Nghiên cứu một số vấn đề động lực học của liên hợp máy john deere 5310 của máy cày phục vụ làm đất nông, lâm nghiệp

LỜI CAM ĐOAN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP Tôi xin cam đoan, công trình riêng Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố công trình khác BÙ I THANH THỦ Y Tác giả luận văn NGHIÊN CỨU MỘT SỐ VẤN ĐỀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA LIÊN HỢP MÁY JOHN DEERE 5310 VỚI MÁY CÀ Y PHỤC Văn PThịnh VỤ LÀ M ĐẤT NÔNG, LÂMTrần NGHIỆ LỜI CẢM ƠN Sau thời gian làm việc khẩn trương, với tinh thần nghiên cứu khoa học cách nghiêm túc, sở kiến thức thân tài liệu tham khảo, hướng dẫn tận tình TS Nguyễn Văn Quân, thầy hướng dẫn Chuyên ngànhnghệ gỗ, giấy trực tiếp, thầy Phạm Văn Lý với nhận xét góp ý xác đáng, thầy Trần LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Kim Khôi bạn đồng nghiệp tận tình giúp đỡ trình khảo nghiệm trường xử lý số liệu đo đếm Đến nay, Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến suất chi phí lượng riêng vận xuất gỗ rừng tự nhiên tời tự hành hai trống” hoàn thành đạt mục tiêu đề Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc với giúp đỡ tận tình quý báu Tôi xin hứa với kiến thức học trình học tập nghiên cứu, điều kiện vận dụng vào trình hoạt động LỜI CAM ĐOAN Hà Nội, 2011 Các số liệu, kết luận văn trung thực BỘ GIÁO DỤC VÀaiĐÀO NGHIỆP VÀ PTNT chưa côngTẠO bố bấtBỘ kỳNÔNG công trình khác TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - Tác giả luận văn BÙ I THANH THỦ Y NGHIÊN CỨU MỘT SỐ VẤN ĐỀ ĐỘTrần NG LỰ C Thịnh HỌC CỦA Văn LIÊN HỢP MÁY JOHN DEERE 5310 VỚI MÁY CÀ Y PHỤC VỤ LÀ M ĐẤT NÔNG, LÂM NGHIỆP Chuyên ngành: Máy Thiết bị giới hóa Nông -Lâm nghiệp Mã số: 60.52.14 Chuyên ngànhnghệ gỗ, giấy LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TS Trần Tuấ n Nghĩa NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Lê Văn Thái Hà Nội, 2011 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong nghiệp công nghiệp hóa đại hóa đất nước, việc giới hóa phục vụ sản xuất nông nghiệp việc sử dụng thiết bị máy móc để thực công việc từ sản xuất giống vườn ươm, chuẩn bị làm đất, trồng cây, chăm sóc, bảo vệ thu hoạch trồng Để đáp ứng yêu cầu giới hóa sản xuất nông nghiệp nước ta việc sử dụng có hiệu liên hợp máy quan trọng Do nhu cầu thực tế phục vụ cho sản xuất nước ta nhập số mẫu máy nhiều nước, có số mẫu máy thích ứng phổ biến nước, nhiên việc chọn lựa chưa nghiên cứu sở khoa học Các máy nhập chủ yếu từ nước Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc, ….Còn máy cỡ nhỏ chế tạo nước chủ yếu nhà máy khí Trần Hưng Đạo, nhà máy khí Sông Công Thái Nguyên số nhà máy khí địa phương…Tuy nhiên số liên hợp máy sản xuất nước sử dụng thời gian qua có chất lượng công nghệ chế tạo chưa phù hợp với điều kiện sản xuất, việc nghiên cứu phục vụ thiết kế để nâng cao chất lượng bước củng cố quan tâm Trong năm gần có nhiều đề tài nghiên cứu đề câ ̣p đến vấn đề sử dụng máy kéo cỡ nhỏ sản xuất nông, lâm nghiệp như: PGS.TS Đặng Thế Hòa Trường Đại học Nông nghiệp – Hà Nội, PGS – TS Nguyễn Nhật Chiêu Hội Khoa học lâm nghiệp, TS Nguyễn Văn Đạt Trường Đại học Tây Nguyên Những đề tài tập trung nghiên cứu cải tiến, lắp thêm số phận công tác nhằm nâng cao hiệu khả sử dụng liên hợp máy điều kiện sản xuất nông, lâm nghiệp Tuy nhiên vấn đề động lực học liên hợp máy phục vụ khâu làm đất nông, lâm nghiệp nước ta đề tài đề cập đến Qua tìm hiểu phân tích khái quát công trình nghiên cứu năm gần cho thấy việc nghiên cứu liên hợp máy cỡ vừa nhỏ tập trung vào xác định khả làm việc cải tiến số hệ thống hay cấu riêng lẻ, mà chưa ý đầy đủ đến tính chất hoạt động thực tế liên hợp máy sản xuất nông, lâm nghiệp, mối tương quan qua lại liên hợp máy đối tượng tác động Trong điều kiện làm việc cụ thể có sai số lớn so với giả thuyết tính toán thiết kế ảnh hưởng trực tiếp đến khả làm việc, hiệu chất lượng công việc liên hợp máy Tuy liên hợp máy cỡ nhỏ có tốc độ truyền động thấp, xong có khối lượng chuyển động, mô men quán tính nhỏ đặc điểm kết cấu riêng nên dễ nhạy cảm với tác động động lực học trình liên hợp với máy công tác Để đánh giá nâng cao hiệu sử dụng trình làm việc liên hợp máy đưa giới hạn phạm vi làm việc nhằm cải thiện liên hợp máy cho thích ứng với điều kiện làm việc thực tế sản xuất nông, lâm nghiệp nước ta, cần thiết phải nhận dạng chế độ động lực học liên hợp máy Có nghĩa phải nắm định tính định lượng tác động động lực học đến khả làm việc đến chất lượng công việc, độ bền chi tiết máy tính điều khiển liên hợp máy Với lý thực đề tài “ Nghiên cứu số vấn đề động lực học liên hợp máy John Deere 5310 với máy cày phục vụ làm đất nông, lâm nghiệp” Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình trang bị máy kéo áp dụng giới sản xuất nông, lâm nghiệp nước ta Từ năm 2000 đến nay, nghiệp đổi Đảng khởi xướng lãnh đạo có nhiều sách ban hành ngày đồng Làm cho sản xuất nông, lâm nghiệp chuyển từ tự cung, tự cấp sang sản xuất hàng hóa Tính đến tháng năm 2005 nước trang bị 16,3 triệu mã lực dùng sản xuất nông, lâm nghiệp thủy lợi Bình quân trang bị động lực cho canh tác đạt 0,8 mã lực, điều kiện phát triển kinh tế vùng khác nên việc trang bị động lực khác Cao Tây nguyên đạt 1,78 mã lực/ha Đông Nam 1,25 mã lực/ha, Đồng Bằng Sông Cửu Long 0,98 mã lực/ha Trong khu cũ Trung du miền núi phía bắc đạt 0,36 mã lực/ha, [11] Trong 10 năm gần số máy kéo loại tăng 5,5 lần, động diesel sản xuất nước đạt 8,3 lần, loại máy canh tác khác phục vụ sản xuất nông, lâm nghiệp chăn nuôi tăng vượt bậc Các phương tiện vận chuyển nông thôn phát triển mạnh, có 100.000 xe vận tải nhỏ 875.650 tầu thuyền giới Tỉ lệ diện tích gieo trồng hàng năm cày bừa máy đạt 7,2 %, máy kéo cỡ nhỏ xác định nguồn động lực quan trọng sản xuất Một chủ trương thực công nghiệp hóa, đại hóa nông nghiệp nông thôn trang bị loại máy kéo để giới khâu sản xuất Việc trang bị loại máy kéo để phục vụ sản xuất hộ gia đình nông dân người dân trọng đầu tư mua sắm Nhiều loại máy kéo cỡ nhỏ nhập vào Việt nam với số lượng lớn phân theo vùng lãnh thổ Các loại máy kéo cỡ nhỏ nhập sử dụng Việt Nam chủ yếu nước Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc Trung Quốc sản xuất Nhu cầu sử dụng nguồn liên hợp máy cỡ vừa máy kéo nhỏ vùng núi phía Bắc, Tây nguyên Đông Nam Bộ lớn, ngành chế tạo máy sản xuất nước cung cấp khoảng 17% [19] Chính thị trường nước tràn ngập loại máy kéo nhỏ Trung Quốc với giá cao chất lượng chưa tốt Máy kéo qua sử dụng Nhật tràn vào Việt Nam, có chất lượng chế tạo tốt giá thành đắt phụ tùng thay khan Ngành chế tạo máy nước ta năm hội nhập WTO gặp nhiều khó khăn hầu hết máy kéo cỡ nhỏ chế tạo nước chép mẫu Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản đời cách nhiều thập kỷ, đơn điệu mẫu mã lạc hậu tính kĩ thuật [19] Ngay việc chép mẫu chưa có khoa học đầy đủ để có máy phù hợp với điều kiện sử dụng nước ta Trong năm gần công ty chế tạo động (viết tắt VINAPPRO), công ty máy kéo máy Nông nghiệp (viết tắt VIKYNO), công ty Diesel Sông Công phía Bắc (viết tắt DISOCO) có nhiều tiến việc thay đổi chủng loại, nâng cao chất lượng, phát triển số lượng bước đầu có xuất sang nước khu vực Thực hiêṇ giới hóa nông, lâm nghiêp̣ theo quan điể m của Lênin: “Muố n thay đổ i tâ ̣p quán thói quen của người tiể u nông cầ n hàng chu ̣c va ̣n máy kéo” Tới tỷ lê ̣ công viê ̣c sử du ̣ng máy móc tăng lên đáng kể Tiń h đế n tháng năm 2005 cả nước đã trang bi ̣trên 16 triê ̣u mã lực dùng sản xuấ t nông, lâm nghiêp, ̣ thủy sản Biǹ h quân trang bi đô ̣ ̣ng lực cho mô ̣t canh tác đa ̣t gầ n 0,8 mã lực/ha, điề u kiêṇ sản xuấ t, phát triể n kinh tế từng khác nên viê ̣c trang bi ̣ đô ̣ng lực cũng khác Cao nhấ t là Tây Nguyên đa ̣t 1,78 mã lực/ha, đông Nam Bô ̣ 1,25 mã lực/ ha, đồ ng bằ ng sông Cửa Long 0,98 mã lực/ha, đó miề n trung và khu vực miề n núi phía bắ c chỉ đa ̣t 0,36 mã lực/ha.[8] Do yêu cầ u của quá trình công nghiêp̣ hóa, hiêṇ đa ̣i hóa nông nghiê ̣p nông thôn Nhu cầ u trang bi ̣ máy kéo để giới hóa các khâu sản xuấ t là rấ t lớn Trong đó, nề n khí nước chưa theo kip̣ giới hóa nông nghiê ̣p, số lươ ̣ng máy kéo sản xuấ t ở nước chỉ đáp ứng đươ ̣c 17% nhu cầ u Do đó thi ̣ trường máy kéo nước tràn ngâ ̣p các loa ̣i máy kéo nhâ ̣p khẩ u của Trung Quố c, Nhâ ̣t Bản, My… ̃ Trong những năm gầ n đây, nhà nước đã có rấ t nhiề u chiń h sách ưu tiên kích thích phát triể n nề n khí nông nghiê ̣p nước, vẫn chưa có bước tiế n triể n đáng kể Điề u sản phẩ m nước không thể ca ̣nh tranh với hàng nhâ ̣p khẩ u về giá cả và chấ t lươ ̣ng Do đó, để thúc đẩ y sản xuấ t máy móc phu ̣c vu ̣ giới hóa nông nghiê ̣p, nông thôn, cầ n có sự nỗ lực từ rấ t nhiề u phía, các công ty khí, nhà nước, nhà khoa ho ̣c.[11] Hiện có tiến định ngành chế tạo máy, máy kéo Việt Nam sản xuất thị trường nước chấp nhận với số lượng nhiều hạn chế chất lượng máy chưa đảm bảo, chưa đáp ứng yêu cầu tính kỹ thuật đặt Do đó, cần phải tập trung đầu tư nghiên cứu tính toán thiết kế, đổi qui trình công nghệ cho sản phẩm có chất lượng, phù hợp với đặc điểm tính chất công việc mà máy đảm nhận Mục tiêu ngành chế tạo máy nước ta phấn đấu đến năm 2020 chế tạo khoảng 10.000 máy kéo cầm tay cỡ – 15 mã lực/năm, chiếm lĩnh toàn thị trường máy kéo cỡ nhỏ nước, với kéo cỡ lớn đạt Trong trình công nghiệp hóa, đại hóa nông nghiệp nông thôn, việc giới hóa khâu công việc sản xuất đòi hỏi lượng máy móc thiết bị giới lớn, chủ yếu loại máy kéo liên hợp máy kéo Máy kéo sử dụng nước ta góp phần giới hóa nhiều công việc sản xuất Những năm gần tỷ lệ giới hóa khâu làm đất bình quân nước đạt 63,8 %, cao đồng Sông Cửu Long đạt 87 %, Đông Nam 75 %, Đồng Bằng Sông Hồng duyên hải Nam Trung 65 %, vùng khác xấp xỉ 41 % Trong khâu thu hoạch lúa việc đập làm máy liên hoàn phát triển nhanh, có 890.000 máy đập lúa động loại Khả phòng trừ sâu bệnh tăng lên nhờ có hàng nghìn máy bơm thuốc trừ sâu loại Về tưới tiêu đến cuối năm 2005 nhà nước đầu tư xây dựng 76.000 công trình thủy lợi lớn nhỏ 6000 trạm bơm loại, hàng năm đạt khối lượng nước tưới 110.000 triệu m3/h, tiêu úng 100.000 triệu m3/h Ngoài hộ gia đình nông dân tự trang bị gần 1.800.000 máy bơm nhỏ loại [11] Với viê ̣c nhà nước chủ trương phát triể n đa da ̣ng hóa nề n kinh tế , khuyế n khích phát triể n kinh tế hô ̣ gia đình, kinh tế trang tra ̣i, đó nhu cầu trang bi ̣ máy kéo cỡ nhỏ cho sản xuấ t nông, lâm nghiêp̣ là rấ t lớn Vì vâ ̣y cần đầ u tư, quan tâm nữa tới liñ h vực này, để sớm hoàn thành mu ̣c tiêu công nghiêp̣ hóa, hiê ̣n đa ̣i hóa nông nghiêp̣ nông thôn 1.2 Một số tính chất đặc điểm động lực học liên hợp máy kéo cỡ nhỏ Liên hợp máy kéo cỡ nhỏ làm việc sản xuất nông, lâm nghiệp chịu tác động điều kiện thay đổi, nhìn nhận đa yếu tố đa dạng Có thể kể đến tính chất không phẳng trái đất, tính chất không đồng trái đất, tính đa dạng cấu trồng, tính phức tạp đa dạng tình công nghệ v.v… Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến độ không đồng tải trọng tiêu trình công nghệ mà máy cần hoàn thành chi phí lượng Đối với liên hợp máy làm việc tác động chủ yếu tác động qua lại phận làm việc với vật liệu phận di động với mặt đất Đồng thời tính toán thiết kế máy, trạng thái thực không xem xét đầy đủ Đa số trường hợp tính toán thiết kế người ta ứng dụng mô hình tĩnh học với lý tưởng hóa đáng kể điều kiện làm việc thực tế, mà lẽ yếu tố đa dạng phức tạp Nhiều tác giả cho tính toán thiết kế nghiên cứu liên hợp máy, cần phải có mô hình mô tả đầy đủ đến mức tính chất liên hợp máy làm việc điều kiện khác [4] Hoạt động liên hợp máy xem phản ứng kích thích đầu vào tác động điều khiển Khi sơ đồ tính toán, phân tích tính chất hoạt động máy không phụ thuộc vào công dụng mà đưa sơ đồ tổng quát theo nguyên lí đầu vào – đầu Với sơ đồ việc nghiên cứu chủ yếu quan hệ biến đổi thông số vào thông số ra, động lực học việc truyền chuyển đổi thông số Các thông số đầu vào tất kích thích (thí dụ thông số điều kiện làm việc: Độ mấp mô mặt đất, lực cản máy v.v…) tác động điều khiển (quá trình thay đổi ga, cắt gài côn, sang số v.v…) tùy trường hợp đại lượng vật lý như: Lực, mô men lực, tiêu giới hóa khâu làm đất lên đến 60 ÷ 70% diện tích canh tác nước [7] Liên hợp máy kéo cỡ vừa nhỏ với công suất động từ – 15 mã lực (máy kéo hai bánh đẩy tay ) 20 – 50 mã lực (máy kéo bốn bánh lái vô lăng), thường sử dụng động xilanh nằm ngang, có điều chỉnh số vòng quay động kiểu bi – đĩa li tâm Khi làm việc mặt đất với máy kéo, có tốc độ chậm khối lượng nhỏ mô men quán tính nhỏ, nên nhạy cảm với thay đổi tải trọng ngoài, đặc biệt điều kiện mặt đồng không phẳng tính chất không đồng đất Một đặc điểm khác bánh xe máy kéo có đường kính nhỏ làm giảm khả bám, tăng lực cản lăn máy kéo làm việc đất có độ ẩm cao đất nhiều sỏi đá [8] Do trọng lượng bề rộng sở nhỏ, di chuyển đường không phẳng làm việc đồng liên hợp máy dễ nhạy cảm với kích thích dao động theo phương thẳng đứng phương ngang, điều phần ảnh hưởng đến chất lượng khâu canh tác mà máy đảm nhận Thí dụ, thực khâu cày trọng lượng máy cày nhỏ dẫn đến độ ăn sâu cày kém, độ ổn định tăng lên Đặc biệt máy nhỏ hai bánh lái nhạy cảm với dao động lắc xung quanh trục bánh xe chủ động, [8] Liên hợp máy kéo hai bánh đẩy tay bốn bánh lái vô lăng, đường truyền lực từ động đến bánh chủ động sau có sử dụng chuyền đai thang Đặc điểm dẫn đến hiệu suất truyền lực Ngoài theo nhiều công trình nghiên cứu cho thấy hệ truyền lực có truyền động đai kết hợp với côn ly hợp ma sát làm giảm tải trọng máy kéo di chuyển Đối với liên hợp máy kéo cỡ nhỏ đẩy tay với kết cấu có phần chủ động phía trước kết cấu hệ thống lái đơn giản, điều khiển côn chuyể n hướng trợ lực lái, tính điề u khiển kém, tay lái dễ bị lắc xung quanh trục chủ động Tuy nhiên ta thiết kế vị trí trọng tâm hợp lý, vị trí tay điều khiển côn hợp sử dụng chế độ tải trọng, chế độ tốc độ phù hợp cải thiện điều khiển lái nhiều 1.3 Tình hình nghiên cứu động lực học máy kéo nông nghiệp giới nước 1.3.1 Trên giới Đối với liên hợp máy kéo nông nghiệp cỡ lớn, công trình nghiên cứu chế độ động lực học nhà khoa học quan tâm đến từ lâu công bố nhiều công trình nghiên cứu, thường sử dụng mô hình toán học, sử dụng rộng rãi mô hình dao động nhiều bậc tự Thông thường máy kéo có loại dao động: Dao động thẳng đứng, dao động xoay trục thẳng đứng, dao động ngang, dao động xoay trục ngang, dao động dọc, dao động xoay trục dọc, dao động liên kết xoay quanh cân Trong nghiên cứu riêng phụ thuộc vào phương thức mục đích nghiên cứu quan tâm đến những loại dao động định loại khác bỏ qua 77 Chương XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THỐNG SỐ BẰNG THỰC NGHIỆM 5.1 Xác định số thông số động học liên hợp máy 5.1.1 Xác định đặc trưng động học LHM Các thông số động học liên hợp máy bao gồm thông số kích thước bao chiều dài động học liên hợp máy (lđ), bề rộng động học liên hợp máy kéo (Bđ) chiều dài liên hợp máy kéo (e) Các thống số xác định cách sử dụng thước đo dài đo trực tiếp liên hợp máy đứng yên đất phẳng, kết xác định sau: - Chiều dài động học liên hợp máy: lđ = 2700mm - Bề rộng động học liên hợp máy kéo Bđ = 1800 mm - Chiều dài liên hợp máy kéo e = 2400 mm - Tâm động học liên hợp máy kéo Oa , liên hợp máy kéo Jonh Deere 5310 có cầu chủ động tâm động học liên hợp máy hình chiếu điểm trục chủ động lên mặt phẳng chuyển động hình (5.1) Hình 5.1 – Xác định tâm động học liên hợp máy Sau có thông số động học, tiến hành vẽ sơ đồ liên hợp máy với kích thước thực theo tỷ lệ định Từ xác định vị trí tâm quay vòng Oq hình (5.2) Đo trực tiếp khoảng cách từ tâm liên hợp 78 máy Oa đến tâm quay vòng Oq hình (5.2) nhân với tỷ lệ xích, kết xác định giá trị bán kính quay vòng liên hợp máy: R = 3,6 m Hình 5.2 – Xác định tâm quay vòng liên hợp máy 5.1.2 Bán kính quay vòng nhỏ (Rmin) Xác định bán kính quay vòng nhỏ (Rmin) thực nghiệm sau: Trên khoảnh đất rộng phẳng, ta vẽ nhiều đường tròn đồng tâm vôi bột có bán kính khác nhau, cụ thể 2,5 m, 3m, 3,25m , 3,5 m 3,75m Cho liên hợp máy kéo chạy không theo đường tròn có bán kính lớn phía ngoài, thấy bán kính quay vòng lớn cho liên hợp máy quay vòng theo đường tròn nhỏ dần xác định rằng, điều kiện quay vòng thực nữa, tiếp tục giảm bán kính 79 quay vòng Kết thí nghiệm xác định bán kính quay vòng nhỏ liên hợp máy kéo Rmin = 3,25 m Hình 5.3 - Xác định bán kính quay vòng nhỏ cho LHM 5.2 Xác định tọa độ trọng tâm liên hợp máy 5.2.1 Chuẩn bị thí nghiệm Theo [TCVN 1773-1991] để xác định tọa độ trọng tâm sử dụng phương pháp cân để xác định khối lượng liên hợp máy tọa độ trọng tâm theo chiều dọc, ngang cao liên hợp máy Dụng cụ thí nghiệm bao gồm thước dây loại 10m, ống ô đánh thăng lực kế có cấu tạo sau: + Lực kế: Lực kế sử dụng thí nghiệm lực kế tự tạo, cấu tạo lực kế thể hình 5.4: Lực kế có cấu tạo kích thủy lực tải trọng 20 nối thông với đồng hồ đo áp suất dầu ống nối (5) Khi kích làm việc, 80 dầu thủy lực có áp theo đường ống tới đồng hồ, áp lực dầu tác động vào piston áp lực dầu tới đồng hồ đo áp ta xác định lực tác dụng lên cần piston kích thủy lực Hình 5.4 - Sơ đồ cấu tạo lực kế đo trọng lượng – Tay công kích thủy lực; – Thân kích thủy lực; – Piston kích thủy lực; – Trục ren; - Ống nối thủy lực; – Đồng hồ đo áp suất; 5.2.2 Phương pháp tiến hành a/ Xác định tổng trọng lượng tổng cộng liên hợp máy (G) Sơ đồ bố trí thí nghiệm để xác định tổng trọng lượng LHM thể hình vẽ 5.5 Dùng kích thủy lực kế để cân chỉnh cho LHM nằm đường nằm ngang Dùng lực kế để đo trọng lượng G G2, kết tính toán sau: Hình 5.5 - Sơ đồ xác định tổng trọng lượng tọa độ trọng tâm LHM 81 Áp dụng công thức: G = G1 + G2 (5.1) G – Tổng trọng lượng LHM, (N); G1, G2 – Giá trị trọng lượng đo lực kế, (N); Giá trị G1 xác định theo công thức: G1 = 1  d 9,81 (5.2)  – áp suất dầu thị đồng hồ lực kế,  = 65 kg/cm2; d – đường kính piston kích thủy lực (lực kế), d = 40 mm; 3,14.42 Thay vào công thức (5.2) ta có: G1 = 65 9,81 = 8164 N Giá trị G2 xác định theo công thức: P2 =   d 9,81 (5.3)  – áp suất dầu thị đồng hồ lực kế,  = 160 kg/cm2 3,14.42 Thay vào công thức (5.3) ta có: P2 = 160 9,81 = 20096 N Thay giá trị G1 G2 vào (5.1) ta tổng trọng lượng LHM: G = P1 + P2 = 8164 + 20096 = 28260 N b./ Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều dọc Sơ đồ bố trí thí nghiệm hình 5.5 Sau tiến hành thí nghiệm có kết G,G1 G2, tiến hành tính toán xác định tọa độ trọng tâm theo chiều dọc sau: Lập phương trình cân mô men điểm A ta có: G1 L  G.a (5.4 ) Suy ta có: a G1.L 8164.2500   722.22 (mm) G 28260 Và b  L  a  2500  722,22  1777,77 (mm) (5.5) 82 Trong đó: L - khoảng cách hai điểm tựa máy kéo với điểm đặt lực kế đo theo phương nằm ngang, L = 2500 mm; G1 – Giá trị lực đặt lực kế bánh trước, G1 = 8164 N; G – Tổng trọng lượng liên hợp máy, G = 28260 N; c./ Tọa độ trọng tâm theo chiều thẳng đứng Để xác định chiều cao trọng tâm hc LHM ta dùng phương pháp cân LHM vị trí nằm nghiêng hình 5.6 Hình 5.6 - Sơ đồ xác định tọa độ trọng tâm theo chiều thẳng đứng Gọi  góc nghiêng mặt phẳng qua hai trục bánh xe Z2 giá trị lực kế đo trục trước bánh xe trạng thái LHM nằm nghiêng Lập phương trình cân mô men lực với điểm O1 ta có: Z (a  b)  G sin .hc  G cos.a  Suy ta có: hc  G cos.a  Z (a  b) Z (a  b)  a.tg  G sin  G sin  (5.7) Trong đó: Z2 – Phản lực pháp tuyến điểm tiếp xúc bánh xe với mặt nghiêng (N), tính theo công thức: 83 Z2  Zlk cos Với Zlk - Phản lực pháp tuyến theo phương vuông góc với mặt phẳng nằm ngang, xác định theo công thức: Z2  Zlk p.Fxl 54.12,56    6852,3 (N) cos cos 0,9898 p = 54 kg/cm2 giá trị áp suất đọc từ dụng cụ đo  - góc nghiêng máy kéo so với mặt phẳng ngang, độ; tg  h 360   0,144 L 2500 Từ ta có:   arctg(0,144)  8011' , cos  0,9898 sin   0,1425 Thay G = 28260N ; (a+b) = L = 2500 mm ; a = 722,22mm vào phương trình, ta được: hc  a.tg  Z (a  b) 6852,3.2500  722,22.0,144   761,48 (mm) G sin  28260.0,1425 Vậy tọa độ trọng tâm liên hợp máy theo chiều cao cách mặt đất h = 761,48 mm d./ Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều ngang (e) Tọa độ trọng tâm theo chiều ngang (e) biểu thị xê dịch trọng tâm bên phải bên trái so vơi trục đối xứng dọc máy kéo (trong trường hợp phân bố khối lượng máy kéo không cân đối) Sơ đồ thí nghiệm bố trí hình (5.7) Sử dụng kích thủy lực ô để cân chỉnh để vị trí đặt lực kế hai bên nằm đường ngang Sau tiến hành xác định giá trị trọng lượng LHM tác dụng lên bên hàng bánh P3 P4 Kết thu tiến hành tính toán sau: 84 Hình 5.7 - Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều ngang Trong sơ đồ ta có: B – khoảng cách hai dải xích, B = 1420 mm; e – khoảng lệch tâm; P4 – lực đặt lực kế bên phải P4 =   d 9,81 (5.9)  – áp suất dầu thị đồng hồ đo,  = 140 (kg/cm2) Thay số vào (5.9) ta được: P4 =   d 9,81 = 140 3,14.42 9,81 = 17250 N P3 – lực đặt lực kế bên trái P3 = 5  d 9,81 (5.10) 3 – áp suất dầu thị đồng hồ đo, 3 = 90 kg/cm2 Thay số vào (5.10) ta được: P3 = 3  d 9,81 = 90 3,14.42 9,81 = 11089,22 N 85 Lập phương trình cân mô men với điểm đặt lực bên trái, ta có: P4 B  G(0,5B  e) (5.11) Vậy khoảng lệch tâm tính theo công thức (5.12): (  0,5G) e  P4 B G Thay số ta được: e = (5.12) (11089,22  0,5.28260) 1420 = - 152,8 (mm) 28260 Vậy tọa độ trọng tâm liên hợp máy theo chiều ngang lệch phía trái (theo hình 5.7 đối xứng qua trục dọc) theo chiều tiến máy kéo khoảng e = 152,8 (mm) 5.3 Xác định độ trượt bánh xe máy kéo thực nghiệm,[9] a/ Cơ sở lý thuyết Độ trượt bánh xe tính theo công thức:  vt  v v  1 vt vt (5.13) Trong đó: vt – tốc độ lý thuyết máy kéo, (m/s) v – tốc độ thực tế máy kéo, (m/s) Tốc độ lý thuyết tốc độ chuyển động máy kéo chạy không tải (nghĩa chưa cho cày làm việc) tính theo công thức: vt  0,377 rkk ne iT (5.14) Trong đó: rkk – bán kính lăn bánh xe máy kéo chạy không, (m) ne – số vòng quay động cơ, (v/p) iT – tỷ số truyền hệ thống truyền lực Khi máy kéo chuyển động có tải (cho cày làm việc), bán kính lăn r k nhỏ bán kính bánh xe không tải tốc độ thực tế máy kéo là: 86 v  0,377 rk ne iT (5.15) Từ công thức (5.14) (5.15) ta có: r v  k (5.16 ) vt rkk Mặt khác, để quãng đường có chiều dài nhau, bánh xe có bán kính khác phải lăn với số vòng quay khác nhau, ta có: 2 rkk nkk  2 rk nk Vậy suy : (5.17) rk nkk  (5.18) rkk nk Trong : nkk – số vòng quay bánh xe máy kéo chạy không nk – số vòng quay bánh xe máy kéo chạy có tải Kết hợp công thức (5.16) với (5.18) (5.13) ta có :   1 n v   kk vt nk (5.19) b/ Phương pháp tiến hành Chọn địa điểm thí nghiệm khu ruộng có đất đặc trưng cho vùng đồng sông Cửu Long – đất phù xa, bề mặt ruộng có nhiều cỏ Chuẩn bị chiều dài cho máy chạy cách dùng thước dây đo đoạn đường S = 45 m cắm mốc Cho LHM chạy đoạn đường có chiều dài s không đổi hai trường hợp : + Nhấc cày lên để LHM chạy không tải + Hạ cày làm việc (LHM chạy trường hợp có tải) Đếm số vòng bánh xe chủ động tương ứng với trường hợp, kết ghi bảng 5.1 87 Bảng 5.1 - Kết thí nghiệm xác định độ trượt LHM Số TT Số vòng bánh xe quay LHM chạy không tải (nkk) Số vòng bánh xe quay LHM chạy có tải (nk) Độ trượt bánh xe  i Lần Lần Lần Lần Lần 12,5 13 12 12,5 13,5 13 14 13,5 14 14,5 0,0384 0,0712 0,1111 0,1071 0,06896 Độ trượt trung bình  %   i 1 i 100 = 7,935 % 88 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Trong năm gần đây, tỷ lệ áp dụng giới hóa vào sản xuất Nông lâm nghiệp nói chung khâu canh tác nói riêng ngày tăng Hiện nay, khu vực đồng sông Cửu Long sử dụng phổ biến nguồn động lực máy kéo Jonh Deere 5130 nhập từ Mỹ với cày đĩa để giới hóa khâu làm đất Bằng phương pháp lý thuyết máy kéo lý thuyết liên hợp máy đề tài tiến hành tính toán số đặc trưng động học LHM, xác định bề rộng dải đất quay vòng xây dựng phương pháp chuyển động cho liên hợp máy làm việc Trên sở thiết lập công thức đồ thị quan hệ hệ số sử dụng đường làm việc cho số dạng chuyển động liên hợp máy trường , kết đạt cho phép lựa chọn phương pháp chuyển động hiệu làm việc ruộng canh tác có chiều dài khác Bằng phương pháp lý thuyết ô tô máy kéo học lý thuyết thiết lập biểu thức toán học xây dựng đường đặc tính cho LHM số trường hợp, cụ thể : - Xây dựng đường đặc tính động Me = f(ne) - Xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết động máy kéo số truyền khác đồ thị cân lực kéo cho LHM làm việc địa hình phẳng (  00 ) đồ thị cân lực kéo liên hợp máy di chuyển địa hình dốc dọc tính toán động lực học LHM làm việc sườn dốc ngang Từ đồ thị cân lực kéo liên hợp máy ta xác định vùng làm việc cho liên hợp máy, cụ thể sau : - Đối với địa hình phẳng, cho liên hợp máy làm việc với số truyền B3 C1, lực kéo lớn đạt 15,4(KN) vận tốc làm việc v 89 =7,73(km/h) vận tốc làm việc lớn vmax= 14,58(km/h) lực kéo 7,9(KN) - Đối trường hợp LHM di chuyển địa hình dốc dọc xác định số truyền phù hợp tùy thuộc vào góc dốc cụ thể theo đồ thị hình 4.6 Bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết xác định góc dốc giới hạn ổn định LHM cho trường hợp sau: - Ổn định hướng chuyển động : α = 20,1o - Ổn định dọc tĩnh quay đầu lên dốc: + Theo điều kiện chống trượt : t  35o33' - Ổn định dọc tĩnh quay đầu xuống dốc: + Theo điều kiện chống trượt : t  35o33' + Theo điều kiện chống lật : t'  660 46' - Ổn định dọc động: + Theo điều kiện chống trượt : + Theo điều kiện chống lật :   25o 29' t  41o42' - Ổn định ngang tĩnh: + Theo điều kiện chống trượt : α = 33o + Theo điều kiện chống lật : α = 42o - Ổn định máy kéo làm việc địa hình không phẳng + Ổn định bên bánh bị rơi xuống rãnh: α =12,5o + Ổn định liên hợp máy bánh chủ động bị nêm chặt, sử o ' dụng số truyền B3 với tỉ số truyền it = 57 góc gốc giới hạn   13 29 Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đề tài xác định : + Các đặc trưng động học liên hợp máy như: Chiều dài, bề rộng động học, chiều dài liên hợp máy: lđ = 2700mm ; Bđ = 1800 mm, e = 2400 mm bán kính quay vòng tối thiểu LHM, Rmin= 3,2m 90 + Tọa độ trọng tâm liên hợp máy : Theo chiều dọc a  722.22 (mm), theo chiều cao h = 761,48 (mm) theo chiều ngang e = 152,8 (mm) + Độ trượt trung bình bánh xe liên hợp máy:  % = 7,935 % Đề xuất Phần lớn kết nghiên cứu đề tài mang tính lý thuyết cần phải tiến hành kiểm chứng lại thực nghiệm Tiến hành nghiên cứa thực nghiệm từ xây dựng đường đặc tính kéo bám thực nghiệm liên hợp máy Tiếp tục đầu tư nghiên cứu sâu động lực học liên hợp máy làm việc sườn dốc ngang 91 ... máy tính điều khiển liên hợp máy Với lý thực đề tài “ Nghiên cứu số vấn đề động lực học liên hợp máy John Deere 5310 với máy cày phục vụ làm đất nông, lâm nghiệp 3 Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ... dung nghiên cứu 2.4.1 Nghiên cứu lý thuyết - Tổng quan vấn đề nghiên cứu - Nghiên cứu động học liên hợp máy - Nghiên cứu động lực học liên hợp máy 21 2.4.2 Nghiên cứu thực nghiệm - Xác định số. .. tọa độ trọng tâm liên hợp máy 22 Chương ĐỘNG HỌC LIÊN HỢP MÁY KÉO JOHN DEERE VỚI CÀY ĐĨA PHỤC VỤ LÀM ĐẤT NÔNG LÂM NGHIỆP Động học liên hợp máy kéo qui luật chuyển động liên hợp máy (LHM) trình