Luận văn khảo sát động lực học quay vòng máy kéo xích b 2010

Luận văn

Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học nông nghiệp hà nội -------------***------------- Lu thị thùy linh Khảo sát động lực học quay vòng máy kéo xích b-2010 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông - lâm nghiệp Mã số : 60.54.14 Ngời hớng dẫn khoa học: PSG.TS. nguyễn ngọc quế hà nội - 2011 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan những số liệu và kết quả nghiêm cứu trong luận văn này là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan các thông tin trích dẫn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Lưu Thị Thùy Linh Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………… ii LỜI CẢM ƠN Có ñược kết quả nghiên cứu này, tôi xin ñược bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến: Người hướng dẫn khoa học PGS.TS. Nguyễn Ngọc Quế - Bộ môn ðộng lực – Khoa Cơ ñiện – Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ, ñóng góp nhiều ý kiến khoa học trong quá trình nghiên cứu và xây dựng luận văn này. Tập thể các thầy cô giáo bộ môn ðộng lực – Khoa Cơ ñiện – Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ, tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành nhiệm vụ của ñề tài. Các chuyên gia của Trường ðại học Lâm nghiệp Việt Nam, Học viện kỹ thuật quân sự, … ñã tận tình giúp ñỡ tôi trong quá trình thí nghiệm. Các ñồng chí lãnh ñạo Trường ðại học Nông Lâm Thái Nguyên, Khoa Khuyến nông & PTNT, nơi tôi ñang công tác ñã hết sức tạo ñiều kiện và giúp ñỡ tôi trong quá trình công tác và học tập. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia ñình, bạn bè ñã ñộng viên, tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Mặc dù ñã hết sức cố gắng nhưng do khó khăn về tài liệu, thiết bị, thời gian nghiên cứu và khả năng hạn chế của bản thân cho nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận ñược ý kiến ñóng góp từ các Thầy, cô và bạn bè ñồng nghiệp ñể luận văn này ñược hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 24 tháng 11 năm 2011 Tác giả Lưu Thị Thùy Linh Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………… iii MỤC LỤC Phần MỞ ðẦU 1 1. Mục tiêu của ñề tài 2 2. Nhiệm vụ của ñề tài 2 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY KÉO XÍCH 3 1.2 Tổng quan về tình hình phát triển máy kéo trên thế giới 7 1.3 Tình hình phát triển máy kéo ở Việt Nam 8 1.4 Tổng quan các hệ thống quay vòng của máy kéo xích 10 1.4.1 Cơ cấu quay vòng vi sai ñơn 17 1.4.2 Cơ cấu quay vòng vi sai kép 20 1.4.3 Cơ cấu quay vòng li hợp chuyển hướng 23 1.4.4 Cơ cấu quay vòng hành tinh một cấp 26 1.4.5 Cơ cấu quay vòng kiểu ly hợp vấu kết hợp phanh ma sát 28 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUAY VÒNG MÁY KÉO XÍCH 30 2.1. Bộ phận di ñộng xích và các khái niệm cơ bản 30 2.2. ðộng học bộ phận di ñộng xích [17], [18] 31 2.4. ðộng lực học quay vòng của máy kéo xích 41 2.4.1. Quay vòng máy kéo xích ở chế ñộ ổn ñịnh 41 2.4.2 ðộng lực học quá trình quay vòng của máy kéo xích khi có tính ñộ trượt của các nhánh xích tiếp xúc với ñất 49 2.4.3. ðộng lực học quay vòng của máy kéo xích ở tốc ñộ cao 51 Chương 3 KHẢO SÁT ðỘNG LỰC HỌC QUAY VÒNG 54 CỦA MÁY KÉO XÍCH 54 3.1 Cấu tạo và làm việc cơ cấu quay vòng máy kéo xích B-2010 54 3.2. Mô hình ñộng lực học quay vòng của máy kéo xích B-2010 59 3.2.1. Giả thiết khi khảo sát ñộng lực học quay vòng của máy kéo xích B 2010 59 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………… iv 3.2.2. Xây dựng mô hình toán ñộng lực học quay vòng máy kéo xích B- 2010 61 3.3. Xây dựng chương trình giải bài toán ñộng lực học quay vòng máy kéo xích 62 3.3.1 Xây dựng chương trình tính 62 3.3.2. Xây dựng chương trình khảo sát ñộng lực học quay vòng của máy kéo xích 65 3.4. Kết quả khảo sát 65 3.4.1. Ảnh hưởng của tính chất mặt ñường tới khả năng quay vòng của máy kéo xích 65 3.4.2. ðặc tính quay vòng của máy kéo xích khi quay vòng có sử dụng phanh 68 3.4.3. Ảnh hưởng của vận tốc ban ñầu ñến bán kính quay vòng 69 3.4.4. Ảnh hưởng của chiều dài dải xích ñến bán kính quay vòng 69 3.5. Nhận xét kết quả mô phỏng lý thuyết 70 Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 72 4.1. Mục ñích, nhiệm vụ và phương pháp thí nghiệm 72 4.1.1. Mục ñích 72 4.1.2 Nhiệm vụ 72 4.1.3. Phương pháp thí nghiệm 72 4.1.4. Thiết bị sử dụng trong thí nghiệm 73 4.2. Thiết kế và chế tạo thiết bị lắp ráp dụng cụ ño 78 4.2.1. Thiết kế và chế tạo thiết bị lắp ráp dụng cụ ño mômen 78 4.3. Lắp ñặt thiết bị thí nghiệm 81 4.3.1. Lắp ñặt các thiết bị ño 81 4.3.2. Kết nối các ñầu dây tín hiệu với thiết bị gom dữ liệu và máy tính 82 4.4. Tổ chức thí nghiệm 83 4.5. Kết quả thí nghiệm: 84 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………… v 4.5.1. Một số hình ảnh minh họa kết quả ño lường 85 4.5.2. Xử lý các kết quả thí nghiệm 88 4.5.3. Xây dựng thuật toán 88 4.6. Nhận xét kết quả thực nghiệm 92 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93 5.1. KẾT LUẬN CH 93 5.2. KIẾN NGHỊ 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………… vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ ñồ hệ thống truyền lực máy kéo 1 Hình 1.2 Sơ ñồ lực khi máy kéo xích quay vòng 11 Hình 1.3 Sơ ñồ tính toán khi máy kéo xích quay vòng 12 Hình 1.4. Sơ ñồ tính toán mô men cản quay vòng máy kéo xích 13 Hình 1.5 Sơ ñồ cấu tạo cơ cấu quay vòng vi sai ñơn 17 Hình 1.6. Cơ cấu quay vòng vi sai kép Hình 1.7 Cơ cấu quay vòng li hợp chuyển hướng 23 Hình 1.8 Cơ cấu quay vòng hành tinh một cấp 26 Hình 1.9 Cơ cấu quay vòng kiểu ly hợp vấu kết hợp phanh ma sát 28 Hình 2.1. ðộng học bộ phận di ñộng xích 30 Hình 2.2. Quỹ ñạo chuyển ñộng của một ñiểm trên bánh ñè xích 32 Hình 2.3. Quỹ ñạo chuyển ñộng của dải xích Hình 2.4. ðộng học quay vòng máy kéo xích Hình 2.5. Sơ ñồ khảo sát ñộng lực học quay vòng máy kéo xích 40 Hình 2.6. Biểu ñồ phân bố áp xuất trên mặt ñất của máy kéo xích 42 Hình 2.7: Mối quan hệ giữa lực ñẩy và hệ số µ t 47 Hình 2.8: Mô hình các lực tác ñộng lên máy kéo khi máy kéo quay vòng 49 Hình 2.9: ðồ thị tỷ số trượt 50 Hình 2.10. ðộng học quay vòng máy kéo xích Hình 3.1. Máy kéo xích B-2010 Hình 3.2 Sơ ñồ hệ thống truyền lực máy kéo xích B-2010 55 Hình 3.3. Mô hình quay vòng máy kéo xích Hình 3.4: Quỹ ñạo quay vòng máy kéo xích B-2010 trên nền ñất 66 Hình 3.5:Quỹ ñạo quay vòng máy kéo xích B-2010 trên nền bê tông 67 Hình 3.6: Quỹ ñạo quay vòng của máy kéo xích B-2010 khi quay vòng có sử dụng phanh 68 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………… vii Hình 3.7: Quỹ ñạo quay vòng của máy kéo xích B-2010 khi thay ñổi vận tốc V 0 69 Hình 3.8: Quỹ ñạo quay vòng của máy kéo xích khi thay ñổi chiều dài của dải xích 70 Hình 4.1. Sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của Sensor V1 - Datron 74 Hình 4.2. Sensor quang học E3F3 75 Hình 4.3. Thiết bị ño lực kéo Z4 Hình 4.4. Thiết bị ño mô men xoắn Hình 4.5. Thiết bị Spider 8 Hình 4.6. Trục ñể lắp với ñầu ño moomen Hình 4.7. Giá và gối lắp ổ bi của khâu trung gian Hình 4.8. Cụm thiết bị ño moomen puly và trục Hình 4.9. Sơ ñồ các mô ñun thu thập số liệu thí nghiệm 83 Hình 4.10. Sơ ñồ các mô ñun xử lý số liệu thí nghiệm 83 Hình 4.11: Các kết quả ño lường của máy kéo xích quay vòng trên nền bê tông 86 Hình 4.12: Các kết quả ño lường khi máy kéo xích quay vòng trên nền ñất 88 Hình 4.13: Sơ ñồ tính toán xây dựng quĩ ñạo chuyển ñộng vòng của MK xích 89 Hình 4.14: Qũy ñạo của trọng tâm máy kéo xích khi quay vòng trên nền bê tông 90 Hình 4.15: Qũy ñạo của trọng tâm máy kéo xích khi quay vòng trên nền ñất 91 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………… 1 MỞ ðẦU Cơ giới hoá trong Nông Lâm Nghiệp vẫn ñang ñược chú trọng phát triển ở nước ta hiện nay. Việc sử dụng máy kéo bánh xích ñể phục vụ nông lâm nghiệp ñã chứng minh có nhiều ưu ñiểm vượt trội so với máy kéo bánh hơi cả về hiệu quả kinh tế cũng như ñặc tính kỹ thuật. Tuy nhiên, các loại ô tô nói chung và máy kéo nói riêng có hệ thống di ñộng và ñiều khiển khác nhau cho nên phương pháp lái cũng như vấn ñề quay vòng của các loại xe này là khác nhau. Việc nghiên cứu ñược ñộng lực học quay vòng của máy kéo xích sẽ góp phần vào việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy kéo xích ở Việt Nam hiện nay. Trong ñiều kiện hiện nay, máy kéo xích ñã ñược sử dụng khá rộng rãi ở Việt Nam, trong các ngành như nông lâm nghiệp, xây dựng, giao thông, … Tuy nhiên các công trình nghiên cứu về máy kéo xích còn hạn chế, vì vậy cần có nhiều công nghiên cứu về máy kéo xích là ñiều rất cần thiết. Hiện nay nước ta vẫn chưa chế tạo ñược một mẫu máy kéo xích nào, các máy kéo xích dùng trong nông lâm nghiệp, trong công nghiệp chủ yếu ñược nhập từ nước ngoài. Vì vậy ñể góp phần thúc ñẩy ngành chế tạo máy kéo trong nước, gần ñây PGS. TS. Nguyễn Ngọc Quế ñã nhận ñược ñề tài khoa học cấp bộ: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống di ñộng dạng xích cho máy kéo nhỏ làm việc trên ñất ñồi dốc và ñất ñộ ẩm cao”, máy kéo này ñược ñặt tên là máy kéo B-2010. Xuất phát từ các vấn ñề phân tích trên ñây, ñược sự phân công của Bộ môn ðộng lực, dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Nguyễn Ngọc Quế tôi ñược giao và thực hiện ñề tài: “ Khảo sát ñộng lực học quay vòng máy kéo xích B-2010”. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………… 2 Thực hiện thành công ñề tài là cơ sở bước ñầu cho việc tính toán thiết kế chế tạo và hoàn chỉnh máy kéo xích B-2010 thuộc ñề tài cấp Bộ do PGS. TS. Nguyễn Ngọc Quế làm chủ trì ñề tài. 1. Mục tiêu của ñề tài Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng ñến khả năng quay vòng của máy kéo xích B-2010 nhằm ñánh giá khả năng quay vòng và làm cơ sở hoàn thiện thiết kế và kết cấu của mẫu máy. 2. Nhiệm vụ của ñề tài - Tìm hiểu tổng quan về máy kéo xích. - Nắm vững ñược các ñặc trưng về mặt kết cấu cũng như nguyên lí làm việc của hệ thống quay vòng máy kéo xích. - Khảo sát ñộng lực học quay vòng của máy kéo xích từ ñó phân tích các thông số kết cấu cũng như các thông số sử dụng và tính chất ñất ñai ảnh hưởng ñến tính chất quay vòng của máy kéo xích. - Nghiên cứu thực nghiệm xác ñịnh tính chất quay vòng của máy kéo B- 2010, từ ñó phân tích so sánh với mô hình nghiên cứu lý thuyết và kết luận về khả năng quay vòng của máy kéo mới thiết kế chế tạo trong thực tế sử dụng.