Động lực học ô tô máy kéo - Chương 9

Nội dung: Chương I. Lực và mômen tác dụng lên ô tô máy kéo trong quá trình chuyển động, Chương II. Động lực học tổng quát của ô tô - máy kéo bánh xe, Chương III. Động lực học của máy kéo xích, Chươ

Chơng 9

tính năng quay vòng của máy kéo xích

9.1 Động học quay vòng và các cơ cấu quay vòng của máy kéo xích

9.1.1 Động học quay vòng của máy kéo xích

Sự điều khiển hớng chuyển động của máy kéo xích đợc thực hiện thông qua cơ cấu quay vòng để điều chỉnh độ lớn của mô men truyền từ động cơ đến các bánh chủ động Khi mô men trên các bánh chủ động không nh nhau, chúng sẽ đợc quay với tốc độ khác nhau và tốc độ tịnh tiến của các dải xích cũng sẽ khác nhau (hình 9.1) Bánh chủ động bên ngoài (so với tâm quay vòng) sẽ quay với tốc độ lớn hơn tốc độ quay của bánh chủ động bên trong Do đó vận tốc tịnh tiến của dải xích bên ngoài v1 cũng sẽ lớn hơn so với vận tốc của dải xích bên trong v2 < v1 Dải xích bên ngoài còn đợc gọi là dải xích chạy nhanh và dải xích bên trong  dải xích chạy chậm Tâm quay tức thời của máy kéo là O và đợc gọi là tâm quay vòng , đợc xác định từ sơ đồ vận tốc Khoảng cách từ tâm quay tức thời đến trục dọc của máy kéo đợc gọi là bán kính quay vòng R

Sự chuyển động của máy kéo trên đờng vòng có thể đợc xem nh là tổng hợp hai chuyển động : chuyển động tịnh tiến với vận

tốc v’ và chuyển động quay tơng đối quanh

điểm O0 với vận tốc góc = v’/R Sự

chuyển động của từng dải xích cũng đợc

phân tích tơng tự: dải xích chạy nhanh có

vận tốc tịnh tiến v1 và có chuyển động quay

tơng đối quanh điểm O1 với vận tốc còn

dải xích chạy chậm sẽ quay tơng đối quanh

điểm O2 cũng với vận tốc và có vận tốc

tịnh tiến là v2.

Từ sơ đồ vận tốc (hình 9.1) ta có thể

xác định đợc vận tốc của các dải xích nh sau:

R

B R

v B

R

v1  (  0 5 )  ' 0,5

(9.1)

R

B R

v B

R

v1  (  0 5 )  '  0,5

(9.2)

Tốc độ tịnh tiến trung bình của máy

kéo chình là tốc độ của điểm O0 và đợc xác

định theo công thức :

v v v R

2 ' 1 2 (9.3) Nếu giả thiết máy kéo chuyển động không có hiện tợng trợt, thì từ các biểu thức trên ta có thể rút ra đợc mối quan hệ giữa các vận tốc :

B R

B R

v

v

5 , 0

5 , 0 2

1 2

1













Từ đó rút ra:

2 1

2 1 2

1

2

1 0,5 5

, 0

















v v

v v B

Biểu thức (9.4) cho thấy bán kính quay vòng của máy kéo xích đ ợc xác định bới mối quan hệ giữa các vận tốc của các dải xích v1 và v2 hoặc giữa các vận tốc góc của các bánh chủ động và  Mối quan hệ này trớc hết phụ thuộc vào đặc điểm của loại cơ cấu quay vòng và trị số của R còn thay đổi theo điều kiện chuyển động của máy kéo

9.1.2 Đặc điểm động học của các loại cơ cấu quay vòng máy kéo xích

Theo tính chất động học các cơ cấu quay vòng của máy kéo xích có thể chia thành 2

126

Hình 9.1

Sơ đồ vận tốc của máy kéo xích khi

quay vòng



0 0

2 0

1

v

v

2

v

1

B

R

nhóm chính: các cơ cấu quay vòng vi sai ( vi sai đơn hoặc vi sai kép); các cơ cấu quay vòng có mối liên hệ cứng về động học ( ly hợp chuyển hớng , các cơ cấu hành tinh)

1) Các cơ cấu quay vòng vi sai

Các cơ cấu vi sai có tính chất động học làm thay đổi tốc dộ quay của các bán trục (các bánh chủ động) tơng ứng với sự thay đổi của tải trọng ngoài tác động lên các dải xích

Do đặc điểm này máy khó duy trì đợc tính chuyển động thẳng vì thực tế điều kiện chuyển

động của các dải xích thờng không nh nhau, nhất là điều kiện làm việc của các máy kéo nông nghiệp Vì thế trên các máy kéo nông nghiệp rất ít sử dụng cơ cấu quay vòng vi sai,

mà phổ biến là sử dụng cơ cấu quay vòng ly hợp chuyển hớng và cơ cấu quay vòng hành tinh Do vậy ở đây ta không xem xét cụ thể các loại cơ câú quay vòng vi sai

2) Cơ cấu quay vòng ly hợp chuyển hớng

Cơ cấu ly hợp chuyển hớng (hình 9.2) gồm có hai bộ ly hợp thờng xuyên đóng, đợc lắp trên các bán trục tơng ứng với các bánh chủ động Trên các bán trục đó còn đợc bố trí thêm hai dải phanh để giúp cho sự quay vòng đợc nhanh hơn hoặc với bán kính quay vòng nhỏ hơn khi cần thiết

Khi chuyển động thẳng cả hai bộ ly hợp đều đợc đóng, còn các dải phanh đợc mở Mối quan hệ động học giữa hai bán trục là cứng và quay cùng vận tốc =

Nếu điều kiện chuyển động nh nhau, tốc độ chuyển động của các dải xích cũng nh nhau v1 = v2

Khi quay vòng, ly hợp bên dải xích chạy châm phải đợc mở (tách bộ ly hợp) một phần hoặc hoàn toàn Mô men chủ động giảm xuống dẫn đến giảm tốc độ quay của bánh chủ động và giảm tốc độ chuyển động của dải xích chạy chậm Trong khi đó tốc độ của dải xích chạy nhanh vẫn giữ nguyên nh trớc khi quay vòng Do hai dải xích chuyển động với vận tốc khác nhau sẽ làm cho máy kéo chuyển động vòng Khi cần quay vòng gấp (với bán kính nhỏ) ngoài việc mở một bên ly hợp ra hoàn toàn còn xiết thêm phanh để cho độ chênh lệch mô men chủ động trên các bánh chủ động càng lớn hơn Khi bán trục của dải xích chạy chậm bị phanh hoàn toàn 0 và v2=0 thì bán kính quay vòng của máy kéo sẽ

đạt giá trị nhỏ nhất

Rmin = 0,5B (9.5)

Trong quá trình quay vòng, nếu tốc độ quay của động cơ không đổi, thì vận tốc của dải xích chạy nhanh v1 luôn luôn bằng vận tốc v của máy kéo khi chạy thẳng v1= v Còn vận tốc của dải xích chạy chậm v2 sẽ nhỏ hơn Vận tốc trung bình của máy kéo v’ khi quay vòng sẽ là:

B R

R v v

5 , 0

'



 (9.6) Biểu thức (9.6) cho thấy: khi sử dụng cơ cấu quay vòng ly hợp chuyển hớng, vận tốc tịnh tiến trung bình của máy kéo bao giờ cũng nhỏ hơn so với chuyển động thẳng v’

< v (v  vận tốc máy kéo khi chuyển động thẳng với cùng điều kiện nh nhau)

3) Cơ cấu quay vòng hành tinh một cấp

Trên hình 9.3 là sơ đồ cơ cấu quay vòng hành tinh một cấp Trên mỗi bán trục đợc bố trí một cơ cấu hành tinh, một phanh hãm bánh răng mặt trời Ph và một phanh bán trục Pb Khi máy kéo chuyển động thẳng, các phanh bán trục Pb phải đợc mở ra, còn các phanh của cơ cấu hành tinh Ph đợc xiết chặt Trong trờng hợp này cơ cấu quay vòng hành tinh chỉ đóng vai trò giảm tốc  tốc độ góc của hai bán trục bằng nhau và nhỏ hơn tốc độ góc của vỏ hộp 

127



2



1



K

M

2

MK

Hình 9.2 Sơ đồ ly hợp chuyển h ớng

Hình 9.3 Sơ đồ cơ cấu quay vòng hành tinh một cấp





P

h

P

b









Để quay vòng máy kéo, cần nhả một phần hoặc hoàn toàn phanh cơ cấu hành tinh Ph

ở dải xích chạy chậm Nếu cần quay vòng gấp hơn, ngoài việc phải nhả hết phanh Ph cần xiết thêm phanh bán trục Pb cũng ở dải xích đó

Nh vậy về mặt thao tác, sự làm việc của cơ cấu quay vòng hành tinh một cấp khi máy kéo quay vòng đợc thực hiện tơng tự nh sự làm việc của cơ cấu quay vòng ly hợp chuyển h-ớng Về mặt động học cũng đợc nghiên cứu tơng tự nh đã trình bày ở cơ cấu quay vòng ly hợp chuyển hớng

9.2 Mô men cản quay vòng của máy kéo xích

Khi máy kéo chuyển động vòng do các dải xích xoay tơng đối quanh các điểm O1 và

O2 , giữa xích và mặt đờng xuất hiện lực ma sát và các phản lực bên chống lại sự quay vòng Các lực này tạo ra một mô men cản MP và đợc gọi là mô men cản quay vòng Ngoài

ra còn có lực quán tính ly tâm, lực cản kéo ở móc cũng góp phần chống lại sự quay vòng của máy kéo

Trớc hết ta xét trờng hợp đơn giản nhất với giả thiết (Hình 9.4): khi máy kéo chuyển

động vòng trên mặt đất nằm ngang với vận tốc nhỏ và ổn định, không có lực cản kéo ở móc, áp suất và các phản lực ngang cũng phân bố đều theo chiều dài mặt tựa của xích Trong trờng hợp này ta có thể bỏ qua lực ly tâm, các tâm xoay của các dải xích O1 và

O2 sẽ đợc phân bố tại các điểm giữa của chiều dài mặt tựa của các dải xích L Sơ đồ các phản lực tạo ra mô men cản quay vòng đợc biểu thị trên hình 9.4 Mô men cản quay vòng của máy kéo trong trờng hợp này chỉ do sự xoay của các dải xích gây ra và có thể đợc xác

định nh sau:

Giả sử trọng lợng máy kéo G đợc phân bố đều trên hai dải xích, trên một đơn vị chiều dài của các nhánh xích tiếp đất sẽ chịu tác động một phản lực bên

dF = (0,5G)/L

Ttrong đó   hệ số cản quay vòng, bao gồm hệ số ma sát và hệ số chống biến dạng của đất; 0,5G  phần trọng lợng của máy kéo tác động lên một dải xích

Với giả thiết trên, hợp lực của các phản lực bên tác dộng lên các dải xích sẽ nh nhau

và có thể đợc xác định theo công thức:

4 2

5 , 0 2

1

G L

L

G F

Từ sự cân bằng mô men của các lực lấy đối với điểm O0 ta xác định đợc mô men cản quay vòng do các dải xích gây ra:

4 2 ) (

2 F1 F2 L GL

M p    (9 7)

Biểu thức (9.7) cho thấy mô men cản quay vòng tăng tỷ lệ thuận với trọng lơng máy kéo , chiều dài mặt tựa xích và hệ số cản quay vòng 

128

Hình 9.5

ảnh h ởng của bán kính quay vòng

đến hệ số cản 



0,9

2

1 0,6

0,4

0,2

0

Hình 9.4



.L/2

F 2 F

1

L/4

0

L/2 F

2

F

1

B

Hệ số cản quay vòng  phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh : hệ số ma sát giữa xích và mặt đờng , các tính chất cơ lý của đất và tình trạng mặt đờng , các thông số cấu tạo của xích

và sự phân bố áp suất lên mặt đờng và bán kính quay vòng của máy kéo Trị số của hệ số

 thay đổi đổi trong một giới hạn rộng tuỳ thuộc vào điều kiện chuyển động của máy kéo Trên hình 9.5 biểu thị sự phụ thuộc của hệ số  vào bán kính quay vòng tơng đối R/B của một loại máy kéo xích có lớp lực kéo 3 tấn khi quay vòng trên hai loại đất khác nhau Qua

đố ta thấy ảnh hởng của bán kính quay vòng là rất đáng kể, nhất là khi quay vòng với bán kính nhỏ

Khi tính toán sơ bộ, có thể tính hệ số  theo công thức thực nghiệm :

B

R

15 , 0 925 , 0

max





(9,8)

trong đó : max  hệ số cản khi máy kéo quay vòng với bán kính nhỏ nhất (R = 0,5B) Số liệu thực nghiệm cho thấy hệ số max chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện mặ đờng và độ lớn của nó thay đổi trong khoảng max= 0,7  1, giá trị nhỏ hơn ứng với loại đất mềm và giới hạn dới ứng với loại đờng cứng

Lực cản kéo ở móc và lực ly tâm cũng là các yếu tố gây ảnh hởng lớn đến khả năng quay vòng của máy kéo, đặc biệt là khi làm việc với tải trọng kéo lớn hoặc chuyển động với tốc độ cao Để nghiên cứu sự ảnh hởng này ta cũng chấp nhận những giả thiết đã nêu ở phần nghiên cứu sự quay vòng khi máy kéo chạy không , nhng sẽ đợc kể đến sự ảnh hởng của lực kéo và lực ly tâm Sơ đồ xác định mô men cản quay vòng của máy kéo đợc trình bày trên hình 9.6

Khi quay vòng, tại trọng tâm máy kéo sẽ xuất hiên lực ly tâm Plt và ta có thể phân tích thành hai thành phần : PltX và PltY Lực kéo ở móc PT nghiêng với phơng dọc của máy kéo một góc  và cũng đợc phân tích thành : PTcos và PT sin

Các thành phần ngang của lực ly tâm PltY và của lực kéo PT sin sẽ làm tăng thêm mô men cản quay vòng, còn các thành phần dọc của chúng sẽ làm xê dịch các tâm xoay của các dải xích O1 và O2 do đó gây ra thay đổi cả tâm xoay của máy kéo O0 Thực chất các thành phần lực dọc làm thay đổi vị trí tâm áp lực của máy kéo nh đã nghiên cứu ở chơng 4

129





L/2

0

C

a

x o

l T

P

LT P LTX P

LTY

P T

M

Sơ đồ xác định mô men cản quay vòng khi có lực cản kéo

Lực kéo thờng lớn hơn nhiều so với lực quán tính ly tâm vì tốc độ chuyển động của máy kéo xích không lớn Trong trờng hợp này các điểm O1 , O2 và O0 sẽ dich về phía sau một

đoạn x0 so với điểm giữa của dải xích Do đó làm thay đổi sự phân bố áp suất lên đất và sự phân bố các thành phần phản lực bên và dẫn đến sự thay đổi mô men cản quay vòng của các dải xích Để tính đến sự ảnh hởng này ngời ta đa thêm vào công thc tính mô men cản quay vòng khi máy kéo chạy không (9.7) một hệ sô k , có trị số lớn hơn 1

GL

MP =k  (9.9)

4

Từ sự phân tích trên và dựa vào sơ đồ lực trên hình 9.6 ta có thể xác định đ ợc mô men cản quay vòng tổng cộng Mc

GL

Mc = k + PT sin(lT  x0) + PltY(a + x0) (9.10)

4

trong đó: lT  khoảng cách từ điểm móc máy nông nghiệp đến điểm giữa của chiều dài mặt tựa của xích L; a  toạ độ dọc của trọng tâm máy kéo

Công thức (9.10) chỉ có ý nghĩa về phơng diện lý thuyết, vì thực tế khó có thể xác

định đợc chính xác hệ số k do nó phụ thuộc vào độ dịch chuyển của tâm áp lực và các tâm xoay của các dải xích mà vị trí của các tâm xoay này không thể xác định đợc một cách chính xác Do vậy khi tính toán sơ bộ với điều kiện quay vòng của máy kéo là bình thờng,

ta có thể chấp nhận hệ số k = 1 Thực nghiệm cũng cho thấy rằng, ở điều kiện làm việc bình thờng và máy kéo quay vòng với bán kính R > 2B thì độ dịch chuyển x0 là không

đáng kể và sự ảnh hởng của nó đến mô men cản quay vòng có thể bỏ qua đợc Do vậy khi nghiên cứu sơ bộ ta có thể chọn k = 1 và x0 = 0 Ngoài ra cũng có thể bỏ qua sự ảnh hởng của lực ly tâm Khi đó mô men cản quay vòng tổng cộng đợc xác định theo công thức:

GL

Mc =  + PTsin lT (9.11)

4

Những giả thiết trên đây cũng sẽ đợc sử dụng trong các phần nghiên cứu tiếp theo và

để tránh rờm rà sẽ không cần thiết nhắc lại nữa

Chúng ta cũng cần xem xét góc nghiêng  của lực cản kéo PT khi máy kéo quay vòng Trị số của góc nghiêng này phụ thuộc vào các thông số cấu tạo của máy kéo và máy nông nghiệp, và bán kính quay vòng Trên hình 9.7 là một thí dụ minh hoạ về cách xác

định góc  khi máy kéo quay vòng cùng với máy nông nghiệp móc hoặc rơ mooc

Để không xuất hiên sự trợt ngang, máy kéo và máy nông nghiệp phải có cùng một tâm quay vòng O Từ sơ đồ trên hình 9.7 ta xác định đợc bán kính quay vòng của máy nông nghiệp:

130

Hình 9.7 Sơ đồ quay vòng máy kéo xích

khi kéo rơ mooc





R

P

l

T

R 0

0



l

0

R P R l T  l P

Từ đó ta xác định đợc :

sin    



T

2 2 2

2 2 (9.12) trong đó : lP = Rsin  lTscos ;

RP = Rcos + lTsin ;

lP  chiều dài máy nông nghiệp

9.3 Mô men quay vòng máy kéo xích

Trên hình 9.9 là sơ đồ lực và mô men

tác dụng lên máy kéo xích khi quay vòng trên

mặt phẳng ngang với tốc độ nhỏ và ổn định,

bán kính quay vòng không đổi Lực quán tính

ly tâm và độ dịch chuyển tâm xoay x0 của

các dải xích có thể bỏ qua Các thành phần

phản lực bên đợc thay thế bằng mô men cản

quay vòng do các dải xích gây ra MP

Để khắc phục mô men cản quay vòng

động lên máy kéo có chiều cùng với chiều

quay vòng và đợc gọi là mô men quay vòng

M q Theo nguyên lý quay vòng của máy kéo

xích, mô men quay vòng sẽ đợc tạo ra do sự

chênh lệch về trị số giữa các lực chủ động

(lực kéo tiếp tuyến) của hai dải xích Pk1 và

Pk2 Do đó trị số của mô men quay vòng có

thể đợc xác định theo công thức :

Mq = 0,5(Pk1  Pk2 ) (9.13)

Ngoài ra, mô men quay vòng còn đợc

bổ sung thêm vì các nguyên nhân sau: Do các

thành phần lực cản lăn của hai dải xích không

bằng nhau về trị số  lực cản lăn của dải xích

chạy chậm sẽ lớn hơn so với dải xích chạy

nhanh Nguyên nhân gây ra là do thành phần

ngang của lực kéo lớn hơn thành phần ngang

của lực ly tâm, do đó tải trọng pháp tuyến trên

dải xích chạy chậm sẽ lớn hơn dẫn đến tăng

lực cản lăn của dải xích chạy chậm Nhng

trong hầu hết các điều kiện sử dụng, sự ảnh hởng này là không đáng kể vì độ chênh lệch giữa các thành phần lực cản lăn rất nhỏ Do vậy ta có thể bỏ qua và càng tăng thêm độ tin cậy khi sử dụng công thức (9.13) để xác định mô mên quay vòng Mq

Lực cản lăn chung của máy kéo khi quay vòng là P’f = f’G sẽ lớn so với khi chuyển động thẳng Điều đó đợc giải thích nh sau: khi quay vòng, do tác động của các lực ngang, mặt cạnh của các bánh đè xích sẽ ép chặt vào các mắt xích và khi lăn sinh ra ma sát tại bề mặt tiếp xúc

Hệ số cản lăn của máy kéo xích khi quay vòng có thể đợc xác định theo công thức thực nghiệm :

15

15 1

( '

B R f

f







(9.14)

trong đó : f  hệ số cản lăn khi máy kéo chuyển động thẳng.

Từ điều kiện cân bằng lực theo phơng dọc ta nhận đợc phơng trình cân bằng lực: P’k = Pk1+Pk2 = P’f+PTcos (9.15)

trong đó : P’k  lực kéo tiếp tuyến (lực chủ động) của máy kéo khi quay vòng

Nếu điều kiện làm việc nh nhau, lực cản lăn của máy kéo khi chuyển động thẳng

sẽ nhỏ hơn so với khi quay vòng Lực cản kéo khi chuyển động thẳng chỉ bằng

PTcosDo đó lực chủ động cần thiết để khắc phục các lực cản khi quay vòng P’k sẽ lớn hơn so với khi chuyển động thẳng Pk

131

Hình 9 8 Sơ đồ lực tác dụng lên máy kéo xích

khi quay vòng

f



B

M

P

0

2

0

0



l

T

P T

P

K2

P

K1

Xét sự cân bằng mô men của các lực lần lợt đối với các tâm xoay của các dải xích

O1 và O2 (hình 9.8) ta nhận đợc các phơng trình cân bằng:

Pk1B = 0,5P’f B + 0,5PTcosBMP + PTsin.lT

Pk2B = 0,5P’f B + 0,5PTcosBMP  PTsin.lT

Từ hệ phơng trình trên xác định đợc lực chủ động của các dải xích:

B

B

1

2

2 2

'

' (9.16)

Sau khi thay các lực chủ động Pk1 và Pk2 vào công thức (9.13) sẽ nhận đợc Mq

= Mc , nghĩa là mô men quay vòng Mq đợc tạo ra do sự chênh lệch độ lớn của các lực

quay vòng với bán kính nhỏ hơn, mô men cản Mc sẽ tăng lên và đòi hỏi phải tạo ra sự chênh lệch của các lực chủ động càng lớn hơn

Lực chủ động Pk1 của dải xích chạy nhanh luôn có giá trị dơng Lực chủ động Pk2 của nhánh xích chạy chậm có thể dơng, bằng 0 hoặc âm Lực Pk2 có gía trị âm khi cắt hoàn toàn mô men truyền từ động cơ đến dải xích chạy chậm đồng thời hãm phanh bán trục cũng bên dải xích đó

Điều kiện để quay vòng không cần dùng phanh là :

Pk2 > 0

hoặc

B

M

k

2 '

 (9.17)

Điều kiện (9.17) dễ đợc thực hiện khi làm việc với tải trọng kéo lớn, vì lúc đó cần

lớn), nếu có lực cản kéo lớn thì việc quay vòng sẽ dễ hơn Trờng hợp máy kéo chạy không

điều kiện (9.17) chỉ có thể đợc thực hiện khi quay vòng với bán kính lớn Nếu cần quay vòng gấp (với bán kính nhỏ) cần phải sử dụng phanh để tăng mô men quay vòng

Đối với cơ cấu quay vòng ly hợp chuyển hớng, việc điều chỉnh mô men quay vòng có thể thực hiện theo hai cách:

 Khi quay vòng không sử dụng phanh , mô men quay vòng đợc điều chỉnh bằng cách thay đổi múc độ tách ly hợp để điều chỉnh mô men ma sát Mô men chủ động của hai dải xích đợc xác định theo các công thức :

Mk1 = Mk  MTic ;

Mk2 = MTic (9.18)

trong đó: ic  tỷ số truyền của truyền lực cuối cùng;

MT  Mô men ma sát trong ly hợp bên phía dải xích chạy chậm

Trong trờng hợp này các lực chủ động của hai dải xích đợc xác định theo các công thức sau:

r

r

k x k T c

k

k x T c k

1

2







;

;

(9.19)

trong đó : x  hiệu suất của nhánh xích chủ động;

rk  bán kính của bánh chủ động

Mô men quay vòng của máy kéo sẽ là:

k

Nh vậy bằng cách điều chỉnh mô men ma sát MT ta sẽ điều chỉnh đợc mô men quay vòng Mq Khi MT = 0, toàn bộ mô men chủ động đợc truyền cho dải xích chạy chậm Mk1=

Mk và mô men quay vòng cũng đạt giá trị lớn nhất :

M B

q k

x k



2  (9.21)

 Khi quay vòng có sử dụng phanh, ly hợp bên dải xích chạy chậm đợc mở hoàn toàn Việc điều chỉnh mô men quay vòng đợc thực hiện bằng cách thay đổi mức độ xiết phanh,

định then công thức :

132

Mk2 = Mphic (9.22) Trong trờng hợp này các lực chủ động của hai dải xích sẽ là:

r

r

k

ph c k

1

2









;

(9.23)

Lực chủ động Pk2 có giá trị âm (chiều chống lại sự chuyển động), do đó mô men quay vòng sẽ là:

M B

q k

x k ph c

2  ( ) (9.24)

Qua đó ta thấy việc điều chỉnh mô men quay vòng Mq có thể đợc thực hiện thông qua

điều chỉnh mô men phanh Mph bằng cách thay đổi mực độ xiết phanh bên bán trục quay chậm

Đối với cơ cấu quay vòng hành tinh một cấp, việc phân tích động lực học cũng nh sự

điều chỉnh mô men quay vòng cũng đợc tiến hành tơng tự nh đã trình bày ở trên

9.4 Đặc tính quay vòng của máy kéo xích

Khả năng thực hiện quay vòng của máy kéo xích đợc xác định bởi độ lớn của mô men quay vòng Mô men này phụ thuộc vào công suất của động cơ và khả năng bám của xích với mặt đờng

Trị số của mô men quay vòng ứng với công suất định mức (công suất cực đại) của

động cơ đợc gọi là mô men quay vòng theo khả năng của động cơ, ký hiệu Mqd

Trị số của mô men quay vòng ứng với khi dải xích chạy nhanh bị tr ợt hoàn toàn gọi là

mô men quay vòng theo khả năng bám, ký hiệu Mq

Ta sẽ xem xét khả năng quay vòng máy kéo theo khả năng của động cơ và theo khả năng bám của xích khi quay vòng với các bán kính khác nhau và ở các số truyền khác nhau Khi động cơ làm việc ở chế độ định mức, sự cân bằng mô men quay có thể đợc biểu thị qua công thức (không tính đến hiệu suất cơ học của truyền lực cuói cùng) :

Mkn M in T m P rk k M i



'

(9.25)

trong đó : Mkn  mô men chủ động của máy kéo khi động cơ làm việc ở chế độ định mức;

Mn  mô men quay định mức của động cơ ;

Mph  mô men phanh bên dải xích chạy chậm;

iT và m  tỷ số truyền và hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực;

Từ phơng trình trên ta suy ra mô men phanh bên dải xích chạy chậm là:

M M P r

i

x c



' (9.26)

Thay Mph vào công thức (9.24) ta sẽ xác định đợc mô men quay vòng theo khả năng của động cơ :

M B

qd

k

x kH k k

'

phụ thuộc vào tỷ số truyền (thể hiện ở MkH = MHiTm) và điều kiện quay vòng ( thể hiên

ở P’k) Nếu đòi hỏi lực chủ động P’k càng nhỏ thì khả năng quay vòng của máy kéo theo khả năng động cơ (Mqd) càng lớn

Tuy nhiên, nếu dải xích chạy nhanh bị trợt hoàn toàn thì khả năng quay vòng của máy kéo không thể xác định theo khả năng của động cơ mà sẽ xác định theo điều kiện bám của xích với mặt đờng Trong trờng hợp này, mô men quay vòng đợc xác định theo lực bám của dải xích chạy nhanh P1 Nếu trọng lợng máy kéo G đợc phân bố đều cho hai dải xích

và xem nh hệ số bám của xích  khi quay vòng và khi chạy thẳng là nh nhau, thì lực bám của dải xích chạy nhanh đợc xác định theo công thức:

P1 = 0,5G

Nếu lu ý rằng, mô men quay vòng đợc cân bằng với mô men cản quay vòng tổng công Mq = Mc , dựa vào công thức (9.16) ta có thể viết lai:

133

P P M

B

q

1  0 5 , ' 

Thay Pk1 = P1 và Mq = Mq vào công thức trên ta rút ra :

M q B G P k

' (9.28)

Để dễ phân tích khả năng quay vòng của máy kéo, ta biểu diễn các mối quan hệ trên bằng đồ thị (hình 9.9) Đó là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mô men cản quay

theo điều kiện bám Mq vào bán kính quay vòng R ứng với các số truyền khác nhau

Đồ thị này đợc gọi là đờng đặc tính quay vòng của máy kéo xích.

Để xây dựng đồ thị đặc tính quay vòng (hình 9.9) ta cần tính toán trị số của các đại l -ợng MC , Mqd , Mq theo các công thức (9 11), (9.27) và (9.28) Để sử dụng đợc các công thức trên cần phải biết trớc điều kiện đất đai và tải trọng kéo Ngoài ra cần lu ý là tất cả các

đờng cong trên đồ thị phải xây dựng cùng một tỷ lệ xích Các đờng cong cần đợc xây dựng cho các số truyền khác nhau Trên hình 9.9 chỉ xây dựng cho 2 số truyền

Từ đồ thị đặc tính quay vòng ta có thể rút ra một số nhận xét sau:

 Khi tăng bán kính quay vòng R, mô men cản quay vòng Mc giảm vì khi R tăng sẽ làm giảm hệ số cản quay vòng và góc nghiêng  của phơng lực kéo

 ở số truyền thấp hơn (tỷ số truyền càng lớn) đờng cong mô men quay vòng theo khả năng động cơ Mq = f(R) đợc phân bố ở cao hơn, nghĩa là khả năng quay vòng của máy

kéo tốt hơn so với số truyền cao hơn

Trên đồ thị, đờng cong Mqd1 của số truyền 1 đợc phân bố ở cao hơn đờng cong mô men cản Mc Do đó ở số truyền này công suất động cơ đủ đảm bảo cho máy kéo quay vòng với mọi bán kính Nhng khi bán kính quay vòng R < R thì đờng cong Mq phân bố ở dới đ-ờng cong Mc , nghĩa là khi đó dải xích chạy nhanh không đủ bám và máy kéo không thể quay vòng với bán kính nhỏ hơn R ở số truyền 2, đờng cong Mq phân bố ở cao hơn đờng cong Mqd , do đó khả năng quay vòng chỉ còn phụ thuộc vào khả năng của động cơ Khi bán kính quay vòng nhỏ hơn Rd thì đờng cong Mqd ở tháp hơn đờng cong Mc , do đó máy kéo chỉ có thể quay vòng với bán kính R > Rd > R

134

Hình 9.9 Đ ờng đặc tính quay vòng máy kéo xích

M,

kNm

30

20

M qd1

M

q

M qd2

M

C

R d

R

 10