Nghiên cứu động lực học dọc liên hợp máy kéo bốn bánh và rơ moóc một trục khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRẦN VĂN TÙNG NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC DỌC LIÊN HỢP MÁY KÉO BỐN BÁNH VÀ RƠ MOÓC MỘT TRỤC KHI VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƢỜNG LÂM NGHIỆP Chuyên ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 62 52 01 03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2017 CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu TS Nguyễn Văn Bỉ Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Văn Bang Phản biện 2: PGS.TS Nơng Văn Vìn Phản biện 3: PGS.TS Trần Quang Hùng Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường theo Quyết định số: … … … ngày …… tháng năm 2017 Hiệu trưởng Trường Đại học Lâm nghiệp, họp Trường Đại học Lâm nghiệp vào hồi: …….giờ … ngày … tháng ……năm ………… Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Trường Đại học Lâm nghiệp - Thư viện Quốc gia MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiên nay, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm thiết bị chuyên dùng lắp nguồn động lực để sử dụng vào nhiều mục đích khác nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước mã số KC 07/26 nghiên cứu, thiết kế chế tạo rơ mooc trục lắp sau máy kéo bốn bánh Shibaura 3000A Tuy nhiên, đề tài dừng lại việc nghiên cứu thiết kế mẫu máy, chưa nghiên cứu sâu động lực học liên hợp máy Để nâng cao hiệu sử dụng đảm bảo an tồn q trình làm việc cần thiết phải tiến hành nghiên cứu đầy đủ động lực học liên hợp máy đặc biệt động lực học dọc liên hợp máy trình làm việc điều kiện đường lâm nghiệp Xuất phát từ ý nghĩa thực tiễn nêu trên, tác giả tiến hành thực luận án: “Nghiên cứu động lực học dọc liên hợp máy kéo bốn bánh rơ mooc trục vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp” Mục tiêu luận án Xây dựng mô hình động lực học dọc liên hợp máy kéo bốn bánh rơ mooc trục có xét đến khớp nối mềm biến dạng bánh xe chủ động theo phương tiếp tuyến Khảo sát ảnh hưởng thông số kết cấu khớp nối đến phản lực pháp tuyến tác động lên cầu làm sở xác định chế độ làm việc an toàn dốc dọc hoàn thiện thiết kế liên hợp máy Nội dung nghiên cứu Lập mơ hình nghiên cứu động lực học dọc liên hợp máy kéo bốn bánh với rơ mooc trục kể đến biến dạng tiếp tuyến bánh chủ động khớp nối mềm máy kéo rơ mooc Khảo sát ảnh hưởng khớp nối mềm tới phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo tăng tốc để xác định giới hạn làm việc liên hợp máy theo điều kiện lái; thời gian quãng đường phanh để đánh giá hiệu phanh Nghiên cứu thực nghiệm xác định số thơng số đầu vào phục vụ giải tốn lý thuyết kiểm chứng số kết nghiên cứu lý thuyết Đối tƣợng nghiên cứu luận án Đối tượng nghiên cứu luận án liên hợp máy kéo bốn bánh rơ moóc trục có khớp nối mềm chở gỗ điều kiện đường lâm nghiệp Phƣơng pháp nghiên cứu Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết sở ứng dụng phương trình Lagranger loại II để lập hệ phương trình vi phân, sử dụng phần mềm matlab – simulink để khảo sát hệ phương trình Đồng thời luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đo lường đại lượng không điện điện để xác định thông số đầu vào toán lý thuyết kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Xây dựng sở lý luận cho việc nghiên cứu động lực học dọc liên hợp máy kéo bốn bánh rơ mooc trục Tính tốn hồn thiện thiết kế, góp phần xác định chế độ làm việc hợp lý liên hợp máy thực tiễn sản xuất Cấu trúc luận án Mở đầu Chương Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương Mơ hình động lực học dọc liên hợp máy kéo bốn bánh rơ mooc trục Chương Khảo sát động lực học dọc liên hợp máy Chương Nghiên cứu thực nghiệm Kết luận kiến nghị Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trình bày tổng quát tình hình vận chuyển gỗ rừng trồng nay: loại phương tiện hàng hoá khai thác gỗ; đường chuyển lâm nghiệp dạng mấp mô mặt đường Tìm hiểu tổng quan tình hình sử dụng máy kéo sản xuất nông – lâm nghiệp Tìm hiểu tổng quan tình hình nghiên cứu động lực học đoàn xe, liên hợp máy nước giới Với mục tiêu nghiên cứu khác nhau, nói chung cơng trình nghiên cứu đạt thành tựu định, có giá trị thực tiễn cao làm tài liệu tham khảo cho nghiên cứu Nghiên cứu động lực học dọc liên hợp máy kéo bốn bánh với rơ moóc trục có kể đến biến dạng xoắn lốp khớp nối mềm làm việc điều kiện đường lâm nghiệp hướng nghiên cứu cần thiết Đây hướng nghiên cứu làm sở cho bước nghiên cứu tiếp theo, xác định chế độ làm việc an toàn liên hợp máy điều kiện dốc dọc đề xuất hoàn thiện thiết kế kết cấu liên hợp máy Trên sở đó, tác giả xác định nội dung cần tập trung nghiên cứu đề tài luận án sau: - Nghiên cứu xây dựng mơ hình động lực học dọc liên hợp máy kéo bốn bánh với rơ moóc trục làm việc điều kiện đường lâm nghiệp - Nghiên cứu động lực học bánh xe chủ động theo phương tiếp tuyến - Nghiên cứu động lực học khớp nối mềm máy kéo rơ moóc - Khảo sát động lực học dọc liên hợp máy - Nghiên cứu thực nghiệm để xác định số thơng số phục vụ giải tốn lý thuyết để kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết Chƣơng MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC DỌC CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO BỐN BÁNH VÀ RƠ MOOC MỘT TRỤC Liên hợp máy nghiên cứu bao gồm máy kéo bánh bốn bánh rơ mooc trục liên kết với khớp nối mềm Trong giới hạn nghiên cứu luận án, để lập mơ hình động lực học dọc liên hợp máy, luận án thừa nhận số giả thiết sau: - Liên hợp máy hệ gồm hai vật: máy kéo rơ mooc có khối lượng tập trung trọng tâm O1 O2 máy kéo rơ mooc (hình 2.1 hình 2.2); - Tải trọng đặt rơ mooc cố định với rơ mooc giả thiết khối thống khơng có chuyển động tương rơ mooc - Liên hợp máy chuyển động không trượt, phản ứng liên hợp máy nằm giới hạn làm việc tuyến tính; - Kết cấu máy kéo, rơ mooc tải trọng gỗ đặt rơ mooc đối xứng qua mặt phẳng thẳng đứng dọc, tọa độ trọng tâm nằm mặt phẳng Mơ hình động lực học liên hợp máy quy mơ hình vết lực mô men đặt vào bánh xe đại lượng quy đổi từ cặp bánh trục tương ứng; - Động truyền mô men xoắn đến trục bánh xe chủ động máy kéo, động coi bánh đà vô lớn; - Liên kết máy kéo rơ mooc khớp nối bậc tự (xoay theo trục dịch chuyển theo trục x biến dạng khớp nối mềm); - Bỏ qua sức cản khơng khí ma sát ổ trục 2.1 Mơ hình Trên sở cấu tạo nguyên lý làm việc liên hợp máy, luận án xây dựng mơ hình động lực học liên hợp máy hình 2.1 hình 2.2 l1 l2 l3 z  x z1 l4 J 1y l5 z2 1 x m 1x1 O1  M2 2 m 2x P'C z x2 P'C x O2 PCx P1z PC z C' hq z  m2 PQ P1x q1 q2 hn J 2y A m 1z PG B C P2x P2z D P3x  q3 P3z Hình 2.1 Mơ hình động lực học liên hợp máy kéo bốn bánh với rơ mooc trục tăng tốc lên dốc l5 l4 z2 J  2y O2 D m2 z 2 l3 m2 x l2 x2 l1  PQ z hq PC' PC' x q P3z P3x C' PC x z1 J  1y C M2 hn P 1 B Cz m1x z x1 O1   x q m1 z P2z PG A P2x  q1 P1x P1z Hình 2.2 Mơ hình động lực học liên hợp máy kéo bốn bánh với rơ mooc trục phanh xuống dốc Xác định yếu tố mơ hình: Các thơng số kích thước hình học (l1, l2, l3, l4, l5, hk, hm, hn, r2), thông số khối lượng m1, m2 xác định phương pháp đo thực tế kế thừa số liệu từ cơng trình cơng bố [14], [8]; Các thông số độ cứng, hệ số cản theo phương oz (kiz, ciz) kế thừa theo kết nghiên cứu công bố [8]; Các thông số độ cứng hệ số cản khớp nối mềm theo phương ox (c4x, k4x) tính tốn lý thuyết (chương luận án), độ cứng hệ số cản lốp chủ động máy kéo (c2x, k2x) xác định thực nghiệm (chương luận án); hệ số cản lăn fi hệ số bám ψ xác định thực nghiệm (chương luận án); Các phản lực Piz, Pix lên bánh xe xác định phương pháp cân lực mô men hệ máy kéo rơ mooc (được trình bày mục 2.1.3 luận án): Biến dạng lò xo khớp nối mềm u4x biến thay đổi theo thời gian xác định cách nghiên cứu động lực học khớp nối mềm máy kéo rơ mooc (trình bày mục 2.3): Biến dạng tiếp tuyến lốp xe chủ động u2x biến thay đổi theo thời gian xác định cách nghiên cứu động lực học bánh xe chủ động theo phương tiếp tuyến (trình bày mục 2.2): Các yếu tố x1, z1, α1, α2 nghiệm hệ phương trình vi phân động lực học liên hợp máy 2.2 Hệ phương trình vi phân Để lập phương trình vi phân, luận án áp dụng phương trình Lagranger loại II Bằng việc tính tốn hàm động năng, năng, hàm hao tán ngoại lực suy rộng hệ, luận án thiết lập hệ phương trình vi phân hệ hai trường hợp sau: - Liên hợp máy trình tăng tốc:  m1 + m  x1 + k 2x x1 + c2x x1 - k 2x r2 φ - c2x r2 φ - m u 4x = Pk  P1z f1  P3z f3   m1 + m  z1 + (k1z + k 2z + k 3z )z1 + (c1z + c 2z + c3z )z1 - m u 4x α1 + (k1z l1 + k 2z l2  + k 3z u 4x - 2m 2u 4x )α1 + (c1z l1 - c2z l2 - c3z u 4x - m u 4x - k 3z u 4x )α1 + k 3z l5α   + l5c3z α - k1z q1 - c1z q1 - k 2z q - c 2z q - k 3z q - c3z q + (m1 + m2 )g = P1 z  P2 z  P3 z  2 2 (m u 4x + J1y )α1 + (k1z l1 + k 2z l2 + k 3z u 4x + m u 4x u 4x )α1  + (m u 4x u 4x + k 3z u 4x u 4x + c1z l12 + c2z l22 + c3z u 4x + m u 42 x )α1 - m u 4x z1   + (k1z l1 - k 2z l - k 3z u 4x + m 2u x )z1 + (c1zl1 - c 2zl - c 3z u 4x )z1 + k 3z l5 u 4x α - l5c3z u 4x α   - k1z l1q1 - k 2z l 2q - k 3z u 4x q - c1zl1q1 + c 2z l2q - c3z u 4x q - m 2gu 4x = P1z f1l1  P2 z f 2l2  2 J 2y α + k 3z l5 α - k 3z l5 u 4x α + c3z l5 α  +k l z +c l z -k l u α -l c u α -k l q -c l q =P f l (2.32) 3z 3z 3z 4x 3z 4x 3z 3z 3z  - Liên hợp máy trình phanh:  m1 + m  x1 + k 2x x1 + c2x x1 - k 2x r2 φ - c2x r2 φ - m u 4x = PP  P1z f1  P3z f3   m1 + m  z1 + (k1z + k 2z + k 3z )z1 + (c1z + c 2z + c3z )z1 - m u 4x α1 + (k1z l1 + k 2z l2  + k 3z u 4x - 2m 2u 4x )α1 + (c1z l1 - c2z l2 - c3z u 4x - m u 4x - k 3z u 4x )α1 + k 3z l5α   + l5c3z α - k1z q1 - c1z q1 - k 2z q - c 2z q - k 3z q - c3z q + (m1 + m2 )g = P1 z  P2 z  P3 z  2 2 (m u 4x + J1y )α1 + (k1z l1 + k 2z l2 + k 3z u 4x + m u 4x u 4x )α1  + (m u 4x u 4x + k 3z u 4x u 4x + c1z l12 + c2z l22 + c3z u 4x + m u 42 x )α1 - m u 4x z1   + (k1z l1 - k 2z l - k 3z u 4x + m 2u x )z1 + (c1zl1 - c 2zl - c 3z u 4x )z1 + k 3z l5 u 4x α - l5c3z u 4x α   - k1z l1q1 - k 2z l 2q - k 3z u 4x q - c1zl1q1 + c 2z l2q - c3z u 4x q - m 2gu 4x = P1z f1l1  P2 z f 2l2  2 J 2y α + k 3z l5 α - k 3z l5 u 4x α + c3z l5 α  +k l z +c l z -k l u α -l c u α -k l q -c l q =P f l (2.33) 3z 3z 3z 4x 3z 4x 3z 3z 3z  Nhận xét: Trong hệ phương trình (2.32) (2.33) ta nhận thấy: Dịch chuyển, gia tốc dịch chuyển trọng tâm máy kéo rơ mooc phục thuộc vào biến dạng lò xo u4x biến dạng bánh xe chủ động theo phương tiếp tuyến u2x Để khảo sát hệ phương trình (2.32) (2.33) ta phải xác định thành phần phản lực pháp tuyến lên bánh xe (được xác định nội dung 2.1.3) Chương KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC DỌC CỦA LIÊN HỢP MÁY 3.1 Xác định thông số phục vụ giải tốn lý thuyết Các thơng số đầu vào phục vụ giải tốn lý thuyết luận án tính toán lý thuyết, thực nghiệm kế thừa kết nghiên cứu cơng trình cơng bố [14],[8] Luận án tiến hành tính tốn sơ độ cứng hệ số cản khớp nối mềm làm sở để khảo sát ảnh hưởng khớp nối mềm tới động lực học dọc liên hơp máy Kết tính tốn sơ bộ: C4x = 243.541 N/m; k4 x  31.685 (Ns/m) Tiến hành xác định hàm toạ độ trọng tâm rơ mooc sau chất tải làm sở khảo sát động lực học dọc thay đổi đối tượng vận chuyển Kết tính toạ độ theo chiều dọc chiều cao sau: l5  PQm ( Lm  l4 m )  PQg l5 g PQm  PQg hq  PQm hm  PQS hS  PQS hS PQ  PQ  PQ (3.8) (3.12) Để giải hệ phương trình vi phân, luận án sử dụng phần mềm Matlab – Simulink Kết lập chương trình giải hệ phương trình vi phân thể hình 3.5 m S1 S2 Hình 3.5 Chương trình giải hệ phương trình vi phân phần mềm Matlab - Simulink 3.2 Khảo sát động lực học dọc liên hợp máy kéo bốn bánh rơ mooc trục tăng tốc 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng độ cứng lò xo khớp nối mềm tới phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo trường hợp tăng tốc Tiến hành giải hệ phương trình vi phân động lực học liên hợp máy phần mềm Matlab – Simulink với điều kiện khảo sát: Các thơng số hình học, kết cấu lấy phụ lục 01 luận án ; C4x = [150.000 200.000 220.000 250.000 300.000] N/m; Khảo sát điều kiện mặt đường loại thí nghiệm xác định hệ số cản lăn f = 0,0161 hệ số bám  = 0,7602; Mấp mơ mặt đường dạng hình sin, q0 = 60 mm, s0 = m ; Khảo sát điều kiện đường nằm ngang: β = 0% ; Chiều dài gỗ: Lg = m; Chiều cao xếp gỗ: hg = 0,85 m ; Khối lượng tải tính tốn: mg = 3.000 kg Kết khảo sát phản lực pháp tuyến thay đổi theo thời gian tương ứng giá trị độ cứng lò xo khớp nối khác thể hình 3.6 Hình 3.6 Phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo với giá trị độ cứng lò xo khớp nối khác Dựa vào hình 3.6 ta thấy: Khi liên hợp máy tăng tốc, tượng phân bố lại tải trọng lên cầu máy kéo, phản lực pháp tuyến 11 3.2.4 Xác định giới hạn làm việc an toàn theo điều kiện lái (giá trị phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo tối thiểu) sử dụng khớp nối cứng/mềm Tiến hành khảo sát với điều kiện tương tự mục 3.2.1 độ dốc mặt đường thay đổi β = [0 10 15 20] % Kết khảo sát phản lực pháp tuyến thay đổi theo thời gian tương ứng giá trị độ dốc dọc mặt đường khác thể hình 3.11 hình 3.12 - Trường hợp sử dụng khớp nối cứng : Hình 3.11 Phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo tương ứng với độ dốc dọc mặt đường trường hợp khớp nối cứng - Trường hợp sử dụng khớp nối mềm: Hình 3.12 Phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo tương ứng với độ dốc dọc mặt đường trường hợp khớp nối mềm Kết khảo sát giá trị phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo nhỏ trường hợp biểu diễn hình 3.13 12 Hình 3.13 Phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo nhỏ theo độ dốc dọc mặt đường hai trường hợp nối cứng nối mềm Đối chiếu với điều kiện lái (P1z-min > 0,25 PG = 3.690 N) trường hợp dùng khớp nối mềm giúp tăng khả làm việc điều kiện đất dốc dọc mặt đường từ 12,5% lên đến 19,5% 3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng chiều dài khúc gỗ tới phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo sử dụng khớp nối cứng khớp nối mềm trường hợp tăng tốc lên dốc Luận án xây dựng đồ thị biểu thị biểu thể giá trị nhỏ phản lực pháp tuyến lên cầu trướcc máy kéo hai trường hợp nối cứng nối mềm (hình 3.16) Hình 3.16 Phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo nhỏ theo độ dốc dọc mặt đường hai loại gỗ dài 3m 4m hai trường hợp nối cứng nối mềm Khảo sát khuyến cáo người sử dụng: Nếu sử dụng khớp nối cứng + chở loại gỗ dài 3m làm việc độ dốc dọc tối đa 7%; khớp nối cứng + chở loại gỗ dài 4m làm việc độ dốc dọc tố đa 12,5%; khớp nối mềm + chở loại gỗ dài 3m làm việc độ dốc dọc tố đa 15,5%; khớp nối mềm + chở loại gỗ dài 4m làm việc độ dốc dọc tố đa 19,5%; 13 3.3 Khảo sát ảnh hƣởng khớp nối mềm tới trình phanh Để đánh giá chất lượng phanh liên hợp máy người ta nghiên cứu hiệu phanh (thời gian phanh, gia tốc chậm dần, quãng đường phanh) tính ổn định hướng phanh Trong điều kiện nghiên cứu giới hạn, luận án tiến hành khảo sát so sánh thời gian phanh quãng đường phanh liên hợp máy hai trường hợp nối cứng nối mềm với điều kiện làm việc nguy hiểm phanh liên hợp máy xuống dốc 3.3.1 Cơ sở lý luận đánh giá trình phanh Sử dụng phương trình cân lực kéo máy kéo áp dụng phanh đường trường hợp tổng quát khơng kể đến lực cản gió (tốc độ liên hợp máy chậm nên bỏ qua), ta có: Pj  Pf  Pp  Pi  PCx Trong đó: - Pj - lực quán tính phanh, (3.16) Pj   ' m1 x1  ' - hệ số ảnh hưởng khối lượng quay ngắt ly hợp, trường hợp ta coi  '  - - x1 - gia tốc máy kéo phanh, nghiệm hệ phương trình vi phân (2.33) - Pf - lực cản lăn bánh xe, Pf = Pf1 + Pf2 - Pp - lực phanh - Pi - lực cản độ dốc, Pi = PG - PCx - lực khớp nối, tính theo cơng thức (2.43) Ta viết lại (3.16) sau: m1 x1  P1z f1  P2 z f  Pp  PGsin  PCx (3.17) Biết đổi (3.17) xác định thời gian quãng đường phanh tối thiểu theo (3.19) (3.20) m1v1 t P  P1z f1  P2 z f  Pp  PG sin  PCx (3.19) m1v1 Smin  P1z f1  P2 z f  Pp  PG sin  PCx (3.20) 14 3.3.2 Kết khảo sát Tiến hành khảo sát luận án nhận kết quãng đường phanh thời gian phanh hai trường hợp nối cứng nối mềm Kết biểu diễn hình 3.21 3.22 Hình 3.22 So sánh kết khảo sát thời gian phanh theo độ dốc dọc hai trường hợp nối cứng nối mềm Hình 3.23 So sánh kết khảo sát quãng đường phanh theo độ dốc dọc hai trường hợp nối cứng nối mềm Khảo sát ảnh hưởng khớp nối mềm đến quãng đường phanh thời gian phanh xuống dốc Kết khảo sát cho thấy: Khi sử dụng khớp nối mềm giảm thời gian phanh 11,164 %, quãng đường phanh giảm 15,239 % so với sử dụng khớp nối cứng trường hợp khảo sát với độ dốc khác 15 Chƣơng NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 4.1 Mục tiêu, nhiệm vụ đối tƣợng nghiên cứu thực nghiệm 4.1.1 Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm Mục tiêu nghiên cứu xác định giá trị số thông số phục vụ cho giải toán lý thuyết kiểm chứng số kết khảo sát theo mơ hình lý thuyết từ đánh giá mức độ tin cậy mơ hình tốn lập 4.1.2 Nhiệm vụ nghiên cứu thực nghiệm Nhiệm vụ nghiên cứu thực nghiệm là: Xác định hệ số cản lăn máy kéo; Xác định hệ số bám máy kéo; Xác định độ cứng hệ số cản lốp máy kéo theo phương tiếp tuyến; Xác định mô men xoắn bán trục chủ động máy kéo; Xác định phản lực pháp tuyến mặt đường lên cầu trước máy kéo; Xác định gia tốc theo phương chuyển động máy kéo rơ mooc; Xác định độ trượt bánh chủ động máy kéo hai trường hợp sử dụng khớp nối cứng khớp nối mềm 4.1.3 Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm liên hợp máy kéo bốn bánh shibaura 3000A rơ mooc trục sản phẩm đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước mã số KC 07/26 Giữa máy kéo rơ mooc có lắp khớp mềm có cấu tạo hình 4.2 Hình 4.2 Cấu tạo khớp nối mềm máy kéo rơ mooc Móc chờ máy kéo; Khung rơ mooc; Trục càng; Khung chữ Z; Khớp chữ thập; Chốt giảm trấn với khung rơ mooc; Lò xo; Chốt định vị; Bộ phận giảm trấn; 10 Chốt giảm chấn với khung chữ Z 16 4.2 Thông số đo, phƣơng pháp đo thiết bị đo 4.2.1 Hệ số cản lăn hệ số bám Luận án dùng nguồn động lực để kéo máy kéo Shibaura 3000A đằng sau, máy kéo với nguồn động lực có đặt lực kế để ghi lại kết đo Lực kế trường hợp ta sử dụng cảm biến đo lực Z4 có kết nối với thiết bị thu thập khuếch đại tín hiệu DMCPlus điều khiển phần mềm máy tính - Đối với trường hợp xác định hệ số cản lăn, ta sử dụng kết đo giai đoạn giá trị vận tốc liên hợp máy trạng thái ổn định Kết đo lực cản lăn hệ số cản lăn lưu phụ lục 04 Sau xử lý tính tốn hệ số cản lăn cho bảng 4.1 Bảng 4.1 Kết đo lực kéo hệ số cản lăn Dạng mặt đường Pcl (N) f 2159,64 0,014905 2256,20 0,015571 2335,04 0,016116 - Đối với trường hợp xác định hệ số bám, ta sử dụng kết đo giai đoạn giá trị vận tốc liên hợp máy trạng thái ổn định Kết đo lực bám Pb hệ số bám lưu phụ lục 05 Sau xử lý tính tốn hệ số cản lăn cho bảng 4.2 Bảng 4.2 Kết đo lực kéo tính tốn hệ số bám  Dạng mặt đường Pb (KN) 11,01445 0,76019 10,68236 0,73724 9,86572 0,68091 17 4.2.2 Đo độ cứng hệ số cản lốp máy kéo theo phương tiếp tuyến Luận án sử dụng sơ đồ hình 4.9 để xác định độ cứng hệ số cản lóp máy kéo theo phương tiếp tuyến P1 FF t COMPUTER DMC Plus P2 Hình 4.9 Sơ đồ xác định hệ số độ cứng hệ số cản lốp máy kéo Lốp máy kéo; Thanh trượt đứng; Giá đỡ trượt đứng; Bàn trượt ngang; Con lăn; Cảm biến đo dịch chuyển; Thiết bị thu thập, khuếch đại tín hiệu đo lường; Máy tính có phần mềm DMC labplus Kết thí nghiệm Sau có kết thí nghiệm, luận án tiến hành vẽ lại đồ thị (hình 4.27), xác định đại lượng cần thiết để tính toán độ cứng hệ số cản lốp 6T xt xt+nT Hình 4.27 Đồ thị dao động tắt dần bàn trượt thí nghiệm xác định độ cứng hệ số cản lốp máy kéo theo phương tiếp tuyến Từ đồ thị 4.27 nhận thấy, dịch chuyển bàn trượt có dạng tắt dần Số liệu lưu dạng số dạng đồ thị, từ luận án trích dẫn số liệu cho q trình tính tốn độ cứng hệ số cản lốp máy kéo theo phương tiếp tuyến Kết tính tốn ta k2x  38.912 (Ns/m); c2x  148.471 (N/m) 18 4.2.3 Xác định đồng thời mô men xoắn bán trục chủ động, phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo gia tốc liên hợp máy a Phương pháp nghiên cứu Để đo gia tốc máy kéo rơ moóc theo phương chuyển động, ta gắn cảm biến đo gia tốc tiêu chuẩn Kisler (hình 01)và B12/1000 (hình 2) vào vị trí phù hợp máy kéo rơ mc Để đo mơ men xoắn bán trục chủ Hình 4.12 Cảm biến đo gia tốc động máy kéo, luận án tiến hành thiết kế chép hình bán trục chủ động máy kéo, dán ten rô điện trở lên bán trục chủ động, đấu nối ten zô theo sơ đồ cầu đủ điện trở (hình 4.15) Sử dụng phương pháp lấy dòng phù hợp để kết nối với thu thập, khuếch đại thông tin đo lường DMC Plus Tiến hành hiệu chuẩn khâu đo phương pháp so sánh giá trị mô men xoắn tính tốn lý thuyết với giá trị mơ men xoắn đo khâu đo tự tạo Hình 4.15 Sơ đồ mạch đo bán Để đo phản lực pháp tuyến trục chủ động mặt đường lên cầu trước máy kéo, luận án tiến hành dán điện trở tenzo lên vỏ cầu trước máy kéo, đấu nối ten rô điện trở theo sơ đồ cầu đủ điện trở (hình 4.20) Cầu đủ điện trở nối với thiết bị thu thập khuếch đại thông tin đo lường DMC Plus nối ghép máy tính Để hiệu chuẩn khâu đo, luận án tiến hành đặt toàn bánh xe máy kéo lên cảm biến lực tiêu chuẩn (hình 4.21) Khi giá trị phản lực pháp tuyến từ mặt đất lên bánh xe xác Hình vẽ 4.20 Sơ đồ mạch đo phương pháp dán ten rô điện trở lên vỏ cầu 19 định thông qua cảm biến lực tiêu chuẩn Tiến hành điều chỉnh giá trị hệ số thích ứng (adaptation) để đồ thị cảm biến tiêu chuẩn trùng với đồ thị khâu đo Hình 4.21 Sơ đồ bố trí SHIBAURA FF t COMPUTER DMC Plus P hiệu chuẩn khâu đo phản lực pháp tuyến – Máy kéo; – Cầu trước máy kéo có dán điện trở; – Tấm đệm; – Đầu đo lực tiêu chuẩn; – Thiết bị thu thập khuếch đại thông tin đo lường; – Máy tính; b Tiến hành thí nghiệm Để xác định đồng thời thông số: mô men xoắn bán trục chủ động, gia tốc máy kéo rơ moóc, phản lực pháp tuyến mặt đường lên cầu truớc máy kéo, luận án tiến hành thiết lập chương trình đo phần mềm DMC Labplus Sau thiết lập xong chương trình đo phần mềm DMC Labplus ta tiến hành lắp đặt kết nối thiết bị đo Kết nối thiết bị đo với DMC kết nối DMC với máy tính Chọn đoạn đường thí nghiệm sử dụng để xác định hệ số bám hệ số cản lăn Độ dốc mặt đường 0% Tiến hành thí nghiệm với người điều khiển trường hợp khác nhau, thao tác điều khiển giống để đảm bảo điều kiện thí nghiệm giống trường hợp c Kết nghiên cứu thực nghiệm Hình 4.28 Mơ men xoắn bán trục chủ động nối cứng 20 Hình 4.29 Mơ men xoắn bán trục chủ động nối mềm Hình 4.30 Phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo nối cứng Hình 4.31 Phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo nối mềm 21 Hình 4.32 Gia tốc máy kéo rơ moóc theo phương ox trường hợp nối cứng Hình 4.33 Gia tốc máy kéo rơ moóc theo phương ox trường hợp nối mềm 4.5.5 Xác định hệ số trượt Để nghiên cứu ảnh hưởng khớp nối mềm máy kéo rơ mooc luận án tiến hành xác định hệ số trượt liên hợp máy hai trường hợp sử dụng khớp nối cứng khớp nối mềm Trong giới hạn nghiên cứu, luận án tiến hành xác định hệ số trượt liên hợp máy hai trường hợp: 22 + Hệ số trượt sử dụng khớp nối cứng:  n0c   100%  nb c  + Hệ số trượt sử dụng khớp nối mềm:  n   m  1  0m  100%  nb m  Trong đó: δc - hệ số trượt nối cứng tính theo %; δm - hệ số trượt nối mềm tính theo %; n0-c - số vòng quay khơng tải bánh xe chủ động nối cứng; n0-m - số vòng quay không tải bánh xe chủ động nối mềm; nb-c - số vòng quay thực tế bánh xe chủ động nối cứng; nb-m - số vòng quay thực tế bánh xe chủ động nối mềm Kết thí nghiệm Bảng 4.4 Kết thí nghiệm xác định hệ số trượt trường hợp sử dụng khớp nối cứng Lần đo n0-c (vòng) nb-c (vòng) δc (%) 736.4 817.2 9.887 737.6 819.5 9.994 734.8 822.8 10.70 Trung bình 10.192  c  1  Bảng 4.5 Kết thí nghiệm xác định hệ số trượt trường hợp sử dụng khớp nối mềm Lần đo n0-m (vòng) nb-m (vòng) δm (%) 734.4 785.2 6.470 735.8 781.5 5.848 732.9 783.8 6.494 Trung bình 6.270 Nhận xét: Từ kết xác định hệ số trượt hai trường hợp nối cứng nối mềm ta thấy hệ số trượt trường hợp nối mềm thấp trường hợp nối cứng Cụ thể: trường hợp nối cứng hệ số trượt trung bình 10,192%, trường hợp nối mềm hệ số trượt 6,270% 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đã xây dựng mơ hình tính tốn động lực học dọc liên hợp máy kéo bốn bánh với rơ mooc trục có khớp nối mềm kể đến biến dạng theo phương tiếp tuyến bánh xe chủ động Đây sở để khảo sát nghiên cứu động lực học dọc liên hợp máy kéo bốn bánh rơ mooc trục Đã thiết kết, chế tạo khớp nối mềm máy kéo rơ mooc với độ cứng C4x = 220.000 N/m hệ số cản K4x = 30.000 Ns/m dùng cho tính tốn lý thuyết nghiên cứu thực nghiệm Tiến hành khảo sát ảnh hưởng khớp nối mềm tới phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo liên hợp máy tăng tốc theo hướng lên dốc Kết cho thấy, có thêm khớp nối mềm làm tăng phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo Do đảm bảo điều kiện lái liên hợp máy từ độ dốc dọc tối đa 12,5% nối cứng lên 19,5% có khớp nối mềm Tiến hành khảo sát ảnh hưởng khớp nối mềm tới trình phanh liên hợp máy xuống dốc Kết cho thấy, sử dụng khớp nối mềm làm giảm 11,164% thời gian phanh giảm 15,239 % quãng đường phanh so với sử dụng khớp nối cứng Thiết kế, chế tạo khung thí nghiệm cho phép xác định độ cứng hệ số cản bánh xe chủ động ; Thiết kế, chế tạo hiệu chuẩn khâu đo cho phép đo mô men xoắn bán trục chủ động ; Thiết kế, chế tạo hiệu chuẩn khâu đo cho phép xác định phản lực pháp tuyên lên cầu trước máy kéo Nghiên cứu thực nghiệm xác định số thơng số đầu vào cho tốn lý thuyết kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết: Độ cứng hệ số cản bánh chủ động máy kéo theo phương tiếp tuyến; Hệ 24 số cản lăn hệ số bám liên hợp máy; Mô men xoắn bán trục chủ động máy kéo làm việc; Phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo; Gia tốc máy kéo rơ mooc làm việc; Độ trượt bánh xe chủ động So sánh kết với nghiên cứu lý thuyết cho thấy, quy luật thay đổi vận tốc, phản lực pháp tuyến nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm giống nhau; sai số nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm phản lực pháp tuyến nối cứng: 6,48%; sai số phản lực pháp tuyến nối mềm: 8,19% Độ trượt bánh xe chủ động trường hợp nối mềm giảm so với nối cứng từ 10,192% xuống 6,270% Kiến nghị Qua kết nghiên cứu, luận án kiến nghị cần lắp thêm phận nối mềm (C4x = 220.000 N/m ; K4x = 30.000 Ns/m) để hoàn thiện kết cấu liên hợp máy nhằm nâng cao khả hoạt động nâng cao độ an toàn liên hợp máy làm việc Trong khuôn khổ luận án, tác giả tập trung nghiên cứu ảnh hưởng thông số kết cấu khớp nối đến phản lực pháp tuyến tác động lên cầu làm sở xác định chế độ làm việc an toàn dốc dọc hoàn thiện thiết kế liên hợp máy Để nâng cao hiệu sử dụng đảm bảo an toàn cho liên hợp máy, luận án kiến nghị cần tiếp tục nghiên cứu liên hợp máy kéo bốn bánh với rơ mooc trục có khớp nối mềm điều kiện mặt đường ngẫu nhiên, có kể đến trượt bánh xe chủ động DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Trần Văn Tùng, “Động lực học dọc liên hợp máy kéo bốn bánh với rơ moóc trục”, Tạp chí Nơng nghiệp phát triển nơng thơn, số 23 năm 2016, trang 132 – 139 Trần Văn Tùng, “Nghiên cứu thực nghiệm xác định số thông số động lực học liên hợp máy kéo shibaura 3000A với rơ mc trục”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số năm 2016, trang 46 – 52 ... án: Nghiên cứu động lực học dọc liên hợp máy kéo bốn bánh rơ mooc trục vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp Mục tiêu luận án Xây dựng mơ hình động lực học dọc liên hợp máy kéo bốn bánh rơ mooc trục. .. chứng kết nghiên cứu lý thuyết Chƣơng MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC DỌC CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO BỐN BÁNH VÀ RƠ MOOC MỘT TRỤC Liên hợp máy nghiên cứu bao gồm máy kéo bánh bốn bánh rơ mooc trục liên kết với... trung nghiên cứu đề tài luận án sau: - Nghiên cứu xây dựng mơ hình động lực học dọc liên hợp máy kéo bốn bánh với rơ moóc trục làm việc điều kiện đường lâm nghiệp - Nghiên cứu động lực học bánh