Tỷ số truyền Phần tử i1 i2 i3 i4 Trục PTO 4,569 3,564 2,400 1,896 Hộp số phụ 3.115 1.772 1 (truyền thẳng) 3.772 (số lựi) Hộp vi sai 6.67
Liờn hợp mỏy kộo với rơ mooc là cầu chủ động sẽ cú tớnh chất động học và động lực học như ụ tụ, mỏy kộo nhiều cầu chủ động. Rơ mooc chủ động chỉ phỏt huy được hiệu quả hỗ trợ lực kộo cho mỏy kộo khi đảm bảo được sự tương thớch động học để cỏc bỏnh xe mỏy kộo và bỏnh xe rơ mooc đều phỏt huy được lực chủ động. Nếu khụng đảm bảo được điều kiện này, nghĩa là khi mỏy kộo hoặc rơ mooc bị trượt lờ, khi đú cầu mooc khụng những khụng hỗ trợ được lực kộo mà cũn gõy cản trở, ảnh hưởng xấu đến khả năng kộo của liờn hợp mỏỵ Do đú đũi hỏi hệ thống truyền động phải cú bộ phận đúng ngắt cụng suất đến cầu mooc. Ở nhiều loại mỏy kộo lớn hai cầu chủ động thường sử dụng cụn vượt đảm nhiệm việc tự động đúng ngắt cầu chủ động trước.
Để giải quyết vấn đề trờn, trong đề tài cấp nhà nước KC.07-26 đó chọn sơ đồ truyền động thuỷ lực kết hợp với hộp số cơ học để truyền động cho cầu mooc. Sơ đồ truyền động thuỷ lực cầu mooc được thể hiện như sơ đồ hỡnh 2.4
Sơ đồ truyền động thuỷ lực cầu mooc
- Sự hoạt động của hệ thống:
Bơm thuỷ lực được truyền động từ động cơ mỏy kộo qua trục trớch cụng suất. Nếu van phõn phối 8 để ở thế bơi dầu thuỷ lực được bơm về thựng
cũn động cơ thuỷ lực cú thể quay tự do theo bỏnh xe cầu mooc. Nếu van phõn phối để ở vị trớ a thỡ động cơ thuỷ lực sẽ quay phải, tương ứng với chiều tiến của liờn hợp mỏỵ Khi vận tốc quay trục động cơ thuỷ lực ω2 bằng vận tốc quay quy đổi từ bỏnh xe ωqd (ω2 = ωqd), lỳc đú hệ thống hoạt động ở chế độ khụng tảị Khi ω2 > ωqd lưu lượng vào động cơ sẽ lớn hơn lưu lượng ra, làm xuất hiện sự tăng ỏp suất trong động cơ, lỳc này hệ thống truyền động bắt đầu hoạt động để bổ sung mụ men quay cho cầu mooc. Khi ω2 < ωqd lưu lượng vào động cơ thuỷ lực nhỏ hơn lưu lượng ra, chuyển động quay của cỏc bỏnh xe cầu mooc truyền ngược về động cơ thuỷ lực.
Tớnh chất vi sai thuỷ lực ở đõy được hiểu là nhờ hệ thống truyền động thuỷ lực sẽ tự động việc gài và ngắt cầu chủ động rơ mooc khi cần thiết.
Hình 2.4. Sơ đồ truyền động thủy lực cho cầu mooc
1 - trục sơ cấp hộp số; 2 - hộp số gài trục trớch cụng suất; 3 - trục trớch cụng suất; 4 - thựng dầu; 5 - bơm dầu; 6 - van an toàn; 7 - van phõn phối 2/2; 8 - van phõn phối 4/3; 9 - động cơ thuỷ lực; 10 - hộp số phụ của cầu mooc; 11 - trục cỏc đăng; 12 - hộp vi sai cầu mooc; 13 - khoỏ "K" liờn kết với phanh mooc.
8 6 5 2 3 1 4 a 0 b ω1 p U 7 13 9 ω2 10 11 12
Khi độ trượt mỏy kộo cũn nhỏ, vận tốc quay theo bỏnh xe cầu mooc cũn lớn hơn vận tốc quay đưa đến từ động cơ thuỷ lực thỡ hệ thống hoạt động khụng tải, dầu từ bơm chảy khụng tải qua động cơ về thựng. Nếu xuất hiện độ trượt mỏy kộo đủ lớn sẽ làm giảm vận tốc quay của bỏnh xe cầu mooc đến mức nhỏ hơn vận tốc quay từ động cơ thuỷ lực thỡ hệ thống bắt đầu hoạt động để cấp thờm mụ men chủ động vào cầu mooc giỳp cho liờn hợp mỏy vượt qua trở ngại cục bộ đú.
Khi quỏ tải, van an toàn 6 sẽ mở để giới hạn ỏp suất trong hệ thống. Trong trường hợp phanh liờn hợp mỏy chuyển động chậm lại, truyền động thuỷ lực cần được ngắt.
Trờn hệ thống bố trớ một van phõn phối 7 điều khiển điện từ. Khi đạp phanh, ỏp suất thuỷ lực của hệ thống phanh sẽ tỏc động đúng khoỏ điện 13, Van phõn phối 7 được mở ra cho dầu trở về thựng 4, bơm thuỷ lực 5 ngừng cung cấp cho hệ thống truyền lực và cầu mooc hoạt động như cầu bị động.
Nếu van phõn phối 8 đặt ở vị trớ b động cơ thuỷ lực sẽ quay trỏi thực hiện trợ giỳp chuyển động lựị
Như vậy với sơ đồ truyền động hỡnh 2.4 liờn hợp mỏy cú thể thực hiện tự động gài cầu mooc khi mỏy kộo khụng đủ bỏm và tự động ngắt khi đủ bỏm hoặc phanh. Bằng kết quả thử nghiệm, tớnh toỏn đề tài KC-07 đó lựa chọn cỏc phần tử trong hệ thống thuỷ lực trợ giỳp cầu mooc như saụ
- Cỏc phần tử chớnh của hệ thống truyền lực cầu mooc [5]
- Thựng dầu
Thựng dầu do đề tài KC-07-26 tự chế tạo với cỏc thiết bị phụ trợ sau: Nắp thựng dầu loại HY - OCT, thước đo dầu loại LS - 3, đồng hồ bỏo ỏp suất dầu loại ASHUN với pmax = 15 MPạ Tất cả cỏc thiết bị trờn đều do Đài Loan sản xuất.
- Bơm thuỷ lực
Loại bơm bỏnh răng do Liờn Xụ cũ sản xuất ký hiệu Н Ш 50 với thụng số kỹ thuật sau: lưu lượng 47,5 l/ph, sốvũng quay 950 v/ph
- Động cơ thuỷ lực
Động cơ mó hiệu OPM - 50 do Đan Mạch sản xuất
Cụng suất 10 kW, tốc độ quay cực đại 1230 v/ph, lưu lượng 60 l/ph, ỏp suất cực đại 14 MPa, ỏp suất khởi động 1 MPa, tốc độ nhỏ nhất 10 v/ph, đường kớnh trục 25 mm.
Ống dẫn dầu chịu ỏp suất cao (15 MPa), khớp nối thỏo lắp nhanh do Đài Loan sản xuất.
- Van chặn dũng
Sử dụng van do Đài Loan sản xuất, ỏp suất cho qua 3000 Psi (≈ 20,7 MPa)
- Van phõn phối 2/2
Van phõn phối 2/2 sử dụng loại van mó hiệu AHD - G03 - 2B2 - 10 do Đài Loan sản xuất, điều khiển điện từ với điện ỏp 12 V
- Van phõn phối 4/3
Van phõn phối 4/3 sử dụng loại cú mó hiệu ASHUN - DMG do Đài Loan sản xuất, lưu lượng 80 l/ph, ỏp suất cực đại 25 MPa, điều khiển bằng tay cú 3 vị trớ: quay trỏi, quay phải, và trung gian (bơi), đế van mó hiệu MMC - 03 do Đài Loan sản xuất.
- Van an toàn
Mó hiệu MRV - 03P - H do Đài Loan sản xuất
Khoảng điều chỉnh ỏp suất: 0 ữ 13 MPa, điều chỉnh trực tiếp bằng taỵ
- Hộp số phụ
Hốp số phụ được bố trớ để giảm tốc độ quay từ trục động cơ thuỷ lực đến trục cỏc đăng. Hốp số phụ được sử dụng trong đề tai là hộp số cơ khi 3 tốc độ (3 số tiến, 1 số lựi) của xe Bắc Kinh tải do Trung Quốc sản xuất.
- Trục cỏc đăng
Sử dụng trục cỏc đăng của ụtụ do Liờn Xụ cũ sản xuất.
- Hộp vi sai cầu mooc
Sử dụng cầu sau của xe ụ tụ GA3 - 51 do Liờn Xụ cũ sản xuất gồm cú truyền lực chớnh, bộ vi sai, bỏn trục và mõm phanh.
- Bỏnh xe cầu mooc
Bỏnh xe ký hiệu 900-20 (dựng cho xe Zil - 130) 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU
Để đỏp ứng mục tiờu và nội dung nghiờn cứu của đề tài là: "nghiờn cứu khả năng kộo của mỏy kộo liờn hợp với rơ mooc một cầu truyền động thuỷ lực", trong luận văn sử dụng một số phương phỏp saụ
2.2.1. Phương phỏp giải tớch
Sau khi lựa chọn được mụ hỡnh tớnh toỏn, viết được sơ đồ biểu diễn quỏ trỡnh truyền lực trong hệ thống truyền lực của liờn hợp mỏy, kết hợp với việc đưa ra một số giả thiết và sử dụng những thụng số ban đầu đó biết, dựa vào cỏc định luật cơ học để thiết lập và giải cỏc phương trỡnh cõn bằng lực và mụ men tỏc động lờn liờn hợp mỏy trong quỏ trỡnh vận chuyển.
Đõy là phương phỏp chớnh để giải cỏc bài toỏn động lực học của liờn hợp mỏỵ Độ chớnh xỏc và tin cậy của kết quả phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn và sử dụng cỏc giả thiết trong quỏ trỡnh tớnh toỏn.
2.2.2. Phương phỏp số
Do quỏ trỡnh chuyển động của liờn hợp mỏy chịu tỏc động của nhiều yếu tố ngẫu nhiờn mà người sử dụng khụng thể kiểm soỏt được như sự thay đổi của hệ số bỏm, hệ số cản lăn giữa bỏnh xe với mặt đường, sự thay đổi của lực quỏn tớnh, lực cản khụng khớ tới quỏ trỡnh chuyển động của liờn hợp mỏỵ Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt của dầu trong hệ thống truyền lực cầu moúc ... Do vậy kết quả bài toỏn chỉ cú thể nhận được theo phương phỏp gần
đỳng. Một trong những phương phỏp gần đỳng được sử dụng trong luận văn là phương phỏp số kết hợp với sự trợ giỳp của mỏy tớnh đặc biệt là phần mềm Dasylab và Matlab.
Dasylab là phần mềm thu thập và xử lý số liệu rất đa năng. Cỏc phộp tớnh, thuật toỏn được tớch hợp trờn cỏc mụ đun người sử dụng chỉ việc lấy ra từ cỏc thư viện và kết nối chỳng lại với nhau thành một chuỗi cỏc mụ đun để thực hiện cụng việc mà mỡnh yờu cầụ Trước khi dữ liệu được đưa vào mỏy tớnh sử dụng phần mềm Dasylab để xử lý cần qua một thiết bị chuyển đổi Analog - Digital (card A/D). Thụng qua card A/D, tất cả cỏc tớn hiệu ra của thiết bị đều được đưa vào mỏy tớnh cú cài đặt phần mềm thu thập và xử lý số liệu Dasylab. Phần mềm này với nhiều module chức năng sẵn cú, cho phộp mụ phỏng Simulink quỏ trỡnh thu thập và xử lý sơ bộ cũng như hiển thị cỏc kết quả đo lường.
Matlab là một phần mềm mạnh, vừa cú khả năng lập trỡnh như nhiều ngụn ngữ khỏc, vừa là một mụi trường tớnh toỏn thực dụng, người sử dụng cú thể dựng ngay hàng loạt cỏc hàm và chương trỡnh con được lập trỡnh sẵn để giải quyết cỏc bài toỏn về ma trận, đại số tuyến tớnh giải tớch số ... cũng như cỏc vấn đề về đồ hoạ và mụ phỏng. Trong luận văn sẽ ứng dụng phần mềm này để tiến hành khảo sỏt khả năng kộo của mỏy kộo liờn hợp với rơ mooc.
Chương 3
XÂY DỰNG Mễ HèNH KHẢO SÁT TÍNH NĂNG KẫO CỦA MÁY KẫO LIấN HỢP VỚI RƠ MOOC TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC
3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Với cỏc liờn hợp mỏy kộo vận chuyển, trong quỏ trỡnh làm việc hàng hoỏ hầu hết được xếp trờn rơ mooc nờn để tăng trọng lượng bỏm của liờn hợp mỏy người ta thường sử dụng rơ mooc chủ động. Tuy nhiờn, do mỏy kộo và rơ mooc được liờn kết với nhau tại múc nờn trong quỏ trỡnh làm việc chỳng cú sự chuyển động tương đối với nhau khỏ lớn, đặc biệt khi vào cỏc đoạn đường gập ghềnh hoặc khi quay vũng. Để hạn chế hư hỏng cho hệ thống truyền lực đồng thời trỏnh quỏ tải cho liờn hợp mỏy, tận dụng tối đa được cụng suất động cơ thỡ hệ thống truyền lực cho cầu mooc cú thể sử dụng truyền động thuỷ lực.
Liờn hợp mỏy kộo với rơ mooc một cầu chủ động cú nhiều điểm khỏc so với mỏy kộo kộo rơ mooc thụng thường. Về mặt động lực học điểm khỏc biệt ở chỗ trọng lượng bỏm của liờn hợp mỏy khụng phải chỉ là trọng lượng bỏm của bản thõn mỏy kộo mà là tổng hợp trọng lượng bỏm của cả mỏy kộo và rơ mooc. Điều này làm khả năng bỏm của liờn hợp mỏy tăng lờn rất nhiềụ
Lực kộo tiếp tuyến giỳp cho liờn hợp mỏy chuyển động là tổng hợp của hai thành phần lực kộo tiếp tuyến ở bỏnh chủ động của mỏy kộo và rơ mooc. Rơ mooc chuyển động được khụng chỉ nhờ lực kộo ở điểm múc với mỏy kộo mà ngay bản thõn rơ mooc thụng qua hệ thống truyền lực cầu mooc cũng tạo ra một lực chủ động làm rơ mooc chuyển động. Hệ thống truyền động thuỷ lực cú nhiều điểm khỏc so với truyền động cơ học, đú là trong quỏ trỡnh làm việc hệ thống chỉ hoạt động ổn định trong một khoảng tốc độ nhất định. Ngoài khoảng tốc độ này hệ thống sẽ khụng thể hoạt động hoặc hoạt động khụng ổn định.
rơ mooc nờn trong quỏ trỡnh làm việc tuỳ theo điều kiện sử dụng như khối lượng hàng hoỏ, tớnh chất mặt đường mà cỏc tớnh chất động học và động lực học của liờn hợp mỏy khỏc nhaụ Khi khụng cú sự tương thớch động học giữa mỏy kộo và rơ mooc thỡ rơ mooc chủ động khụng những khụng hỗ trợ một phần lực kộo cho liờn hợp mỏy mà cũn phản tỏc dụng sinh ra cụng suất ký sinh làm tăng tải trọng lờn hệ thống truyền lực đồng thời giảm khả năng kộo bỏm của liờn hợp mỏỵ
Do vậy trong chương này nghiờn cứu một số nội dung sau:
- Xõy dựng mụ hỡnh khảo sỏt đặc tớnh kộo của mỏy kộo với rơ mooc truyền động thủy lực.
- Xõy dựng thuật giải và chương trỡnh tớnh toỏn trờn mỏy tớnh. - Khảo sỏt một số yếu tố ảnh hưởng đến tớnh năng kộo của LHM 3.2. SỰ HèNH THÀNH LỰC KẫO TIẾP TUYẾN CỦA BÁNH XE CHỦ ĐỘNG
Dưới tỏc dụng của mụ men chủ động Mk, bỏnh xe tỏc động lờn mặt đường một lực tiếp tuyến và ngược lại mặt đường tỏc dụng lờn bỏnh xe một phản lực tiếp tuyến Pk (hỡnh 3.1) cựng chiều chuyển động với mỏy kộo, cú tỏc dụng làm mỏy kộo chuyển động .
Hỡnh 3.1. Sơ đồ nguyờn lý làm việc của bỏnh xe bỏnh chủ động Mk Mk Gk rk Zk Rk Pk
Giỏ trị lực kộo tiếp tuyến khi mỏy kộo chuyển động ổn định được xỏc định theo cụng thức: k e k k k r i M r M P ..η = = (3.1) Trong đú: Mk - mụ men quay chủ động;
Me - mụ men quay của động cơ;
i - tỷ số truyền từ động cơ đến bỏnh xe;
η - hiệu suất truyền động của hệ thống truyền lực; rk - bỏn kớnh bỏnh xe chủ động.
Như vậy, lực kộo tiếp tuyến sẽ đạt giỏ trị cực đại Pkmax khi sử dụng số truyền cú tỷ số truyền lớn nhất i = imax và mụ men quay động cơ đạt giỏ trị lớn nhất Me=Memax k e k r i M P max.max.η max =
Do lực kộo tiếp tuyến Pk xuất hiện là kết quả của sự tỏc động tương hỗ giữa bỏnh xe và mặt đường nờn giỏ trị lớn nhất của nú khụng chỉ phụ thuộc vào khả năng cung cấp mụ men quay từ động cơ mà cũn phụ thuộc vào khả năng bỏm của bỏnh xe với mặt đường. Khi bỏnh xe khụng cũn khả năng bỏm sẽ xảy ra hiện tượng trượt quay hoàn toàn, lỳc đú trị số của lực kộo tiếp tuyến cũng đạt đến giỏ trị cực đạị
Pkmax = Pϕ
Như vậy lực kộo tiếp tuyến của mỏy kộo bị giới hạn bởi một trong hai lực nhỏ hơn. Lực bỏm và lực tiếp tuyến.
Lực tiếp tuyến Pk phụ thuộc vào khả năng của động cơ, lực bỏm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đặc điểm cấu tạo của bỏnh xe, tớnh chất cơ lý của đất và tải trọng phỏp tuyến tỏc dụng lờn bỏnh chủ động. Thực nghiệm đó khẳng định rằng, lực bỏm phụ thuộc rất lớn vào tải trọng phỏp tuyến và cú
mối quan hệ tỷ lệ thuận.
Pϕ = ϕ.Gk Trong đú: ϕ - hệ số bỏm;
Gk - trọng lượng bỏm .
Khi mỏy kộo di chuyển trờn cỏc đoạn đường dốc, cỏc đoạn đường cú nền yếu hoặc độ ẩm cao giỏ trị của hệ số bỏm ϕ bị giảm đi rất nhiều do đú thường hay xảy ra hiện tượng trượt. Để nõng cao chất lượng kộo của mỏy kộo ta cần tăng khả năng bỏm của mỏy kộo bằng cỏch tiến hành gài cầu trước (với mỏy kộo cú hai cầu chủ động) hoặc cả cầu rơ mooc (khi cầu truyền động cho rơ mooc cũng là chủ động nhằm mà tận dụng trọng lượng của mỏy kộo, của rơ mooc và hàng hoỏ xếp trờn rơ mooc trở thành trọng lượng bỏm của liờn hợp mỏy làm cho tớnh chất kộo bỏm của liờn hợp mỏy được nõng cao hơn.