Đặc tính lực cản lăn của bánh xe máy kéo BS 12 khi làm việc trên đất ẩm

Lực cản lăn của bánh xe

Lực cản lăn của bánh xe xuất hiện là do sự tiêu hao năng l−ợng bên trong lốp khi nó bị biến dạng do xuất hiện các lực ma sát giữa bánh xe và mặt đ−ờng, do lực ma sát trong các ổ trục bánh xe, trong hệ thống di động ..v.v. Do phụ thuộc đồng thời vào nhiều yếu tố nên việc xác định mức độ tiêu hao năng l−ợng của từng phần riêng là rất khó khăn. Trong phạm vi của đề tài, liên hợp máy kéo hai bánh đẩy tay thông thường chỉ làm việc chủ yếu trên ruộng tương đối bằng phẳng nên công thức tính lực cản lăn ta có thể viết rút gọn.

Khi tính toán ta có thể xác định lực cản lăn tính đến ảnh hưởng của một số thông số khác nh− tải trọng, các tính chất cơ lý của đất. Các công thức trên có thể áp dụng đ−ợc cho các loại bánh vành cứng, bánh phụ động cũng nh− bánh chủ động của máy kéo. Tuy nhiên khi sử dụng công thức trên cần lưu ý khi chạy không coi như độ tr−ợt của bánh xe chủ động là không có.

Còn ở phía tr−ớc điểm Z1, tốc độ chuyển động ngang của các điểm trên vành bánh xe hướng về phía trước, phía sau điểm Z2, thành phần nằm ngang của tốc độ lại hướng về phía tr−íc. Cần chú ý rằng: khi các tấm đặt nghiêng góc từ 70 ữ 750 so với bề mặt vành thì mặt trước của các tấm mấu bám sẽ bị bết đất, cho nên thông thường người ta hay dùng các mấu bám là tấm thép có dạng hình nón, với bề mặt tr−ớc nghiêng từ 1050 ữ 1100 so với bề mặt vành bánh. Theo kinh nghiệm của một số nhà thiết kế bánh xe ta có thể chọn góc giữa mặt chủ động của mấu bám và đường tiếp tuyến với vành bánh xe là 70 ữ 750.

Để các mấu bám sau khi đi vào đất và đi ra không móc đất lên ta lấy độ tr−ợt 10% để tính toán và dùng góc giữa mặt chủ động của mấu bám với bán kính vành bánh xe là 200.

Xác định tính chất tr−ợt của bánh xe

Tuy nhiên nếu dùng các mô toán trên có chung một nh−ợc điểm là phụ thuộc rất nhiều vào thực nghiệm và ch−a mô tả rõ đ−ợc các tính chất của các hệ số, ngoài ra ch−a mô tả đ−ợc các hiện t−ợng xảy ra khi đất chịu tải nh− chảy dẻo, nén chặt dẫn đến tăng khả năng chịu tải. Ph−ơng pháp trên có thuận lợi cơ bản là có thể sử dụng các kết quả thí nghiệm tấm ấn có sẵn và có thể nghiên cứu cả ảnh hưởng của độ lớn tấm ấn tuy nhiên chưa xác định được hệ số àp đặc trưng cho lực cản dẻo trong mô hình lưu biến một cách chính xác. Trong vùng vào (vị trí 2) đoạn đường chuyển động của một điểm trên bánh xe theo phương hướng kính là zr1 còn vận tốc là z&r1, lúc đó mô hình chịu tác động của áp suất pr, xuất hiện biến dạng đàn hồi, tính chất cản, chảy và nén.

Với mô hình trên có thể bù đắp đ−ợc những thiếu hụt của các lý thuyết trước đó nhờ tính đến cả tính chất đàn hồi rất ít ỏi và xem sự phân bố ứng suất trong vùng tiếp xúc nh− một quá trình liên tục. Tuy nhiên phương pháp này một mặt chưa đủ để khảo nghiệm những máy kéo đặc biệt trong những điều kiện làm việc đặc biệt, thí dụ máy kéo làm việc trên ruộng n−ớc, máy kéo đẩy tay..v.v mặt khác ch−a. Khó khăn nhất gặp phải là việc xác định các thông số đặc tr−ng cơ học của đất vì các thông số này phụ thuộc mạnh vào các phương pháp đo và không thể khái quát hoá nhất là đối với đất nông nghiệp.

Nh− vậy theo ph−ơng pháp này có thể tính toán đ−ợc các quan hệ lực - biến dạng theo cả hai ph−ơng cũng nh− ảnh h−ởng qua lại giữa chúng khi chỉ cần xác định các thông số đặc tr−ng của đất. Khả năng di động phụ thuộc vào áp suất riêng của liên hợp máy lên đất, các tính chất kéo bám của loại di động, nguồn dự trữ công suất của động cơ để cân bằng những mất mát cho tr−ợt và chuyển động phụ thuộc vào các tính chất của đất, chiều cao gầm máy, độ êm dịu khi di chuyển. Phân tích quan hệ phụ thuộc giữa lực kéo tiếp tuyến PK và tải trọng pháp tuyến G cho thấy: lúc đầu lực kéo tiếp tuyến cực đại của bánh xe tăng nhanh, tỉ lệ thuận với tải trọng thẳng đứng, sau đó PK tăng chậm.

Để thuận tiện trong việc tính toán quan hệ đất bánh và khảo sát các chế độ động lực học của liên hợp máy kéo hai bánh, chúng tôi xây dựng mô hình toán biểu diễn quan hệ này trên cơ sở các số liệu thí nghiệm về kéo bám bánh xe kết hợp máy kéo BS -12.

Xác định chiều rộng - chiều cao của mấu bám

Điều đó cho thấy chỉ nên tăng tải lên bánh xe tới một giới hạn nhất định trong khi vẫn còn giữ. Quan hệ giữa hệ số bám và độ tr−ợt của bánh xe cũng có dạng gần giống nh−. Khi mấu bám đặt th−a và lực kéo tiếp tuyến (PK) lớn, lúc đó sẽ xẩy ra hiện t−ợng cắt đất và khối đất bị moi lên.

Đối với trường hợp này, đất có thể bị cắt theo cung của vòng tròn nối đỉnh các mấu bám kề nhau.

Xác định số l−ợng mấu bám

Nếu có số l−ợng mấu bám tác dụng trong đất đồng thời nhiều hơn thì khả năng cắt đất càng tăng, tức là điều kiện di chuyển của bánh xe sẽ giảm đi.

Tính toán vành và nan hoa bánh xe

Để cho đơn giản và thuận lợi hơn trong quá trình tính toán, ta tính toán bánh xe theo điều kiện: giả sử máy kéo làm việc với bánh xe có dạng nh− bánh phô. Đối với bánh xe là vành sắt có các mấu bám vành ngoài, khi làm việc các mấu này tiếp xúc và ăn sâu vào lớp đất nền rất chắc, hơn nữa hệ số ma sát giữa. Tuy nhiên vì điều kiện và trong khuôn khổ của luận văn này ch−a đề cập đến nên việc khảo nghiệm trực tiếp để xác định năng suất và chi phí năng l−ợng riêng cho di chuyển ch−a thực hiện đ−ợc.

Sau khi chế tạo các cụm chi tiết của khung chính, khung treo, lựa chọn hộp giảm tốc và sử dụng truyền động xích cho bánh xe, chúng tôi tiến hành lắp ráp khung với bánh xe thí nghiệm và liên kết với máy kéo MTZ – 80. Thiết bị đã thử nghiệm tại chỗ cho thấy truyền động từ trục thu công suất máy kéo MTZ - 80 qua truyền lực các đăng và truyền động xích đến trục bánh xe quay đều không bị giật cục, bánh xe quay ổn định. Tải trọng đẩy của bánh xe đ−ợc tạo ra nhờ lực cản chuyển động của máy kéo và có thể điều chỉnh đ−ợc thông qua việc thay đổi vận tốc chuyển động của máy kéo thứ hai kéo.

- Mô men xoắn trên trục bánh xe MX trên cơ sở đó xác định đ−ợc lực kéo tiếp tuyến của bánh xe chủ động PK, dựa vào tải trọng thẳng đứng tác động lên bánh xe ZK ta xác định đ−ợc hệ số bám của bánh xe kết hợp à. Trục + bánh xe thí nghiệm lắp trong khung và nhận truyền động quay từ trục thu công suất máy kéo MTZ 80L qua truyền động các đăng, hộp giảm tốc và truyền động xích. Để có thể thay đổi đ−ợc các tải trọng đẩy của bánh xe, chúng tôi sử dụng máy kéo MTZ - 80 thứ hai kéo máy kéo thứ nhất cùng khung và bánh xe thí nghiệm qua dây kéo và có lắp lực kế ở giữa để cho phép ta có thể định cỡ sơ bộ tải trọng đẩy bánh xe thí nghiệm.

Từ đó, máy tính với phần mềm sử lý Dasylab 7.0 sẽ cho các kết quả theo yêu cầu, sơ đồ liên kết các module của chuỗi đo khi thí nghiệm và chuỗi sử lý số liệu đ−ợc thiết lập có dạng nh− trên hình 4.6. Tuy nhiên để so sánh chính xác thì phải cùng thí nghiệm trong điều kiện thiết bị thí nghiệm và đồng ruộng nh− nhau đối với hai loại bánh xe, điều đó trong luận văn ch−a đề cập đến đ−ợc. Với kết quả thí nghiệm đối với bánh xe kết hợp đã thiết kế và chế tạo có àmax = 0, 99 trên ruộng I và àmax = 1,1 trên ruộng 2 thì cũng có thể khẳng định rằng khả năng bám của bánh xe kết hợp là tương đối tốt và cao hơn hẳn so với bánh hơi bình th−ờng.