Mục tiờu của đề tài là khảo sỏt tớnh năng kộo của mỏy kộo với rơ mooc truyền động thủy lực. Như vậy cần phải khảo sỏt khả năng kộo của liờn hợp mỏy ở cỏc điều kiện sử dụng khỏc nhau :
- Số truyền làm việc của mỏy kộo - Số truyền làm việc của rơ mooc
- Số truyền của trục thu cụng suất - Trọng lượng gỗ
- Điều kiện mặt đường
Để khảo sỏt được cỏc yếu tố ảnh hưởng trờn, chỳng tụi chọn trước (hay cố định ) một số thụng số, sau đú khảo sỏt cỏc yếu tố cũn lạị
Cỏc thụng số đầu vào của bài toỏn:
- Đường đặc tớnh động cơ diờzel Me = f(ne)
- Đường đặc tớnh hệ thống truyền động thủy lực M2= f(n2) - Cỏc thụng số kỹ thuật của mỏy kộo và rơ mooc
- Đặc tớnh trượt khụng thứ nguyờn δ=f(C) Cỏc thụng số khảo sỏt: - Trọng lượng chuyờn chở Q - Võn tốc chuyển động - Gúc dốc - Số truyền làm việc
Trong bài toỏn này gặp phải khú khăn lớn nhất là: Hệ truyền lực của liờn hợp mỏy phõn theo 2 nhỏnh, trong đú cú một nhỏnh truyền động thủy lực với tỷ số truyền phi tuyến nờn ở đõy chỳng tụi chọn phương phỏp tớnh gần đỳng với sự hỗ trợ của mỏy vi tớnh.
Nội dung của phương phỏp là giải bài toỏn theo phương phỏp giả định bằng cỏch chọn trước giỏ trị của một thụng số nào đú, sau đú tiến hành tớnh toỏn và kiểm tra theo cỏc điều kiện cõn bằng của cơ hệ.
Cụ thể là chỳng tụi tỏch lực liờn kết ở khớp nối mỏy kộo với rơ mooc và đặt cho một lực giả định Pm.Tiếp theo thực hiện cỏc bước sau đõỵ
Bước 1: Tớnh sơ bộ điểm xuất phỏt tớnh toỏn
Giả sử lỳc khởi đầu hệ thống trợ lực chưa gài, nghĩa là chỉ cú mỏy kộo tạo ra lực kộọ
1- Tớnh cỏc thành phần lực phỏp tuyến tỏc dụng lờn rơ mooc 2 ) 2 cos .( ( )) sin ( ) ( ) m m m m q m A m h m G a f h r G h h Z L f h r α α − + − − − = + − Zk2 = Gmcosα-ZA
2- Tớnh lực cản lăn của rơ mooc Pm = Gmsinα+f(Gmcosα-ZA)
3- Tớnh phản lực phỏp tuyến tỏc dụng lờn bỏnh chủ động mỏy kộo ZB=ZA
Zk1 = (Gcosα(L-b)+Gsinα.h+ZA(L+c)+Pmhm)/L 4- Tớnh lực kộo tiếp tuyến cần thiết của mỏy kộo
Pk1 = (Gm+G)(fcosα+sinα) 5- Tớnh mụ men cần thiết của động cơ k1 1k e m P r M iη =
6 - Tớnh tốc độ quay của động cơ ne
Tốc độ quay động cơ được xỏc định từ cụng thức
1 1 max 2 2 2 2 min e eH e e e e e e eH a n b khi n n n M a n b n c khi n n n + ≤ ≤ = + + ≤ < Bước 2:
Gài hệ thống truyền lực thủy lực cho rơ mooc và xột hai trường hợp : - Nếu rơ mooc làm việc như cầu bị động , nghĩa là rơ mooc bị kộo lờ lỳc này hệ thống truyền động thủy lực khụng hỗ trợ lực kộo cho mỏy kộọ
- Nếu rơ mooc làm việc như cầu chủ động thỡ nú phải tạo ra lực kộo tiếp tuyến Pk2 cựng chiều với chiều chuyển động và hỗ trợ cho mỏy kộo một phần lực cản kộo ở múc Pm2.
Trước hết ta xột trường hợp rơ mooc làm việc ở chế độ cầu chủ động.
Tớnh theo mạch truyền lực của rơ mooc :
1- Giả thiết lỳc này lực kộo ở múc là Pm
2- Tớnh cỏc thành phần lực phỏp tuyến tỏc dụng lờn rơ mooc 2 mcos ( m ) msin q m m k m G L a G h P h Z L α − + α − = Zm2= Gm cosα - Zk2 Zm2 = Zm2
3- Tớnh lực cản lăn của rơ mooc Pf2 = fZk2
4- Tớnh lực kộo tiếp tuyến của rơ mooc: Pk2 = Pf2 + Gm sinα - Pm
5- Tớnh mụ men động cơ thủy lực 2 2 2 k P m P r M iη =
6. Tớnh tốc độ quay của động cơ thủy lực n2 Tốc độ quay n2 được xỏc định từ phương trỡnh : 2
1 2 1 2 1 2 0
a n +b n +c −M =
7- Tớnh vận tốc lý thuyết của rơ mooc : 2 2 2 30 t P r n V i π = 8- Tớnh yếu tố bỏm 2 2 2 k k P C Z =
9- Tớnh độ trượt của rơ mooc
2 2 A2ln B
B C
δ =
10- Tớnh vận tốc thực tế :
V2 = Vt2(1-δ2)
Tớnh theo mạch truyền lực của mỏy kộo :
11- Tớnh lực cản lăn :
Pf1= f(Gcosα + Zm1) 12- Tớnh lực kộo tiếp tuyến cần thiết : Pk1 = Gsinα + Pf1 + Pm
13- Tớnh phản lực phỏp tuyến lờn cầu sau L h P c L Z h G b L G Z m m m k . ) ( . sin ) ( cos 1 1 + + + + − = α α 14- Tớnh yếu tố bỏm : 1 1 1 k k P C Z = 15- Tớnh độ trượt 1 1 1 1 1 ln B A B C δ = − 16- Tớnh tốc độ quay của bỏnh chủ động 1 e k k n n i = 17- Tớnh vận tốc lý thuyết 1 1 30 k t r n V = π 18- Tớnh vận tốc thực tế V1 = Vt1(1-δ1)
Bước 3 Kiểm tra điều kiện cõn bằng và thoỏt khỏi vũng lặp
Nếu giỏ trị Pm đó cho trước ở mục 1 bước 2 là đỳng thỡ vận tốc tỡnh theo mooc V1 và tớnh theo mỏy kộo V2 phải bằng nhau vỡ mỏy kộo và rơ mooc
cú cựng vận tốc thực tế V1= V2 =V
Như vậy điều kiện thoỏt ra vũng lặp là :
- Nếu V1 = V2 khẳng định Pm đó chọn đỳng - Nếu V 1 ≠ V2 cú thể xẩy ra 2 trường hợp :
+ Cú thể do chọn già trị Pm chưa đỳng, quay lại mục1 bước 2 để chọn lại Pm.
+ Cú thể khụng tỡm được điều kiện cõn bằng do hai hệ truyền lực khụng tương thớch nhaụ Vớ dụ do phõn bố tỷ số truyền khụng tương thớch làm cho khả năng tự chuyển động của mỏy kộo và rơ mooc khỏc xa nhaụ Khi đú rơ mooc cú thể bị kộo lờ và hệ thống truyền động thủy lực hoàn toàn khụng cú tỏc dụng trợ giỳp.
Sử dụng phương phỏp trờn chỳng tụi đó lập trỡnh bằng ngụn ngữ Matlab và tiến hành khảo sỏt sủa ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng kộo của mỏy kộo SHIBAURA-3000A vơ rơ mooc RMH-3000.
Văn bản chương trỡnh được trỡnh bày ở phần phụ lục. 3.8. CÁC PHƯƠNG ÁN KHẢO SÁT
Như đó trỡnh bày ở phần mở đầu và phần tổng quan, rơ mooc MRH- 3000 do đề tài KC-07-26-01 thiết kế chế tạo và đó được thử nghiệm song vẫn cũn một số vấn đề cần phải tiếp tục nghiờn cứu hoàn thiện. Trong đú một phần việc cần tiến hành là kiểm tra đỏnh giỏ tớnh tương thớch giữa hai hệ thống truyền lực của mỏy kộo và rơ mooc.
Để giải quyết vấn đề này, chỳng tụi đó sử dụng cỏc số liệu thớ nghiệm của đề tài KC-07 để phõn tớch và tổng hợp cỏc phương ỏn phối hợp truyền lực từ động cơ đến cầu chủ đụng mỏy kộo và cầu chủ của rơ mooc. Cỏc kết quả phõn tớch cho thấy khụng phải lỳc nào cầu chủ động rơ mooc cũng hoạt động như một cầu chủ động, mà ngược lại nú làm việc như cầu bị động do bị mỏy kộo kộo lờ. Điều này chỳng tụi lấy chỉ tiờu độ trượt làm căn cứ: Nếu độ trượt
của rơ múc δ2 và của mỏy kộo δ1 đều dương thỡ cú nghĩa là cả hai đều tạo ra lực kộo tiếp tuyến cựng chiều chuyển động.
Trong phần này, chỳng tụi tiếp tục khảo sỏt lý thuyết trờn cở sử dụng mụ hỡnh toỏn và thuật giải đó nờu ở cỏc phần trờn để khảo sỏt khả năng làm việc của liờn hợp mỏy ở cỏc số truyền khỏc nhaụ
Mục đớch của việc khảo sỏt là để đỏnh giỏ khả năng sử dụng hệ thống trợ lực kộo của rợ mooc. Trờn cơ sở đú cú thể tỡm ra cỏc biờn phỏp kỹ thuật để hoàn thiết thiết kế cũng như khai thỏc sử dụng loại liờn hợp mỏy này cú hiệu quả.
3.8.1. Khảo sỏt khả năng phối hợp giữa hệ thống truyền lực của rơ mooc với mỏy kộo với mỏy kộo
Chỳng tụi đó khảo sỏt đặc tớnh kộo của liờn hợp mỏy kộo với nhiều phương ỏn phối hợp cỏc số truyền của mỏy kộo (12 số) và của rơ mooc (3 số). Những phương ỏn nào cả hai cầu chủ động đều cú độ trượt dương (δ1>0 và δ2>0) thỡ kết luận hai hệ thống truyền lực tương thớch, nghĩa là cầu mooc cú tỏc dụng hỗ trợ lực kộo cho mỏy kộọ Trường hợp ngược lại sẽ bị loại bỏ. Cỏc kết quả khảo sỏt cho thấy chỉ cú một số phương ỏn được chấp nhận. Trờn hỡnh 3.11 và 3.12 là cỏc phương ỏn phối hợp cú hiệu quả.
Trong quỏ trỡnh khảo sỏt, chỳng tụi cũn thấy cú trường hợp khi tải trọng cũn nhỏ thỡ hệ thống cũn hoạt động cú hiệu quả. Nhưng khi tải trọng tăng đến một giỏ trị nào đú thỡ sẽ xẩy ra mất tương thớch động học.
Hỡnh 3. 11 Đặc tớnh kộo của liờn hợp mỏy Shibaura 3000 A Tầng I và Tầng II
Hỡnh 3.12. Đặc tớnh kộo của liờn hợp mỏy mỏy kộo Shibaura 3000A Tầng III
Hỡnh 3.13. Ảnh hưởng độ dốc đến khả năng kộo của mỏy kộo Shibaura 3000 A khi tải trọng chuyờn chở Q= 2500 kG
Pϕ
Trờn hỡnh 3.13 là kết quả khảo sỏt khả năng kộo của mỏy kộo khi khụng gài cầu mooc khi chở 2500 kG . Trong đú : Pϕ là lực bỏm của mỏy kộo ; PC – tổng lực cản của cả mỏy kộo và rơ mooc (bao gồm lực cản lăn và lực cản dốc). Qua đú cho thấy khi gúc dốc tăng trong khoảng đến 100, lực bỏm mỏy kộo cũng tăng nhưng chậm hơn so với sự tăng của lực cản chung của liờn hợp mỏỵ Gúc dốc giới hạn mà liờn hợp mỏy cú thể chuyển động được α < 90 (điểm cắt nhau của đồ thị).
Qua cỏc kết quả nghiờn cứu khảo sỏt cú thể rỳt ra một số nhận xột sơ bộ như sau:
- Khi truyền lực phối hợp ở trạng thỏi rơ mooc hỗ trợ lực kộo (δ1>0 ; δ2>0), khả năng vượt dốc của liờn hợp mỏy cú tăng lờn. Vớ dụ khi cựng chở 2500 kG, nếu khụng hỗ trợ lực kộo của rơ mooc thỡ gúc dốc giới hanm cú thể chuyển động được α <90 (hỡnh 3.13). Nhưng nếu gài cầu mooc chuyển động trờn gúc dốc 100 liờn hợp mỏy vẫn cũn chuyển động được với vận tốc cũn lớn hơn khoảng 2-3 km/h.
- Độ trượt của mỏy kộo khụng chỉ phụ thuộc vào tải trọng chuyờn chở Q mà cũn phụ thuộc vào số truyền làm việc của mỏy kộọ Số truyền càng cao thỡ độ trượt của mỏy kộo càng tăng (hỡnh 3.11 và 3.12). Điều này cú thể giải thớch rằng, khi số truyền mỏy kộo tăng vận tốc chuyển động của mỏy kộo (khả năng tự chuyển động ) càng tăng, trong khi đú khả năng tự chuyển động của rơ mooc vẫn khụng đổi do đú tớnh khụng tương thớch động học càng tăng. Khi đú lực cản kộo ở moc mỏy kộo càng tăng và hệ quả là độ trượt của mỏy kộo càng tăng khi số truyền làm việc cỏng caọ
- Ngược lại với mỏy kộo, độ trượt của rơ mooc giảm dần khi tăng tải trọng chuyờn chở. Điều này cũng dễ hiểu vỡ khi tải trọng Q tăng, lực bỏm của rơ mooc tăng nhanh hơn so với khả năng cung cấp mụ men của động cơ thủy lực (M2 truyền cho bỏnh rơ mooc).
3.8.2. Khảo sỏt dóy tỉ số truyền của hộp số phụảnh hưởng đến khả năng phối hợp hệ thống truyền lực của rơ mooc với mỏy kộo phối hợp hệ thống truyền lực của rơ mooc với mỏy kộo
Sự tồn tại nhược điểm của mỏy kộo 2 cầu chủ động là nếu sự khụng tương thớch động học cú thể dẫn đến xuất hiện cụng suất ký sinh , một cầu chủ động mất hiệu lực và cũn tăng thờm tải trọng cho cầu cũn laị Liờn hợp mỏy kộo Shibaura-3000A với rơ mục chủ động MRH-3000 cũng cú hiện tượng như vậy như đó trỡnh bày ở phần trờn.
Để khắc phục hoặc hạn chế nhược điểm này, một phương ỏn cú thể thực hiện được là cần phải tớnh toỏn lựa chọn dóy tỉ số truyền của hộp số phụ cho phự hợp.Ở hộp số phụ hiện đang sử dụng trờn rơ mooc này cú 3 số truyền với cỏc tỉ số truyền đó trỡnh bày ở chương 2. Và qua khảo sỏt khả năng kộo ở mục 3.7.1 đó khẳng định chỉ cú một vài số truyền cú thể sử dụng được .
Trong mục này chỳng tụi giới thiệu thờm kết quả khảo sỏt vựng tỉ số truyền của hộp số phụ ảnh hưởng đến khả năng kộo của liờn hợp mỏỵ
Kết quả khảo sỏt với tải trọng Q= 2000 kG, độ dốc α= 100 cho thấy vựng tỉ số truyền của hộp số phụ coa thể mở rộng như ở bảng 3.2.
Bảng 3.2. Vựng tỉ số truyền của hộp số phụ cú khả năng mở rộngđể phối hợp với hộp số mỏy kộo với hộp số mỏy kộo
Tầng I II III
Số của mỏy kộo 2 3 2 3 2 3 Hộp số phụ rơ mooc 20 đến 103 23 đếnn 52 19 đến 96 20 đến 44 20 đến 73 25 đến 27 Cỏc kết quả trờn mới chỉ là thụng tin ban đầu để tham khảo, cần cú những nghiờn cứu phõn tớch thờm.
3.9. MỘT SỐ NHẬN XẫT
Qua nghiờn cứu khảo sỏt tớnh năng kộo của liờn hợp mỏy kộo Shibaura- 3000A với rơ mooc truyền động thủy lực RMH-3000 cú thể rỳt ra mụt số nhận xột sau:
1- Do chưa cú đủ điều kiện nghiờn cứu đầy đủ cỏc đặc tớnh của hệ thống truyền động thủy lực phõn nhỏnh từ động cơ mỏy kộo sang cầu mooc, chỳng tụi đó sử dụng cỏc kết quả khảo nghiệm kộo của đề tài KC-07-26-01 làm cơ sở xõy dựng đặc tớnh mụ men của động cơ thủy lực M2=f(n2) với một số giả thiết. Điều này khụng thể trỏnh khỏi những sai số nhất định. Nhưng cỏc kết quả khảo sỏt đó phản ỏnh được quy luật định tớnh và phần nào cũng đó cho khoảng giỏ trị tương đối để phõn tớch tớnh năng kộo của liờn hợp mỏy Shibaura 3000A với rơ mooc truyền động thủy lực MRH-3000.
2- Đó khảo sỏt và đưa ra được một số kết quả cú thể tham khảo về vựng lực kộo, tải trọng chuyờn chở và vựng tỉ số truyền cú thể sử dụng trợ lực của rơ mooc hỗ trợ cho mỏy kộo khi chuyển động trờn vựng đất dốc.
3- Đó khảo sỏt được vựng tải trọng chuyờn chở, cỏc số truyền cú thể phối hợp truyền động thủy lực của rơ mooc với truyền lực của mỏy kộọ
4- Đó sơ bộ đưa ra được vựng mở rộng tỉ số truyền của hộp số phụ của rơ mooc.
Do hạn chế kinh phớ, thời gian và cả năng lực nghiờn cứu nờn cỏc kết quả của đề tài cũn nhiều hạn chế và do vậy cỏc kết luận chỉ là tương đốị Đề nghị tiếp tục phỏt triển đề tài để cú những cơ sở khoa học đầy đủ hơn phục vụ cho việc thiết kế và khai thỏc cú hiệu quả lạo liờn hợp mỏy vận chuyển rơ mooc một trục, truyờn động thủy lực.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Qua nghiờn cứu tổng quan và phõn tớch cỏc kết quả đó khảo sỏt ở chương 3 cú thể rỳt ra một số kết luận sau đõy:
1- Đó xõy dựng được đặc tớnh mụ men của động cơ thủy lực OPM -50 lắp trờn rơ mooc RMH-3000 liờn hợp với mỏy kộo Shibaura-3000A trờn cơ sở sử dụng số liệu khảo nghiệm kộo của liờn hợp mỏy [14].
2- Đó xõy dựng được mụ hỡnh toỏn, thuật giải và chương trỡnh khảo sỏt tớnh năng kộo của mỏy kộo liờn hợp với rơ mooc truyền động thủy lực và đó khảo sỏt cho liờn hợp mỏy kộo Shibaura-3000A
3- Đó bước đầu đưa ra được vựng mở rộng tỷ số truyền của hộp số phụ của cầu rơ mooc. Trờn cơ sở đú cú thể tiến hành thiết kế lại hộp số phụ cho cầu mooc để liờn hợp mỏy làm việc hiệu quả hơn trờn đất lõm nghiệp.
4. Do cú nhiều hạn chế về thời gian, kinh phớ cũng như năng lực bản thõn nờn tụi chưa thể tiến hành khảo nghiệm toàn diện cỏc số truyền của mỏy