[Luận văn]nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trên động cơ diesel đến chi phí nhiên liệu riêng của liên hợp máy cày

Luận văn

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI --------- & --------- TRẦN NGỌC TRUYỀN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL ĐẾN CHI PHÍ NHIÊN LIỆU RIÊNG CỦA LIÊN HỢP MÁY CÀY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kĩ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NÔNG VĂN VÌN HÀ NỘI - 2008 i LỜI CAM ĐOAN - Tôi xin cam đoan rằng: Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. - Tôi cũng xin cam đoan rằng: Các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Trần Ngọc Truyền ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc PGS.TS. NÔNG VĂN VÌN, người đã trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ tôi hoàn thành tốt bản luận văn này. Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể các thầy cô giáo bộ môn Động lực - Khoa cơ điện, Khoa sau đại học - Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Cao đẳng nghề Cơ điện – Xây dựng Tam Điệp; Khoa cơ khí Động lực cùng Gia đình và bạn bè đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Vì thời gian có hạn, năng lực còn hạn chế, bản luận văn này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong Hội đồng chấm luận văn Quốc gia, các bạn bè đồng nghiệp, bạn đọc góp ý chân thành. Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả Trần Ngọc Truyền iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3 1.1. Khái quát chung 3 1.2. Vài nét về tình hình phát triển máy kéo ở Việt Nam 6 1.3. Các chỉ tiêu sử dụng của liên hợp máy cày 7 1.4. Lực cản cày 9 1.5. Đặc tính tự điều chỉnh số vòng quay động cơ của bộ điều tốc ly tâm mọi chế độ trên động cơ Diesel 18 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1. Đối tượng nghiên cứu 21 2.1.1 Lựa chọn máy kéo 21 2.1.2. Lựa chọn máy cày 26 2.2. Phương pháp nghiên cứu 26 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 27 2.2.2. Phương pháp số 27 2.2.3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và xử lý số liệu 27 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 28 3.1. Đặt vấn đề 28 3.2. Lựa chọn mô hình nghiên cứu 28 3.2.1. Các giả thiết để xây dựng mô hình 29 3.2.2. Thiết lập sơ đồ khối 30 3.3. Thuật giải và chương trình 34 3.3.1. Khái niệm mức ga 34 3.3.2. Đường cong chi phí nhiên liệu giờ khi ga cực đại (X = 100%) 35 3.3.3. Đường cong chi phí nhiên liệu giờ với mức ga X< 100% 36 3.3.4. Đường cong mô men quay khi ga cực đại (X = 100%) 37 iv 3.3.5. Đường cong mô men quay với mức ga X<100% 38 3.3.6. Trình tự tính toán năng suất và chi phí nhiên liệu riêng của liên hợp máy cày 38 3.4. Các phương án khảo sát 41 3.4.1. Ảnh hưởng mức ga đến các chỉ tiêu sử dụng 41 3.4.2 Ảnh hưởng mức ga và độ sâu cày đến năng suất và chi phí nhiên liệu 42 3.4.3. Ảnh hưởng của mức ga và lực cản riêng của cày đến năng suất và chi phí nhiên liệu riêng 43 3.4.4. Ảnh hưởng của mức ga và số truyền làm việc đến năng suất và chi phí nhiên liệu riêng 44 CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 46 4.1. Mục đích và nội dung nghiên cứu 46 4.2. Thiết bị và phương pháp thí nghiệm 47 4.2.1. Khảo nghiệm động cơ 47 4.2.2. Khảo nghiệm liên hợp máy cày trên đồng ruộng 52 4.3. Kết quả nghiên cứu 53 4.3.1. Kết quả khảo nghiệm động cơ D−50 53 4.3.2. Kết quả khảo nghiệm liên hợp máy kéo MTZ−50 với cày đĩa CD−7−20 55 Kết luận và đề nghị 59 Tài li ệu tham khảo 60 Phụ lục 1 MỞ ĐẦU Làm đất là một khâu quan trọng trong ngành trồng trọt và là khâu nặng nhọc nhất đòi hỏi chi phí năng lượng nhiều nhất so với các khâu khác. Từ thực tế sản xuất, các nhà khoa học đã ước tính công chi phí cho làm đất chiếm khoảng 30% [5] tổng công chi phí cho canh tác một loại cây trồng. Do đó nhu cầu về cơ giới hoá trong khâu làm đất là rất lớn. Giải quyết tốt khâu cơ giới hoá làm đất sẽ có ý nghĩa rất lớn trong việc giải phóng sức lao động cho người nông dân, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thâm canh tăng vụ, góp phần nâng cao năng suất cây trồng và làm tăng sản phẩm nông nghiệp. Ở nước ta sản xuất nông nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế Quốc dân, trong đó thu nhập từ ngành Trồng trọt chiếm một tỷ lệ rất lớn. Vì thế, vấn đề cơ giới hoá khâu làm đất càng trở nên quan trọng hơn. Cơ giới hoá trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là cơ giới hoá trong khâu làm đất có ý nghĩa hết sức quan trọng trong việc giải quyết tính căng thẳng của thời vụ, làm giảm nhẹ sức lao động cho người nông dân và tăng năng suất cây trồng. Ở nước ta sản xuất nông nghiệp vốn lạc hậu phân tán, thủ công còn nhiều. Đảng và Nhà nước luôn quan tâm đến vấn đề cơ khí hoá nông nghiệp nhằm đưa sản xuất nông nghiệp thoát khỏi tình trạng thấp kém, lạc hậu, hiệu quả thấp. Những năm gần đây việc cơ khí hoá nông nghiệp đặc biệt là trong khâu làm đất đã có những tiến bộ nhanh chóng, việc sử dụng máy móc vào trong khâu làm đất ngày càng có hiệu quả hơn, phù hợp hơn. Làm đất là khâu chiếm tỉ trọng rất lớn trong toàn bộ quy trình cơ giới hoá sản xuất cây lương thực. Trong đó khâu cày là nặng nhọc nhất và cũng do vậy nó đã được nhiều nhà khoa học quan tâm rất sớm. Tuy vậy, nhưng do mức độ chi phí năng lượng cho khâu cày phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là tính chất cơ lý của đất và tính chất động lực học của liên hợp máy cho nên vấn đề 2 nghiên cứu cải tiến kết cấu cho phù hợp với điều kiện đồng ruộng và tổ chức sử dụng có hiệu quả các liên hợp máy làm đất cho từng vùng sản xuất vẫn luôn có ý nghĩa thực tiễn và cả ý nghĩa khoa học. Năng suất và chi phí nhiên liệu riêng là hai chỉ tiêu quan trọng nhất dùng để đánh giá hiệu quả làm việc của các liên hợp máy làm đất. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hai chỉ tiêu này, trong đó đặc điểm kết cấu và chế độ cung cấp nhiên liệu (chế độ ga) gây ảnh hưởng rất lớn. Ở Việt Nam, đã có một vài công trình nghiên cứu về vấn đề này [2] nhưng các kết quả còn rất hạn chế, đặc biệt là nghiên cứu thực nghiệm. Với những lý do trên, tôi lựa chọn đề tài luận văn: “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cung cấp nhiên liệu của động cơ điêzen đến chi phí nhiên liệu riêng của liên hợp máy cày”. Mục đích nghiên cứu của đề tài Bằng lý thuyết và thực nghiệm xác định các quy luật ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiêu liệu đến năng suất và chi phí nhiên liệu riêng cho khâu cày nhằm góp phần hoàn thiện cơ sở lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý các liên hợp máy làm đất cũng như cơ sở thiết kế và thành lập các liên hợp máy. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài. - Nghiên cứu tổng quan về tình hình cơ giới hóa khâu làm đất - Tìm hiểu đặc điểm kỹ thuật của của một số loại máy kéo đang được sử dụng phổ biến ở nước ta. - Xây dựng mô hình toán nghiên cứu các chỉ tiêu sử dụng liên hợp máy khi thay đổi chế độ cung cấp nhiên liệu. - Nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng quy luật ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu(mức ga) đến chi phí nhiên liệu riêng của liên hợp máy. 3 Chương 1 T ỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Khái quát chung Thành lập liên hợp máy kéo nói chung phải dựa vào điều kiện sản xuất tự nhiên ở cơ sở sản xuất như: loại đất, chất đất, kích thước thửa ruộng (nhất là chiều dài), địa hình tình trạng đồng ruộng v.v ., tính chất cơ lý cây trồng (đối với khâu thu hoạch), dựa vào qui trình kỹ thuật cơ giới hoá khâu canh tác nhất là yếu tố kỹ thuật nông học, dựa vào cơ sở vật chất, tiến bộ kỹ thuật hiện có ở cơ sở sản xuất. Một liên hợp máy kéo được thành lập phải đạt những yêu cầu về tính chất sử dụng của nó. Trong đó tính chất quan trọng, tổng hợp nhất đối với một liên hợp máy là chi phí sản xuất trực tiếp trên đơn vị sản phẩm làm ra ít nhất (đ/tạ sản phẩm). Việc tính toán thiết kế cày hoặc tính toán thành lập liên hợp máy cày phải tuỳ thuộc vào phương pháp làm đất có thể có những nội dung cụ thể khác nhau. – Trường hợp làm đất theo hai giai đoạn là cày vỡ lật cỏ, sau đó mới làm tơi hoặc làm nhuyễn đất thì liên hợp cày bao gồm máy kéo, máy cày và bộ phận liên kết có thể là cơ cấu treo hoặc bộ phận móc. Việc tính toán thiết kế cày, ngoài các yêu cầu đảm bảo kỹ thuật nông học còn cần phải đảm bảo phù hợp với khả năng kéo của loại máy kéo dự định sẽ được liên kết. Khi tính toán thành lập liên hợp máy cày đã có sẵn thì cần phải lựa chọn tỷ số truyền của máy kéo sao cho hiệu suất kéo của máy kéo đạt giá trị cao nhất có thể đối với điều kiện đất đai đã xác định. – Trường hợp làm đất theo phương pháp thực hiện đồng thời một số khâu như: cày, bừa, tung phân, gieo… thì việc tính toán thiết kế cày hoặc tính 4 toán thành lập liên hợp máy sẽ được tiến hành tuỳ theo mục đích cụ thể. Về chất lượng làm việc của liên hợp máy cày, theo phương pháp làm đất khác nhau cũng sẽ có các yêu cầu khác nhau. Nhưng yêu cầu chung là: phải đảm bảo độ cày sâu theo yêu cầu kỹ thuật nông học, độ lỏi sót và độ đồng đều và độ sâu cày phải nằm trong giới hạn cho phép, đảm bảo độ bằng phẳng mặt đồng cần thiết. Đối với các loại cày lật thì yêu cầu phải có độ lật cần thiết để đảm bảo vùi lấp cỏ và đảm bảo có diện tích phơi ải, còn đối với cày không lật ở những vùng đất chua mặn thì chỉ cần cắt đất thành thỏi và nâng lên tạo nên độ xốp cần thiết. Yêu cầu về chất lượng làm đất sẽ tuỳ thuộc vào từng loại cây trồng, tuỳ thuộc vào từng khu vực và quy trình làm đất. Chất lượng làm đất phụ thuộc vào kết cấu của bộ phận làm việc của cày, mức độ điều chỉnh chính xác khi liên kết cày với máy kéo và chế độ vận tốc chuyển động của liên hợp máy. Về tính kinh tế, chỉ tiêu đánh giá tổng hợp nhất là giá thành của công việc cày (giá thành một đơn vị diện tích do liên hợp máy thực hiện được). Chỉ tiêu này lại được cấu thành bởi một số các chỉ tiêu sử dụng khác và chúng phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố. Các yêu tố này có thể chia thành 2 nhóm yếu tố chính: nhóm các yếu tố kỹ thuật và nhóm các yếu tố về điều kiện sử dụng. – Các yếu tố kỹ thuật chủ yếu liên quan đến kết cấu của máy kéo, máy cày, kỹ thuật và chế sử dụng liên hợp máy. Nhóm này sẽ ảnh hưởng tính tiết kiệm năng lượng, năng suất của liên hợp máy, do đó sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng và ảnh hưởng đến cả chất lượng công việc mà liên hợp máy đảm nhiệm. – Sự ảnh hưởng của điều kiện sử dụng chủ yếu là các tính chất cơ lý của đất, tình trạng mặt đồng, yêu cầu về kỹ thuật nông học, kích thước lô thửa … Như vậy để tìm ra các biện pháp nâng cao chất lượng và sử dụng các 5 liên hợp máy cày đòi hỏi phải nghiên cứu hàng loạt các vấn đề liên quan. Sự ra đời của các liên hợp máy cày bắt đầu từ sự ra đời của ngành chế tạo máy kéo mà những liên hợp máy kéo đầu tiên được nghiên cứu chính là liên hợp máy cày. Từ đó đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về các liên hợp máy cày. Tuỳ thuộc vào mục đích và điều kiện nghiên cứu, nội dung và phương pháp nghiên cứu sẽ khác nhau, các kết quả nghiên cứu cũng ở các mức độ khác nhau và có tầm tác dụng khác nhau. Trong từng định hướng nghiên cứu đều xuất phát từ sự nghiên cứu về các bài toán động học và động lực học. Trên cơ sở đó được đề xuất ra các phương án thiết kế cải tiến mẫu máy hoặc đề xuất các phương án sử dụng để nâng cao chất lượng và hiệu quả sử dụng các liên hợp máy cày. Do tính đa dạng và phức tạp của đối tượng, nên hầu hết các vấn đề được nghiên cứu đều sử dụng các kết quả nghiên cứu thực nghiệm để làm chính xác hoá các nghiên cứu lý thuyết. Nhiều trường hợp từ việc nghiên cứu thực nghiệm các tác giả đã rút ra được các quy luật bản chất của các quá trình diễn ra trong đối tượng nghiên cứu và nâng lên thành lý thuyết. Trong việc tạo điều kiện cho sự phát triển của ngành cơ khí hoá nông nghiệp, các liên hợp máy cày đã được quan tâm thích đáng. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về liên hợp máy cày bao gồm cả nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm. Trên cơ sở đó đã thiết kế chế tạo ra nhiều loại máy cày có kết cấu ngày càng hợp lý, đã nâng cao chất lượng cày và giảm chi phí năng lượng cho khâu cày. Đối với các máy kéo, tính năng sử dụng của chúng cũng được cải tiến để đáp ứng cho phù hợp với khâu cày. Về tổ chức sử dụng các liên hợp máy cày cũng đã được nghiên cứu tương đối đầy đủ. Nhưng do phụ thuộc vào quá nhiều yếu tố nên các công trình nghiên cứu về liên hợp máy cày việc tối ưu các thông số của liên hợp máy cày vẫn còn nhiều vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu.