Nghiên cứu động lực học quá trình phanh liên hợp máy kéo john deer 5310 với rơ moóc khi vận chuyển

i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan, công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Nếu nội dung nghiên cứu tơi trùng lặp với cơng trình nghiên cứu cơng bố, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm tuân thủ kết luận đánh giá luận văn Hội đồng khoa học Đồng Nai, ngày …tháng….năm 2017 Người cam đoan Phùng Ngọc Thái Minh Duy ii LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài này, nhận hướng dẫn, bảo giúp đỡ tận tình thầy, giáo Khoa Cơ Điện Cơng Trình thầy trường Nhân dịp này, cho phép bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến: Tôi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Lê Văn Thái trực tiếp hướng dẫn, bảo giúp đỡ thực đề tài Tôi xin chân thành cảm cám ơn tập thể cán bộ, giáo viên Khoa Cơ Điện Cơng Trình - Trường Đại học Lâm Nghiệp – Hà Nội Tôi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến thầy giáo trực tiếp giảng dạy tơi q trình học tập trường thầy cô giáo Khoa Sau Đại Học - Trường Đại học Lâm Nghiệp – Hà Nội Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu thầy Khoa Cơ Khí Động Lực, Trung Tâm Chất Lượng Cao - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu thầy cô Khoa Cơ Khí Động Lực - Trường TCN Kỹ Thuật Cơng Nghệ Hùng Vương – TP Hồ Chí Minh tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành đề tài Tác giả Phùng Ngọc Thái Minh Duy iii BẢN NHẬN XÉT Của người hướng dẫn luận văn thạc sĩ Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Lê Văn Thái Họ tên học viên: Phùng Ngọc Thái Minh Duy Chuyên ngành:Kỹ Thuật Cơ Khí Khóa học: K23B-KTCK Nội dung nhận xét: Tinh thần, thái độ làm việc, ý thức tổ chức kỷ luật: Về lực trình độ chun mơn: Về trình thực đề tài kết luận văn: Đồng ý cho học viên bảo vệ luận văn trước Hội đồng: Có Khơng Hà Nội, ngày……tháng….năm 2017 Người nhận xét iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii LỜI NÓI ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1Tình hình thực trạng áp dụng giới để vận chuyển nông sản đồng sông Cửu Long 1.1.1 Tình hình thu hoạch vận chuyển nông sản đồng sông Cửu Long 1.1.2 Thực trạng áp dụng giới khâu vận chuyển nông sản 1.2 Tình hình nghiên cứu động lực phanh ô tô - máy kéo bánh 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 10 1.3 Kết luận chương 13 Chương 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 14 2.2 Nội dung nghiên cứu 14 2.3 Đối tượng nghiên cứu 14 2.4 Phạm vi nghiên cứu 19 2.5 Phương pháp nghiên cứu 19 Chương 3: ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH LIÊN HỢP MÁY KÉO JOHN DEER 5310 VỚI RƠ MOOC KHI VẬN CHUYỂN NÔNG SẢN 20 3.1 Xây dựng mơ hình tính tốn động lực học phanh 20 v 3.1.1 Các giả thiết 20 3.1.2 Lựa chọn mơ hình động lực học trình phanh 22 3.1.3 Mơ hình tính tốn động lực học q trình phanh LHM 24 3.3.2 Thuật giải phương trình vi phân bậc theo phương pháp Runge-Kutta32 Chương 4: KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN HIỆU QUẢ PHANH CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO JOHN DEER 5310 VỚI RƠ MC KHI VẬN CHUYỂN NƠNG SẢN 34 4.1 Mục đích khảo sát 34 4.2 Các phương án khảo sát 34 4.3 Giới thiệu nội dung Matlab – Simulink 36 4.4 Khảo sát ảnh hưởng số yếu tố đến hiệu phanh liên hợp máy kéo 38 4.4.1 Khảo sát yếu tố thuộc tự nhiên: (độ dốc (α) đến chất lượng phanh) 38 4.4.2 Khảo sát yếu tố thuộc chế độ khai thác sử dụng liên hợp máy (ảnh hưởng tải trọng chuyên chở đến chất lượng phanh) 42 4.4.3 Khảo sát yếu tố thuộc kết cấu xe 46 4.5 Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu phanh liên hợp máy 55 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 57 Kết luận 57 Đề nghị 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 61 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật máy kéo John Deer 5310 15 Bảng 2.2 Các thông số kỹ thuật rơ mooc RMH-3000 17 Bảng 4-1: Ảnh hưởng độ dốc mặt đường đến chất lượng phanh 38 Bảng 4-2: Ảnh hưởng tải trọng chuyên chở đến chất lượng phanh 43 Bảng 4-3: Ảnh hưởng hệ số liên kết () đến chất lượng phanh 47 Bảng 4-4: Ảnh hưởng toạ độ trọng tâm tải trọng đến chất lượng phanh 51 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1-1 Vận chuyển thủ công sức người Hình 1-2 Vận chuyển thủ cơng sức động vật (trâu, bị ) Hình 1-3 Vận chuyển đường thủy (ghe, tàu…) Hình 1-4 Vận chuyển xe cơng nơng Hình 2-1 Liên hợp máy kéo 15 Hình 3-1 Liên hợp máy kéo phanh lên dốc 22 Hình 3-2 Liên hợp máy kéo phanh đường phẳng 23 Hình 3-3 Liên hợp máy kéo phanh xuống dốc 23 Hình 3-4 Sơ đồ lực tác dụng liên hợp máy kéo phanh 24 Hình - Sơ đồ xác định phản lực liên kết máy kéo rơ moóc phanh 28 Hình 4-1 Ảnh hưởng độ dốc  =10o 40 Hình 4-2 Ảnh hưởng độ dốc  =14o 41 Hình 4-3 Ảnh hưởng độ dốc  =18o 42 Hình 4-4 Ảnh hưởng tải trọng chuyên chở Qg = 1000kg 44 Hình 4-5 Ảnh hưởng tải trọng chuyên chở Qg = 2000kg 45 Hình 4-6 Ảnh hưởng tải trọng chuyên chở Qg = 3000kg 46 Hình 4-7 Ảnh hưởng hệ số liên kết =0.5 49 Hình 4-8 Ảnh hưởng hệ số liên kết =1 50 Hình 4-9 Ảnh hưởng hệ số liên kết =1.5 51 Hình 4-10 Ảnh hưởng tọa độ trọng tâm tải trọng b=0.3 53 Hình 4-11 Ảnh hưởng tọa độ trọng tâm tải trọng b=0.0 54 Hình 4-12 Ảnh hưởng tọa độ trọng tâm tải trọng b= -0.3 55 LỜI NÓI ĐẦU Từ lâu việc sử dụng phương tiện để lại vận chuyển hàng hố chiếm vị trí quan trọng hoạt động xã hội Ngày nay, giao thông vận tải có ý nghĩa đặc biệt kinh tế quốc gia Ở nước ta nay, giao thơng đường đóng vai trị chủ đạo phần lớn lượng hàng người vận chuyển nội địa ơtơ Vì lĩnh vực ơtơ - máy kéo nhận được quan tâm nhiều trường đại học, nhiều quan có liên quan Sản xuất nơng nghiệp q trình sản xuất đặt thù, mang tính độc lập cao, điều kiện sản xuất phúc tạp, tiêu tốn nhiều lao động, để nâng cao suất, giảm nhẹ sức lao động cho khâu sản xuất cần phải áp dụng giới hóa vào sản xuất Năng suất bình quân đồng sông Cửu Long đạt gần 70tạ/ha; tổng sản lượng toàn vùng ước đạt 11 triệu lúa, sản lượng lúa thơm, lúa có phẩm chất gạo tốt chiếm 70% Việc sử dụng liên hợp máy kéo John Deer 5310 với rơ moóc vận chuyển nơng sản quan trọng Do việc nghiên cứu hệ thống phanh vấn đề đặt hàng đầu ngành khí ôtô giai đoạn Nghiên cứu hệ thống phanh vấn đề tương đối phức tạp Tuy nhiên, với phát triển công nghệ thông tin giúp cho việc nghiên cứu hệ thống phanh diễn thuận tiện Với trợ giúp phần mền tiện ích, đặc biệt kể đến hỗ trợ phần mền Matlab Sumulink giúp Tơi việc tìm hiểu nghiên cứu luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu động lực học trình phanh liên hợp máy kéo John Deer 5310 với rơ moóc vận chuyển + Ý nghĩa khoa học đề tài Xây dựng mơ hình động lực học trình phanh liên hợp máy kéo John Deer 5310 với rơ mc vận chuyển nơng sản, từ thiết lập hệ phương trình vi phân chuyển động phanh Từ khảo sát ảnh hưởng số yếu tố đến chất lượng trình phanh Kết nghiên cứu sở khoa học cho việc đề xuất thiết kế cải tiến sử dụng liên hợp máy an toàn hiệu Bằng nghiên cứu thực nghiệm, xác định thông số hình học, tọa động trọng tâm, hệ số cản lăn, hệ số bám đường vận chuyển Kết nghiên cứu thực nghiệm sở phục vụ cho toán lý thuyết + Ý nghĩa thực tiễn đề tài Kết nghiên cứu luận văn sở khoa học cho việc đưa giải pháp thiết kế cải tiến hoàn thiện hệ thống phanh liên hợp máy nhằm nâng cao chất lượng phanh đưa khuyến cáo sử dụng liên hợp máy Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1Tình hình thực trạng áp dụng giới để vận chuyển nông sản đồng sơng Cửu Long 1.1.1 Tình hình thu hoạch vận chuyển nông sản đồng sông Cửu Long - Nhu cầu cần vận chuyển đồng sông cửu long Theo số liệu Tổng cục Thống kê Việt Nam năm 2011, tổng diện tích tỉnh, thành thuộc Đồng sông Cửu Long 40.548,2 km² chiếm 13% diện tích nước, tốc độ tăng trưởng cao nước (năm 2015 tăng 7,8% nước tăng 6,8%) Chỉ riêng lúa chiếm 47% diện tích 56% sản lượng lúa nước; xuất gạo từ toàn vùng chiếm tới 90% sản lượng Hiện vùng ĐBSCL có khoảng 12.455 máy kéo, mức độ giới hóa đồng sơng Cửu Long thấp, khoảng 1/3 so với Thái Lan 1/4 so với Trung Quốc Chất lượng máy cày kéo, máy động lực cho nơng dân có vấn đề, hầu hết sử dụng máy cũ Hệ số tiêu tốn nhiên liệu, độ bền, độ ổn định hoạt động không đảm bảo, thường hư hỏng máy động lực, gây nguy hiểm cho ngư dân 1.1.2 Thực trạng áp dụng giới khâu vận chuyển nông sản Thu hoạch thóc cơng đoạn q trình sản xuất nông nghiệp Chúng ta sử dụng công cụ thủ cơng máy móc để thu hoạch Đất đồng sông Cửu Long thường vùng đất mềm, sình lầy nên việc khai thác gặp nhiều khó khăn Sau thóc thu hoạch, chúng phải tập kết vị trí thuận lợi để thực tiếp công đoạn vận chuyển Trong khâu thu hoạch, vận chuyển khâu quan trọng, ảnh hưởng lớn đến suất, giá thành chi phí thu hoạch Để thu gom thóc từ 53 B1 Ảnh hưởng tọa độ trọng tâm rơ moóc (b) b=0.3 Đồ thị vận tốc gia tốc ( Qg=2500 kg ; Vo=16 km/h;b=0.3;) Đồ thị quãng đường phanh Lực phanh lực đẩy ( Qg=2500 kg ; Vo=16 km/h;b=0.3;) Hình 4-10 Ảnh hưởng tọa độ trọng tâm tải trọng b=0.3 B2 Ảnh hưởng tọa độ trọng tâm rơ moóc (b) b=0.0 Đồ thị vận tốc gia tốc ( Qg=2500 kg ; Vo=16 km/h;b=0.0;) 54 Đồ thị quãng đường phanh Lực phanh lực đẩy ( Qg=2500 kg ; Vo=16 km/h;b=0.0;) Hình 4-11 Ảnh hưởng tọa độ trọng tâm tải trọng b=0.0 B3 Ảnh hưởng tọa độ trọng tâm rơ moóc (b) b= -0.3 Đồ thị vận tốc gia tốc ( Qg=2500 kg ; Vo=16 km/h;b= -0.3;) 55 Đồ thị quãng đường phanh Lực phanh lực đẩy ( Qg=2500 kg ; Vo=16 km/h;b= -0.3;) Hình 4-12 Ảnh hưởng tọa độ trọng tâm tải trọng b= -0.3 4.5 Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu phanh liên hợp máy Ngoài hệ thống phanh phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Có hiệu phanh cao tất bánh xe trường hợp - Hoạt động êm dịu để đảm bảo độ ổn định xe phanh 56 - Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cường độ lao động cho người lái - Có độ nhạy cao để thích ứng nhanh với trường hợp nguy hiểm - Đảm bảo phân bố mô men phanh bánh xe tuân theo nguyên tắc sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám phanh với cường độ - Khơng có tượng tự xiết - Thốt nhiệt tốt - Có hệ số ma sát cao ổn định - Giữ mối quan hệ tỷ số lực tác động lên bàn đạp phanh lực phanh ***Các giải pháp : Thiết kế lắp đặt phanh có khả sinh lực phanh lớn phải đảm bảo hệ số liên kết () phanh rơ moóc phanh máy kéo phù hợp (nên chọn =1.15) phương pháp sau: - Lắp đặt van hạn chế áp suất đường dẫn động cầu - Lắp đặt điều chỉnh lực phanh, tạo phân bố lực phanh lý tưởng trình phanh Khi lực phanh phân bố lý tưởng ta có PP G CC = P = Q PM PP : Lực phanh máy kéo PPM : Lực phanh rờ mooc G : Tải trọng tác dụng lên máy kéo Q : Tải trọng tác dụng lên rờ mooc 57 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận Qua nghiên cứu tổng quan, tìm hiểu sở lý thuyết, xây dựng mơ hình tính tốn trình bày luận văn Luận văn đạt số kết nghiên cứu sau: - Đã xây dựng mơ hình tốn học khảo sát động lực học trình phanh liên hợp máy kéo John Deer5310 vận chuyển nơng sản, có chênh lệch thời gian tác động cấu phanh máy kéo so với cấu phanh rơ moóc, có khác tốc độ tăng lực phanh, có khác hệ số liên kết phanh rơ moóc phanh máy kéo Dựa vào kết đề tài: - Liên hợp máy kéo phanh độ dốc  = 180 liên hợp máy khơng thể dừng được, để đảm bảo an toàn cho liên hợp máy khơng nên phanh liên hợp máy đường có độ dốc lớn qng đường phanh, thời gian phanh lớn Nếu phải phanh đường có độ dốc lớn cần phải giảm vận tốc trước phanh đồng thời cần phải tăng tốc độ đạp phanh - Tải trọng Q nhỏ làm cho quãng đường phanh, gia tốc chậm dần, thời gian phanh lớn lực đẩy rơ moóc nhỏ, tăng tải trọng tiêu giảm, lực đẩy tăng - Để đảm bảo an toàn cho liên hợp máy phanh người vận hành cần phải phân bố tải trọng cho trọng tâm hàng hố ln đặt trước cầu rơ mc - Hệ số liên kết () nhỏ quãng đường phanh, gia tốc chậm dần, thời gian phanh lớn lực đẩy lớn, tăng hệ số liên kết () phanh mc phanh máy kéo qng đường phanh, gia tốc chậm dần thời gian phanh lực đẩy giảm (nên chọn =1.15) 58 Từ kết thu cho biết sử dụng liên hợp máy để vận chuyển hợp lý Đề nghị Sau hồn thành đề tài: “Nghiên cứu động lực học trình phanh liên hợp máy kéo JOHN DEER 5310 vận chuyển nông sản” Với kết đạt được, thấy vấn đề nghiên cứu động lực học trình phanh liên hợp máy vấn đề phức tạp nhiều vấn đề cần tiếp tục quan tâm Vì chúng tơi đề nghị nghiên cứu mơ hình động lực học q trình phanh liên hợp máy theo hướng sau: - Tiếp tục nghiên cứu mơ hình động lực học q trình phanh liên hợp máy theo phương án nghiên cứu kiểm chứng kết tính tốn thực tế như: - Điều kiện khí hậu mưa to làm ảnh hưởng lớn đến mặt đường - Đường dốc quanh co - Trọng tâm rờ moóc bị lệch nơng dân xếp hàng hóa, hàng hóa bị xơ lệch lên dốc xuống dốc… để kết đạt luận văn có tính thuyết phục cao 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt: PGS.TS Nguyễn Điền (2004), Công cụ thiết bị điện nông nghiệp Việt Nam qua thời kỳ lịch sử , Nhà xuất Nông nghiệp Nguyễn Thanh Bình (2011), Khảo sát ổn định hướng chuyển động tơ q trình phanh ô tô hai cầu, Học viện kỹ thuật quân - Hà Nội Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên (1996), Thiết kếvà tính tốn tơ máy kéo, NXB Giáo Dục, Hà Nôi Nguyễn Hữu Cẩn (2004), Phanh ô tô – Cơ sở khoa học thành tựu mới, Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hà Nội Vũ Đức Lập (2011), Động lực học phanh ô tô, Nhà xuất Quân đội nhân dân - Hà Nội Lê Văn Thái (2014), Cấu tạo ô tô máy kéo, Nhà xuất Nông nghiệp - Hà Nội Lê Văn Thái (2015), Động lực học kéo phanh ô tô – máy kéo, Bài giảng cao học trường Đại học lâm nghiệp, Hà Nội Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới động lực học phanh ô tô, Luận văn Thạc sĩ , Học viện kỹ thuật quân - Hà Nội Vũ Liên Chính, Phan Nguyên Di, Nguyễn Văn Khang (2002), Giáo trình Động lực học máy, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nôi 10 Đặng Thảo (1980), Sử dụng khí nơng nghiệp, NXB Cơng nhân kỹ thuật, Hà Nơi 11.Nơng Văn Vìn (2003), Động lực học chuyển động ơtơ máy kéo, Trường Đại học nông nghiệp I 60 12.Nơng Văn Vìn (2003), Lý thuyết liên hợp máy, Trường Đại học nông nghiệp I 13 La Văn Hiển (2005), Nhập môn Matlab Access, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 14 www OTO - HUI.com 61 PHỤ LỤC % PHANH LIEN HOP MAY KEO+RO MOOC clc clear all global m1 m2 G Q L Lm a b c h hq hm Alfa f1 f2 fi1 fi2 Pf1 Pf2 Pmax1 Pmax2 FB FA ZA ZB Zm k1 k2 tc1 tc2 delta Fp1 Fp2 Fptong ip Tp FFA FFB Jx % - CAC THONG SO BAN DAU % May keo: g= 9.81; G= 25000 ; % N : Trong luong MK m1= G/g; L= 3.535 ; %m h= 0.435 ; %m a= 0.69 ; %m c= 0.42 ; %m hm= 0.4 ; %m % Ro moooc: Qm= 12000 ; % N Trong luong Mooc Qg= 30000 ; Q= Qm + Qg; m2= Q/g; % N - Trong luong Nongsan 62 Lm= 3.094 ; % m hq= 1.2; % hq= 1.2 m b = 0.3 ; %m % Mat duong f1= 0.05; f2=0.05; % he so can lan fi1= 0.6; % he so bam may keo fi2 = 0.55; % he so bam re mooc Alfado= 10; % doc Alfa= Alfado*pi/180; %2 ) XAC DINH DIEU KIEN DAU (CAC PHAN LUC, LUC CAN LAN, LUC BAM) Zm= (Q*(Lm-b)*cos(Alfa)- Q*(hq-hm)*sin(Alfa))/(Lm+f2*hm); Pf2= f2*Zm; Pmax2= fi2*Zm; ZB= G*cos(Alfa)-Zm; FB= Pf2 - Q*sin(Alfa); ZA=ZB; FA=FB; Zk= ((L-a)*G*cos(Alfa) - h*G*sin(Alfa) + ZA*(L-c)+FA*hm)/L; Pf1= f1*(G*cos(Alfa) + ZA); Pmax1= fi1*Zk; Pj1=0; Pj2=0; Pp1=0; Pp2=0; 63 % He so tang Luc phanh theo thoi gian Lamda= 1.5; k1=2; % May keo k2= k1*Lamda; % Ro mooc tc1= 0.0 ;tc2= 0.4; % GIAI HE PHUONG TRINH THEO ODE45 Vkm=16 ; % km/h v0= Vkm/3.6; % m/s v10= v0; v20=v0; s10=0; s20=0; t0= 0; tf= 15; X0= [ s10 ; 10]; ok=1; ip=1; [t,x] = ode45('Ham_Xong_01',[t0:0.001: tf],X0); %=============================== c0='Dieu kien: '; c1= strcat(' Qg= ', num2str(Qg/10), ' kG ;'); c2= strcat(' Vo= ', num2str(Vkm), ' km/h; '); c3= strcat(' Alfa= ', num2str(Alfado), 'A0 ; '); c4= strcat(' fi1= ', num2str(fi1),' ;'); c5= strcat(' fi2= ', num2str(fi2),' ;'); k1=strcat(' k1= ', num2str(k1)); k2=strcat(' k2= ', num2str(k2)); Lamda=strcat(' Lamda= ', num2str(Lamda)); 64 i =find(x(: ,2)>=0); nv= il(end); T=t(1:nv); X=x(1:nv,:); V1=X(:,2); S1=X(:,1); ip= find(Tp