Tớnh ổn ủịnh ngang của mỏy kộo ủược ủặc trưng bởi khả năng chống lật ủổ, chống trượt ngang của mỏy kộo khi ủứng yờn hoặc khi chuyển ủộng trờn dốc.
Khi nghiờn cứu một số thụng số ổn ủịnh ngang của mỏy kộo xớch-cày ngầm khi làm việc trờn ủất dốc miền Bắc Việt Nam, T.S Nguyễn Can [2] ủó chỉ ra rằng: Việc làm ủất bằng biện phỏp cơ giới trờn sườn dốc trong sản xuất lõm nghiệp thường ủược thực hiện bởi liờn hợp mỏy kộo xớch và mỏy cày ngầm cụng suất lớn. ðể trỏnh xúi mũn ủất do mưa lũ, LHM phải chuyển ủộng
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 15
ngang sườn dốc, nhưng do sự tồn tại của thành phần trọng lượng bản thõn theo hướng xuống dốc, LHM cú hiện tượng chuyển dịch ngang và xoay xuống chõn dốc. Thực tế cho thấy trượt ngang của mỏy kộo bắt ủầu xảy ra trờn những ủộ dốc chưa ủến 100, thấp hơn nhiều so với ủộ dốc cú thể lật ngang; ủể ổn ủịnh hướng chuyển ủộng, người lỏi luụn phải tỏc ủộng phanh cụn chuyển hướng.
Khi chuyển ủộng ngang sườn dốc, ngoài sự trượt trơn xuống dốc nếu khả năng bỏm khụng ủảm bảo, mỏy cũn luụn bị trượt ngang do sự biến dạng của lớp ủất dưới mặt tựa xớch, dưới tỏc dụng của thành phần trọng lượng bản thõn G.sinβ và cỏc mụ men sinh ra trờn sườn dốc. Sự trượt ngang bao gồm chuyển dịch ngang Y1 và chuyển dịch gúc φ theo hướng xuống dốc ;
Chuyển dịch ngang Y1 và nhất là chuyển dịch gúc φ gõy ra lệch ngang Y của toạ ủộ LHM về phớa chõn dốc, so với hướng chuyển ủộng ban ủầu về phớa chõn dốc;
Vận tốc của chuyển dịch gúc ϕ. ủược xỏc ủịnh theo cụng thức
ϕ. = + ∑ C C C Z lt l Y actg h h k M A V .1 max . . . ξ τ ϕ
Trong ủú Vlt là vận tốc lý thuyết của mỏy kộo; kτ là trị số ủặc trưng chống biến dạng của ủất, phụ thuộc cơ tớnh ủất; ∑MZ là tổng mụ men, tăng lờn khi ủộ dốc nền tăng; Aφ là ủặc trưng mặt tiếp xỳc, tăng lờn khi tăng kớch thước mặt tiếp xỳc của xớch; lc là khoảng cỏch theo phương chuyển ủộng từ tõm dải xớch ủến vị trớ ủặt lực PCX;ξ là hệ số giảm gúc xoay do ủộ nỳn; hc là ủộ sõu cày
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 16
Tổng hợp lại tớnh toỏn cho thấy vận tốc lệch hướng .
Ytăng khi vận tốc mỏy kộo Vlt tăng, khi ủộ dốc tăng, ủặc trưng chống biến dạng kτ của ủất giảm; ủồng thời Y.tăng khi kớch thước mặt tựa xớch giảm.
Trờn cựng một ủộ dốc, sự tăng lực cản cày Pcx dẫn ủến giảm lệch ngang Y ; nhưng sự tăng lực cản cày Pcx làm tổng ứng suất tiếp trong ủất tăng, nếu vượt quỏ giới hạn sẽ dẫn ủến trạng thỏi trượt như trờn nền liờn kết yếu ; hoặc sự tăng lực cản Pcx vượt quỏ giới hạn bỏm mặt ngoài sẽ dẫn ủến sự trượt bề mặt của LHM.
Sự tăng lực cản cày Pcxcục bộ do thõn cày gặp phải rễ cõy, ủỏ tảng…làm tăng cục bộ giỏ trị lệch ngang, dẫn ủến tăng tổng lệch ngang Y sau một thời gian chuyển ủộng.
Mỏy kộo cú thể mất ổn ủịnh do trượt với vận tốc lớn tại vựng mà lớp ủất bề mặt liờn kết yếu, hoặc mặt nền phủ cỏc loại vật liệu rời.
Gúc giới hạn lật ngang tăng khi chiều sõu cày tăng ; chuyển ủộng khụng kộo cày cú nguy cơ lật ngang cao nhất; ủộ dốc ngang làm việc tối ủa cho phộp của liờn hợp mỏy Komatsu D65A-8 là 210.
Khi nghiờn cứu sự ổn ủịnh của mỏy kộo xớch làm ủất trồng rừng ở miền Bắc Việt Nam, cỏc tcỏ giả rong [7] ủó ủưa ra
kết luận về ủộ ổn ủịnh lật khi làm việc trờn sườn dốc theo cấp lực kộo chung cho cỏc loại mỏy kộo như bảng 1.2
Bảng 1.2. ðộổn ủịnh của mỏy kộo trờn sườn dốc ở miền Bắc theo[7]
Gúc nghiờng ổn ủịnh của mỏy kộo (ủộ)
ðứng yờn Chuyển ủộng
Loại mỏy kộo Cấp lực kộo (tấn) Dọc Ngang Dọc Ngang Bỏnh bơm 1,1 - 2,0 40 37 16 14 2,0 – 3,0 50 40 20 16 Xớch > 3,0 55 45 22 18
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 17 1.3.2. NGHIấN CỨU VỀ TÍNH CHẤT KẫO BÁM
Tớnh năng kộo là một trong những tớnh năng sử dụng quan trọng biểu thị khả năng thực hiện cỏc cụng việc kộo ở cỏc ủiều kiện sử dụng khỏc nhau. Tớnh năng này phụ thuộc vào khả năng bỏm của hệ thống di ủộng, cụng suất của ủộng cơ, số truyền và sự phõn bố số truyền, lực cản lăn của mỏy. Khả năng bỏm và lực cản lăn của mỏy kộo phụ thuộc vào loại kết cấu của hệ thống di ủộng, sự phõn bố trọng lượng trờn cỏc bỏnh xe, tớnh chất ủất ủai và ủộ dốc của mặt ủồng.
Cỏc chỉ tiờu ủỏnh giỏ tớnh năng kộo bỏm bao gồm: ðộ trượt , tốc ủộ chuyển ủộng, cụng suất kộo, chi phớ nhiờn liệu giờ, chi phớ nhiờn liệu riờng, hiệu suất kộo, lực cản lăn khi làm việc ở cỏc số truyền khỏc nhau với cỏc lực kộo khỏc nhau trong ủiều kiện sử dụng khỏc nhau [24], [30]. Hệ số bỏm và lực bỏm cũng là chỉ tiờu ủỏnh giỏ tớnh năng kộo nhưng khụng phụ thuộc vào số truyền làm việc. ðể ủỏnh giỏ tớnh năng kộo thường sử dụng ủường ủặc tớnh kộo ủú là mối liờn hệ giữa cỏc chỉ tiờu kộo với lực kộo khi làm việc ở cỏc số truyền khỏc nhau trong cỏc ủiều kiện làm ủất khỏc nhau, do yờu cầu kỹ thuật khi thực hiện khõu làm ủất trờn ủồi dốc ủũi hỏi cỏc liờn hợp mỏy phải chuyển ủộng trờn ủường ủồng mức. Vỡ vậy ủường ủặc tớnh kộo của mỏy kộo làm việc trờn dốc ngang sẽ là một trong những căn cứ quan trọng khi ủỏnh giỏ, lựa chọn hệ thống phục vụ sản xuất lõm nghiệp ở khu vực trung du miền nỳi, ủú cũng là tài liệu quan trọng làm cơ sở cho việc thành lập cỏc liờn hợp mỏy kộo.[1]
- Khi nghiờn cứu về khả năng bỏm của mỏy thu hoạch nụng nghiệp, I.P.Kxenhevich và cộng sự là V.A.Skotnhicov và M.N. Liacko [29] nhận thấy hệ số bỏm của mỏy kộo phụ thuộc vào hệ số ma sỏt và khả năng bỏm của cỏc mấu xớch với nền, hệ số bỏm của mỏu xớch Dkp quan hệ với phõn bố trọng lượng q, gúc ma sỏt trong ρvà lực dớnh riờng C0 của ủất theo cụng thức:
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 18 Dkp = tgρ q C + 0
ðể nõng cao khả năng bỏm của dải xớch cần tăng số bỏnh ủố xớch và bố trớ hệ thống treo hợp lý nhằm phõn bố ủồng ủều ỏp lực mỏy kộo trờn mặt ủất; cỏc tỏc giả [29] cũng xỏc ủịnh hệ số bỏm φ phụ thuộc số lượng và tiết diện mấu xớch, hệ số trượt dọc và hệ số ma sỏt của xớch :
φ = + .δ +à 2 ). 1 .( . Q L n F c
Trong ủú: c là hệ số tớnh ủến ủặc tớnh biến dạng của ủất, kG/cm3 ; F - là tiết diện ngang của một mấu xớch, cm2 ;
n – số mấu xớch trờn chiều dài tựa;
δ – hệ số trượt dọc theo phương chuyển ủộng của mỏy kộo; à – hệ số ma sỏt thộp xớch với nền;
Q - trọng lượng mỏy kộo, kG
L- Chiều dài của nhỏnh xớch tiếp xỳc với ủất
- Khi nghiờn cứu quỏ trỡnh làm việc trờn ủất dốc của mỏy kộo bỏnh hơi cỡ trung bỡnh, P.G.S - T.S Nụng Văn Vỡn [17] ủó tỡm hiểu ảnh hưởng của cỏc yếu tố ủộ dốc, lực kộo tại múc và ỏp lực vuụng gúc tại bỏnh xe chủ ủộng... ủến lực cản lăn và sự trượt dọc của bỏnh xe. Kết quả nghiờn cứu cho thấy hệ số cản lăn f và hệ số trượt dọc δ tăng lờn khi:
+ ðộ dốc ngang β của nền tăng lờn; + Lực cản chuyển ủộng dọc FT tăng;
+ Tỷ lệ T giữa giỏ trị lực cản dọc FT hoặc tỷ lệ C giữa vộc tơ lực tổng (FT2+ Yk2)1/2, với ỏp lực thẳng ủứng Z tại bỏnh chủ ủộng tăng:
T = Z FT ; c = Z Y FT2 + K2
Trong ủú: FT là lực kộo theo phương dọc mỏy kộo tại múc; Yk- tổng lực ngang tỏc ủộng vào bỏnh xe;
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 19
Z – là ỏp lực vuụng gúc với nền tại bỏnh chủ ủộng
- Khi nghiờn cứu cải thiện tớnh chất kộo bỏm của mỏy kộo bỏnh SHIBURA-3000A làm việc trờn dốc ngang, Th.S. Trần Quốc Tuấn [18] ủó xõy dựng mụ hỡnh toỏn và chương trỡnh tớnh toỏn trờn mỏy vi tớnh ủể khảo sỏt ảnh hưởng của cỏc sơ ủồ truyền ủộng khỏc nhau ủến khả năng kộo bỏm của mỏy kộo bỏnh. Mụ hỡnh và chương trỡnh cho phộp ủỏnh giỏ mức ủộ ảnh hưởng của ủộ dốc ủến lực bỏm, hệ số bỏm và lực kộo cực ủại của mỏy kộo khi sử dụng ở cỏc sơ ủồ truyền ủộng khỏc nhau. Mụ hỡnh và chương trỡnh xõy dựng ủường ủặc tớnh kộo lý thuyết, xõy dựng ủặc tớnh bỏm của mỏy kộo trờn dốc ngang ứng với cỏc số truyền ủộng khỏc nhau cú thể sử dụng ủể tớnh toỏn, lựa chọn cỏc thụng số ủiều khiển bộ khoỏ vi sai tự ủộng giữa cỏc vi sai bỏnh xe mỏy kộo.
1.3.3.NGHIấN CỨU VỀ KỸ THUẬT ðO LỰC VÀ Mễ MEN CỦA LHM
- Việc xỏc ủịnh lực cản cày ngầm theo phương chuyển ủộng của LHM thường ủược thực hiện theo cỏc phương phỏp khỏc nhau khi chỉ cú cỏc thiết bị ủo ủơn giản như: lực kế lũ xo, lực kế tự ghi hoặc cả khi cú lực kế trờn cơ sở ủiện trở biến dạng cú thể sử dụng khung ủo lực kộo. Trong trường hợp này, mỏy cày ủược mắc giỏn tiếp với cơ cấu treo qua một khung ủo, trờn ủú cỏc thành phần thẳng ủứng của lực cản cày ủó bị triệt tiờu, chỉ cũn thành phần lực dọc ủược tiếp nhận bởi lực kế. Phương phỏp sử dụng khung ủo ủó ủược giới thiệu trong [6].
Thuận tiện hơn cú thể bố trớ cảm biến lực kộo tại cỏc khớp nối thanh treo dưới [6] hoặc dỏn ủiện trở biến dạng tại cỏc thanh cơ cấu treo. Lực cản kộo ủược xỏc ủịnh nhờ một thuật toỏn xử lý cỏc thành phần lực tương ứng trờn cỏc thanh treo [2],[6]. Tuy nhiờn ủộ chớnh xỏc khi ủo chỉ ủược ủảm bảo ủối với cỏc cơ cấu treo ủơn giản dễ thỏo lắp ủể chuẩn tớn hiệu ủo.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 20
Lực cản cày ngầm khi liờn hợp với mỏy lộo Komatsu D65A-8 cũng ủược xỏc ủịnh theo phương phỏp trờn và ủược giới thiệu trong [2]. Việc hiệu chuẩn ủược thực hiện bằng cỏch chế tạo mẫu thử tương tự cỏc thanh treo và thực hiện trong phũng thớ nghiệm. Tuy nhiờn kết quả ủo khú cú thể tin cậy.
ðể khắc phục sai số khi ủo và ủảm bảo ủộ tin cậy của việc cảm nhận tớn hiệu trờn cỏc ủiện trở biến dạng tỏc giả trong [23]. ủó thiết kế chế tạo một cơ cấu treo và cỏc khõu ủo tương ứng ủể thay thế cơ cấu treo nguyờn bản của mỏy kộo Komatsu D65A-8 khi thớ nghiệm xỏc ủịnh lực cản cày. Lực cản cày theo hai phương ủược xỏc ủịnh bằng cỏch tổng hợp lực trờn cỏc thanh treo và ỏp suất dầu trờn xy lanh thuỷ lực. Việc xử lý tớn hiệu ủược thực hiện trực tiếp trong phần mềm Dasylab và hiển thị quỏ trỡnh lực cản cày theo hai phương PCX và PCZ.
- Vận tốc thực tế của LHM là một trong những thụng số quan trọng ủể ủỏnh giỏ khả năng kộo bỏm và di chuyển của LHM. Vận tốc LHM cú thể ủược xỏc ủịnh rất thuận tiện nhờ sử dụng cảm biến V1-Datron. Kết quả nghiờn cứu tớnh chất chuyển ủộng của ụtụ mỏy kộo bằng cảm biến vận tốc V1-Datron ủược giới thiệu trong [21].
- Trong nhiều cỏc cụng trỡnh nghiờn cứu thực nghiệm về tớnh chất kộo bỏm của mỏy kộo, lực cản lăn ủược giả thiết là một giỏ trị khụng ủổi, khụng phụ thuộc vào chế ủộ vận tốc và chế ủộ tải trọng của LHM. Lực cản lăn thường ủược xỏc ủịnh bằng cỏch ủo lực cản kộo của mỏy kộo nghiờn cứu khi ủược kộo khụng cài số. Trong thực tế lực cản lăn phụ thuộc vào chế ủộ vận tốc và chế ủộ tải trọng, muốn xỏc ủịnh lực cản lăn cần thiết phải xỏc ủịnh mụ men chủ ủộng của mỏy kộo tại bỏnh chủ ủộng cho trường hợp mỏy kộo bỏnh hơi và tại bỏnh sao chủ ủộng cho mỏy kộo xớch.
- Việc xỏc ủịnh mụ men chủ ủộng ủối với mỏy kộo bỏnh hơi hoặc ụtụ khụng gặp nhiều khú khăn. Người ta cú thể xỏc ủịnh bằng cỏch dỏn ủiện trở
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 21
biến dạng trờn trục cỏc ủăng của ụtụ hoặc bỏn trục của mỏy kộo. ðối với mỏy kộo xớch hiện chưa cú một phương ỏn kỹ thuật khả thi nào ủể xỏc ủịnh mụ men chủ ủộng trờn bộ truyền xớch.
Ngoài ra trong một số trường hợp cú thể xỏc ủịnh mụ men chủ ủộng từ ủặc tớnh ủộng cơ hoặc ủặc tớnh biến mụ khi mỏy kộo sử dụng biến mụ thuỷ ủộng. Tuy nhiờn trong trường hợp nghiờn cứu về LHM cày ngầm, chỳng tụi hoàn toàn khụng cú số liệu về ủặc tớnh ủộng cơ, ủặc tớnh biến mụ của mỏy kộo Komatsu D65A-8.
ðể cú thể tiếp tục nghiờn cứu về LHM cày ngầm ủể cải thiện hặc tối ưu húa LHM cày ngầm theo cỏc tiờu chớ tăng năng suất LHM, giảm chi phớ năng lượng và thõn thiện với mụi trường cần thiết tiến hành những tớnh chất cơ bản nhất trong hệ thống Mỏy kộo - Mỏy cày - ðất canh tỏc lõm nghiệp. Trong ủú, tớnh chất kộo bỏm của mỏy kộo là một trong những vấn ủề cần ủược quan tõm hàng ủầu.
1.4. MỤC ðÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIấN CỨU
Mục ủớch nghiờn cứu của ủề tài là nghiờn cứu thực nghiệm về tớnh chất kộo-bỏm của mỏy kộo Komatsu D65A-8 liờn hợp với cày ngầm làm cơ sở khoa học cho nghiờn cứu cải thiện tớnh chất hoạt ủộng và tối ưu hoỏ LHM làm ủất theo cỏc tiờu chớ tăng năng suất và giảm chi phớ năng lượng .
ðể thực hiện mục tiờu trờn trong luận văn ủó thực hiện cỏc nhiệm vụ sau:
- Tỡm hiểu về ủặc tớnh kỹ thuật của mỏy kộo Komatsu D65A-8 và cày ngầm.
- Nghiờn cứu cơ sở lý thuyết về tỏc ủộng qua lại giữa Mỏy kộo-Cày ngầm-ðất canh tỏc lõm nghiệp.
- Lựa chọn phương phỏp và thực hiện phộp ủo mụ men truyền từ ủộng cơ ủến bỏnh sao chủ ủộng của mỏy kộo.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 22
- Xõy dựng hệ thống ủo ủa kờnh ủể xỏc ủịnh cỏc thụng số cần thiết ủể xõy dựng tớnh chất kộo bỏm của mỏy kộo Komatsu D65A-8.
- Dõy dựng ủặc tớnh biến mụ thủy ủộng.
- Xõy dựng ủặc tớnh kộo bỏm của bộ truyền xớch.
- Xõy dựng ủặc tớnh kộo thực nghiệm của mỏy kộo Komatsu D65A-8.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……….. ……… 23
CHƯƠNG II : CƠ SỞ Lí THUYẾT
2.1. ẢNH HƯỞNG CỦA CƠ Lí TÍNH ðẤT LÂM NGHIỆP ðẾN TÍNH CHẤT HOẠT ðỘNG CỦA LIấN HỢP MÁY
Về tớnh chất cơ lý tớnh của ủất và ảnh hưởng của nú ủến tớnh năng kộo – bỏm của mỏy kộo ủó ủược giới thiệu trong nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu của nhiều tỏc giả khỏc nhau [4],[5],[10],[32]. Cỏc tỏc giả gần như thống nhất kết luận như sau:
- Quỏ trỡnh tương tỏc giữa hệ thống di ủộng của mỏy kộo và ủất xảy ra rất phức tạp. Sự tỏc ủộng của hệ thống di ủộng làm cho ủất bị nộn, bị cắt và bị biến dạng theo nhiều phương khỏc nhau.
- Cỏc tớnh chất cơ học cơ bản của ủất ảnh hưởng lớn ủến tớnh năng kộo