động để giữ không đổi chiều cao cắt biên dạng mặt đồng thay đổi dạng bậc hình 4.9, 4.10, 4.11, 4.12 Khi biên dạng mặt đồng thay đổi lên xuống ± 50 mm ± 100mm hệ thống thủy lực tự động điều khiển vị trí cắt phản ứng nhanh để thay đổi vị trí phận cắt Thời gian chuyển tiếp để đạt đến vị trí giữ chiều cao cắt không đổi kéo dài khoảng 0,1s, riêng trường hợp điều khiển nâng phận cắt theo biên dạng mặt đồng nhô cao 100mm, thời gian chuyển tiếp dài đến 0,2s, biến động áp suất, lưu lượng xảy sau vài nhịp đóng ngắt van phân phối 3/3, đánh giá tích cực tính chất động lực học điều khiển hệ thống Áp suất, p vk h (mm) tự động điều khiển chiều cao cắt máy gặt đập liên hợp Hình 4.9 Phản ứng hệ thống biên dạng mặt đồng thay đổi xuống 50mm Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 83 h (mm) vk Áp suất, p Hình 4.10 Phản ứng hệ thống biên dạng mặt đồng thay đổi Áp suất, p vk h (mm) xuống 100 mm Hình 4.11 Phản ứng hệ thống biên dạng mặt đồng Áp suất, p vk h (mm) tăng cao 50 mm Hình 4.12 Phản ứng hệ thống biên dạng mặt đồng tăng cao 100 mm Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 84 4.2.2 Biên dạng mặt đồng thay đổi dạng hàm số sin Tính chất khơng phẳng mặt đồng thu hoạch thường biến đổi liên tục ngẫu nhiên Theo nhiều tài liệu cơng bố, biểu diễn tính chất khơng phẳng mặt đồng hàm ngẫu nhiên dừng ergodic Một số tác giả cho rằng, biểu diễn tính chất tổng nhiều hàm số sin có tần số khác Trong trường hợp luận văn, với mục đích khảo sát khả điều khiển tự động chiều cao cắt theo tính chất khơng phẳng mặt đồng sử dụng hàm sin đơn lẻ với vài tần số biên độ làm thí dụ minh chứng Kết khảo sát trình điều khiển tự động để giữ không đổi chiều cao cắt thu hoạch lúa với biên dạng mặt đồng thay đổi theo hàm sin Áp suất, p vk h (mm) trình bày hình 4.13, 4.14, 4.15 Hình 4.13 Phản ứng hệ thống biên dạng mặt đồng thay đổi theo hàm sin (tần số 10rad/s biên độ A=5mm) Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 85 h (mm) vk Áp suất, p Hình 4.14 Phản ứng hệ thống biên dạng mặt đồng thay đổi theo Áp suất, p vk h (mm) hàm sin (tần số 15 rad/s biên độ A=10mm) Hình 4.15 Phản ứng hệ thống biên dạng mặt đồng thay đổi theo hàm sin (tần số 20rad/s biên độ A=10mm) Một số nhận xét đánh giá ban đầu rút từ kết khảo sát sau: - Với thay đổi biên dạng mặt đồng theo hàm số sin đơn lẻ, phận cắt điều khiển tương đối xác đồng pha, tần số biên độ để giữ cho chiều cao cắt lúa không đổi - Nhận rõ làm việc van đóng ngắt để cấp, xả dầu cho xy lanh qua thay đổi nhiều cấp dịch chuyển xy lanh sk biến động xung áp suất lưu lượng Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 86 - Tần số biên dạng mặt đồng nhỏ hệ thống điều khiển bám theo xác hơn, van phân phối làm việc với tần số đóng mở nhỏ - Tần số biên dạng mặt đồng lớn hệ thống điều khiển bám theo xác hơn, van phân phối làm việc với tần số đóng mở lớn Đã xuất hiện tượng bỏ điều khiển biên độ cực đại, điều giải thích thời gian trễ đóng ngắt van 3/3 lớn thời gian đạt giá trị lân cận điểm cực đại biên độ Từ dự đốn rằng, tần số biến động biên dạng mặt đồng lớn đến mức đó, đồng nghĩa với bước sóng biên dạng mặt đồng nhỏ đến mức đó, hệ thống khơng phản ứng kịp thời, trường hợp biên độ nhỏ, hệ thống bỏ qua không điều khiển àm giữ chiều cao cắt trước Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 87 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận - Luận văn thiết kế hệ thống thủy lực hạ phận gặt máy gặt đập liên hợp cỡ nhỏ sản xuất nước Hệ thống thủy lực thiết kế hệ thống thủy lực điều khiển tự động vị trí, có khả điều khiển xác vị trí phận gặt theo yêu cầu vận hành tự động điều khiển chiều cao cắt máy làm việc đồng ruộng không phẳng - Mạch điều khiển thủy lực hệ thống thiết kế sở mạch nguồn lưu lượng đơn giản kết hợp với tích áp tạo nên nguồn áp suất với chi phí đầu tư nhỏ hao tổn nguồn chấp nhận Việc sử dụng van đóng ngắt 3/3 để điều khiển vị trí góp phần giảm chi phí đầu tư với độ xác điều khiển thỏa mãn yêu cầu máy móc dùng nơng nghiệp - Mơ hình mơ hệ thống thủy lực tự động điều khiển vị trí xây dựng luận văn mô tả đầy đủ chức vận hành điều khiển, đặc điểm kết cấu mạch điều khiển, hoạt động động lực học linh kiện hệ thống Với phần Matlab/simulink khảo sát linh hoạt phương án kết cấu sử dụng để nhận biết tính chất hệ thống, dự đoán đề xuất phương án kết cấu, vận hành, thử nghiệm giai đoạn thiết kế - Một số kết khảo sát tính chất hoạt động điều khiển hệ thống điều khiển vị trí tự động điều khiển chiều cao cắt đánh giá sơ khả hoạt động theo yêu cầu, độ xác điều khiển tính chất động lực học điều khiển hệ thống Đồng thời, đề xuất số phép vận hành để giảm bớt hiệu ứng động lực học điều khiển thời gian chuyển tiếp nhược điểm hệ thống điều khiển thủy lực sử dụng van đóng ngắt Học viện Nơng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 88 Kiến nghị - Đề tài dừng lại việc nghiên cứu lý thuyết, yêu cầu tổ chức thí nghiệm đánh giá phịng thí nghiệm - Chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm máy gặt đập liên hợp cỡ nhỏ Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 89 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Nguyễn Trọng Minh, Bùi Hải Triều, Nguyễn Công Thuật (2015) Lựa chọn kết cấu mạch nguồn hệ thống thủy lực điều khiển vị trí dùng nơng nghiệp, Tạp chí khoa học phát triển, số 1: 110 -114 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bùi Hải Triều, Nguyễn Ngọc Quế, Đỗ Hữu Quyết, Nguyễn Văn Hữu (2005) Truyền động thuỷ lực khí nén, Nhà xuất Nơng nghiệp Trần Xn Tuỳ, Trần Minh Chính, Trần Ngọc Hải (2005), Giáo trình hệ thống truyền động thuỷ khí, Nhà xuất Đà Nẵng Trần Xuân Tùy (2002) Hệ thống tự động điều khiển thủy lực, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Lưu Văn Hy, Chung Thế Quang, Nguyễn Phước Hậu, Huỳnh Kim Ngân, Đỗ Tấn Dân (2003), Hệ thống thuỷ lực, NXB Giao thông Vận tải Phạm Xuân Vượng (1999), Máy thu hoạch nông nghiệp, Nhà xuất Nông nghiệp Đặng Thế Huy (1995) Phương pháp nghiên cứu khoa học khí nơng nghiệp, NXB Nơng nghiệp, Hà Nội Trần Thị Nhị Hường, Đặng Thế Huy (1987) Một số phương pháp tốn học Cơ học Nơng nghiệp, NXB Nơng thôn, Hà Nội Nguyễn Phùng Quang (2008) Matlap & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, NXB Khoa học Kỹ thuật Tiếng anh Jelali, M and Kroll, A.(2003) Hydraulic Servo Systems - Modelling, Identification & Control, Springer, 2003 10 Joyang (2012) Hydraulic Equipment Engineering Information Catalogue, Hydraulic gear pump, JP series 11 Yuken Kogyo (2011) Hydraulic Equipment Engineering Information Catalogue, Edit.11 12 http://www.northhydraulics.co.nz/pdf/12100.pd Tiếng Đức 13 Reiner, N (2009) Modellierung und Simulation Technischer Systene, Springer, Berlin 14 Ludger Frerichs (1991) Grundlagen fur das elektronische Tractor – Pflugmanagment, Dissertation Hohenheim 15 Will, D und Gebhardt, N (2008) Hydraulik Aufl, Springer, Berlin Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 91 ... vô cấp 1.3.3.1 Hệ thống điều khiển thủy lực với van tùy động Hình 1.21 Hệ thống điều khiển thủy lực với van tùy động Với hệ thống điều khiển thủy lực với van tùy động, ta điều khiển vơ cấp tỷ... trình nghiên cứu ứng dụng hệ thống thủy lực máy nông nghiệp chưa nhiều Xuất phát từ nhu cầu thiết thực chọn thực đề tài luận văn ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng kết cấu mạch thủy lực đến tính chất hoạt động. .. hoạt động hệ thống điều khiển vị trí? ?? Với mong muốn kết nghiên cứu tơi sử dụng làm sở nghiên cứu phân tích phần tử hệ thống thủy lực máy nơng nghiệp Và đánh giá chất lượng hệ thống thủy lực, đồng