Như ủó phõn tớch tại chương 2- cơ sở l ý thuyết, ủặc tớnh của biến mụ thuỷ ủộng là một trong những cơ sở dữ liệu quan trọng nhất về tớnh chất ủộng lực của một mỏy kộo cú trang bị biến mụ ủể biến ủổi vụ cấp dũng cụng suất từ
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuậtẦẦẦ.. ẦẦẦ 81
ủộng cơ ủến trục sơ cấp của hộp số phõn cấp. đặc tớnh biến mụ thường ủược xõy dựng bằng l ý thuyết hoặc thực nghiệm tại cỏc cơ sở sản xuất, chế tạo mỏy kộo kết hợp với ủặc tớnh ủộng cơ và cũng thường ủược cung cấp cho người sử dụng kốm theo cỏc hồ sơ thương mại. Tuy nhiờn trong trường hợp nghiờn cứu, mỏy kộo Komatsu D65A-8 ủó ủược nhập khẩu về Trung tõm nghiờn cứu lõm sinh đụng Bắc bộ, viện khoa học lõm nghiệp Việt Nam từ năm 1989 và hầu như khụng cú cỏc số liệu kỹ thuật về ủộng cơ và biến mụ thuỷ ủộng. để cú thể phỏt triển nghiờn cứu về LHM kộo Komatsu D65A-8 và cày ngầm cần thiết phải xõy dựng ủặc tớnh biến mụ thuỷ ủộng cho mỏy kộo Komatsu D65A-8 bằng con ủường thực nghiệm. Do khụng cú ủiều kiện thớ nghiệm trờn băng thử ủể xõy dựng ủặc tớnh ủộng cơ và lấy cỏc thụng tin ủầu vào cho bộ biến mụ nờn trong ủề tài luận văn chỳng tụi chỉ mới xõy dựng ủược ủặc tớnh ủầu ra của biến mụ, cú nghĩa là quan hệ giữa mụ men turbin MT với tốc ủộ quay turbin nT , và ủặc tớnh Biến mụ- Hộp số tại bỏnh sao chủ ủộng, cú nghĩa là quan hệ giữa mụ men chủ ủộng tại bỏnh sao Mbs với tốc ủộ quay bỏnh sao nbs theo 3 số truyền của hộp số hành tinh trờn mỏy kộo Komatsu D65A-8
3.2.1.1. đặc tớnh biến mụ:
Quan hệ MT = f(nT) ủược xõy dựng trờn cơ sở cỏc kết quả thớ nghiệm ủó trỡnh bày trong mục 2.1 Cỏc thụng số ủo trực tiếp là MT Ờ mụ men quay trờn trục sơ cấp hộp số và nbs - số vũng quay trờn một phỳt của trục bỏnh sao. để xỏc ủịnh nT cần xỏc ủịnh tỷ số truyền lực từ trục turbin ủến bỏnh sao theo cỏc số truyền, cỏc giỏ trị này hiện chưa ủược tỡm thấy trong tài liệu của mỏy kộo nghiờn cứu.
a) Xỏc ủịnh tỷ số truyền:
Tỷ số truyền ủộng từ trục turbin ủến bỏnh sao chủ ủộng của mỏy kộo ủược thực hiện bằng cỏch ủo trực tiếp tốc ủộ quay từ hai trục tương ứng. Sử
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuậtẦẦẦ.. ẦẦẦ 82
dụng cựng lỳc hai thiết bị ủo tốc ủộ PLT 200 ủể ủo số vũng quay trờn trục thứ cấp của biến mụ và số vũng quay của bỏnh sao chủ ủộng, mỗi giỏ trị ủo thực hiện ba lần sau ủú lấy kết quả trung bỡnh. Kết quả ủo tỉ số truyền ủược thể hiện trờn bảng 3.3 Bảng 3.3. kết quảủo tỉ số truyền ic từ trục thứ cấp của biến mụ tới bỏnh sao chủủộng. Số truyền 1 2 3 Tỉ số truyền iC 94,17 52,83 31,63 b) Xõy dựng ủặc tớnh biến mụ. MT= f(nT)
Giỏ trị trung bỡnh của cỏc thành phần MT, nT trong cỏc phương ỏn thớ nghiệm là kết quả xử lý của cỏc moduls trong phần mềm Dasylap (hỡnh.3.21), chuyển giỏ trị sang cỏc fil Excel.xls ta ủược cỏc giỏ trị của MT và nT thể hiện trong bảng 2.PL3 của phụ lục 3.
đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa MT, nT thể hiện qua hỡnh 3.30
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 MT(Nm) nT(v/ph)
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuậtẦẦẦ.. ẦẦẦ 83
Hỡnh 3.30. đặc tớnh biến mụ M T- nT
đường ủặc tớnh biến mụ xõy dựng ủược, biểu diễn mối quan hệ gần như tuyến tớnh giữa mụ men quay của turbin với tốc ủộ quay trục turbin. Giỏ trị mụ men quay cực ủại MTmax ủược xỏc ủịnh khi biến mụ trượt hoàn toàn, khi ủú ủộng cơ và bơm vẫn hoạt ủộng tại ủiểm làm việc bỡnh thường cũn turbin dừng lại hoàn toàn. Tớnh tin cậy của giỏ trị MTmax ủược ủỏnh giỏ bằng mức ủộ biến thiờn tốc ủộ quay của ủộng cơ khi LHM gặp vật cản và dừng lại hoàn toàn. Giỏ trị tốc ủộ quay cực ủại nTmax ủược xỏc ủịnh khi turbin khụng tải và tốc ủộ quay turbin nT khi ủú bằng với tốc ủộ quay của ủộng cơ . đặc tớnh biến mụ cú thể ủược hồi quy toỏn học ủủ chớnh xỏc theo hàm số:
MT = -2. 10-7 . nT3 + 0,0006. nT2 - 0,7996. nT + 816,7 ( 3.8)
3.2.1.2. đặc tớnh biến mụ - hộp số.
Quan hệ Mbs = f ( nbs ) theo mỗi số truyền ủược xõy dựng trờn cơ sở quan hệ MT = f ( nT ) khi quy ủổi mụ men quay MT từ trục turbin ủến trục bỏnh sao chủ ủộng theo cỏc tỷ số truyền ủó xỏc ủịnh cho mỏy kộo Komatsu D65- A 8.
Từ mối quan hệ giữa MT- nT tiến hành xõy dựng mối quan hệ giữa mụ men quay của bỏnh sao chủ ủộng MbS và tốc ủộ quay bỏnh sao chủ ủộng nbs, mụ men quay của bỏnh sao chủ ủộng MbS ủược xỏc ủịnh theo cụng thức
MbS = MT.ηci.ici
Trong ủú: MT- mụ men quay trờn trục thứ cấp của biến mụ
ηci Ờ là hiệu suất truyền ủộng chung từ trục thứ cấp của biến mụ ủến bỏnh sao chủ ủộng tương ứng với số truyền i ; i = 1, 2, 3
iCi Ờ là tỉ số truyền tương ứng với số truyền i Với mỏy kộo Komatsu D65A-8 thỡ ηci ủược xỏc ủịnh theo cụng thức:
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuậtẦẦẦ.. ẦẦẦ 84
Ở ủõy: ηhsi là hiệu suất truyền ủộng chung của hộp số kiểu bỏnh răng hành tinh, với mỏy kộo Komatsu D65A-8 thỡ ηhsi ủược xỏc ủịnh cho mỗi số truyền, ở số truyền 1- ηhs1= 0,97, ở số truyền 2- ηhs2= 0,985, ở số truyền 3-
ηhs3= 0,99 [3]
ηtt- là hiệu suất của truyền lực rung tõm , ηtt = 0,98
ηlhch- là hiệu suất truyền ủộng của ly hợp chuyển hướng, ηlhch= 0,99
ηcc Ờ là hiệu suất ruyền ủộng của truyền lực cuối cựng, ηcc= 0,98
Kết quả tớnh toỏn mối quan hệ giữa MbS và nbs thể hiện trong bảng 3.PL3 của phụ lục 3.
đặc tớnh biến mụ - hộp số xõy dựng ủược cho mỏy kộo Komatsu D65A- 8 là 3 ủường biểu diễn mối quan hệ giữa mụ men quay Mbs và tốc ủộ quay nbs của bỏnh sao chủ ủộng tương ứng với 3 số truyền của hộp số hành tinh. đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa MbS, nbs thể hiện trờn hỡnh 3.31
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 0 10 20 30 40 50 60 70 M1 M2 M3 Mbs(Nm) nbs(v/ph)
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuậtẦẦẦ.. ẦẦẦ 85
Hỡnh 3.31. đặc tớnh biến mụ-hộp số Mbs-nbs
Như vậy trờn bỏnh sao chủ ủộng, cú nghĩa là trờn bộ di ủộng xớch ủưa ra 3 khoảng biến ủổi vụ cấp của dũng cụng suất ba ủường ủặc tớnh tạo nờn một ủường bao toàn bộ vựng làm việc tương ứng với hyperbol kộo bỏm l ý tưởng của mỏy kộo. Nếu biết kết hợp với cỏc ủặc tớnh kộo kộo bỏm lý tưởng của dải xớch sẽ xõy dựng ủược toàn bộ hệ thống dữ liệu về khả năng kộo bỏm và di chuyển của mỏy kộo Komatsu D65A- 8 . đặc tớnh biến mụ - hộp số cú thể ủược hồi quy toỏn học ủủ chớnh xỏc theo hàm số:
M1 = -14,053. nbs3+ 424,21nbs2 - 6537,2.nbs + 70906 (3.9 ) M2 = -1,4146. nbs3+ 76,121. nbs2 - 2090,9. nbs + 40427 (3.10) M3 = - 0,1822. nbs3 + 16,372. nbs2 - 751,13. nbs + 24256 (3.11)
3.2.2. đẶC TÍNH KẫO BÁM CỦA DẢI XÍCH:
đặc tớnh kộo bỏm là biểu diễn ủồ thị ủể ủỏnh giỏ khả năng kộo bỏm và di chuyển của bộ phận di ủộng mỏy kộo, là cỏc quan hệ giữa hệ số bỏm:
à = Z bS bS r M . , hệ số kộo: k = Z Pcx và hệ số lăn: ρ = Z Pl với ủộ trượt: δ của bộ phận di ủộng.
Tớnh chất kộo bỏm phụ thuộc vào tớnh chất mặt ủường và kết cấu của bộ phận di ủộng. đặc tớnh kộo bỏm thường ủược xõy dựng bằng thực nghiệm với cỏc thớ nghiệm bỏnh xe cho bộ phận di ủộng bỏnh hơi hoặc thớ nghiệm mấu bỏm cho cỏc bộ phận di ủộng xớch. Trong trường hợp của ủề tài luận văn, ủặc tớnh kộo bỏm ủược xõy dựng theo cỏc số liệu từ thớ nghiệm LHM cày ngầm.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuậtẦẦẦ.. ẦẦẦ 86 * Hệ số bỏm : à = Z bS bS r M .
Trong ủú: Mbs = MT . iC với mụ men MT ủo ủược trờn trục sơ cấp hộp số. Z là phản lực thẳng ủứng lờn dải xớch gồm cả phần trọng lượng bản thõn mỏy kộo và thành phần thẳng ủứng của lực cản cày Pcz .
rbS Ờ là bỏn kớnh ủường trũn chia trờn bỏnh sao chủ ủộng. * Hệ số kộo: k =
Z Pcx
Trong ủú: Pcx Ờ là thành phần nằm ngang của lực cản cày ủược tớnh qua tớn hiệu ủo trờn cỏc thanh treo và ỏp suất dẫn trong xy lanh thuỷ lực.
* Hệ số lăn : ρ =
Z Pl
= à Ờ k * độ trượt của dải xớch δ = 1 -
t
V V
ủược tớnh ra từ cỏc tớn hiệu ủo vận tốc thực tế của LHM (V) và tốc ủộ quay bỏnh sao chủ ủộng (nbS), ta cú:
30 . . bs bs t n r V π =
Trờn cơ sở số liệu Msc, Pcz, Pcx, V, nbs từ cỏc phương ỏn thớ nghiệm ủó ủược xử lý trong phần mềm Dasylab, thay số vào cỏc cụng thức tớnh à, ρ, k với δ ủó trỡnh bày trong mục 2.3..2 chương 2, chuyển sang phần mềm Excel, ta xỏc ủịnh ủược cỏc giỏ trị của à, ρ, k theo δ như bảng 4.4 phụ lục 3.
đặc tớnh kộo bỏm của dải xớch mỏy kộo Komatsu D65A-8 ủược trỡnh bày trờn hỡnh 3.32 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 à,κ,ρ à κ ρ à, ρ, К à К ρ
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuậtẦẦẦ.. ẦẦẦ 87
Hỡnh 3.32. đường ủặc tớnh kộo bỏm của dải xớch mỏy kộo Komatsu D65A-8
Cú thể nhận thấy rằng, ủiểm cú ủộ trượt δ = 0 trờn ủồ thị tương ủối ủỳng với ủịnh nghĩa về ủiểm 0 về ủộ trượt của Steinkampf [26],[27] cú nghĩa là ủiểm δ = 0 nằm ở khoảng giữa ủiểm cặt trục hoành của hai ủường cong à = f (δ ) và k = f (δ ) . Giỏ trị lớn nhất của hệ số bỏm à là khoảng 0,97 tại ủộ trượt 62 %. đối với mỏy kộo xớch giỏ trị này cú thể ủược ủỏnh giỏ là thấp, tuy nhiờn cũng cần biết rằng mặt ủường chạy khi thớ nghiệm là nền ủất ủồi mới dọn thực bỡ và cú bề mặt tương ủối tơi xốp làm giảm khả năng bỏm của bộ phận di ủộng xớch. Cựng với ủặc tớnh biến mụ cú thể sử dụng ủặc tớnh kộo bỏm ủó xõy dựng ủể thành lập cỏc LHM với mỏy kộo Komatsu D65A-8 hoặc cỏc loại mỏy kộo cú cựng loại bộ phận di ủộng hoặc làm cơ sở khoa học ủể nghiờn cứu cải thiện tớnh chất hoạt ủộng và tối ưu hoỏ LHM trong lĩnh vực cơ giới hoỏ nụng lõm nghiệp.
Từ ủặc tớnh kộo bỏm cú thể xỏc ủịnh ủược hiệu xuất của bộ phận di ủộng: l η = bs N NK = t l CX CX V Z P Z P V Z P ). ( . + = ρ + k k .( 1 - δ ) (3.12)
Cỏc ủường cong à = f (δ ), k = f (δ ) và ρ = f (δ ) cú thể hồi quy toỏn học theo cỏc dạng hàm số thớch hợp và thuận tiện cho cỏc mụ hỡnh toỏn về LHM.
à = - 2,2253.δ2 + 2,674.δ + 0,1443 (3.13) k = - 1,8882.δ2 + 2,636.δ - 0,094 (3.14)
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuậtẦẦẦ.. ẦẦẦ 88 3.2.3. XÂY DỰNG đẶC TÍNH KẫO CỦA MÁY KẫO KOMATSU D65A-8
đặc tớnh kộo của mỏy kộo cú thể dược xõy dựng bằng lý thuyết hay thực nghiệm ủể ủưa thụng tin về khả năng phỏt huy cụng suất kộo cũng như tớnh kinh tế của mỏy kộo. đặc tớnh kộo thực nghiệm thường ủược xõy dựng theo cỏc phương phỏp trờn chuẩn trong cỏc ủiều kiện ủiển hỡnh. Trong ủiều kiện của ủề tài luận văn, chỳng tụi khụng thực hiện cỏc thớ nghiệm theo phương phỏp khảo nghiệm kộo tiờu chuẩn mà sử dụng cỏc số liệu ủo từ cỏc thớ nghiệm nghiờn cứu về LHM cày ngầm với mỏy kộo Komatsu D65A-8. Do ủú ủặc tớnh kộo ủược xõy dựng dưới ủõy chỉ mang ý nghĩa giới thiệu về khả năng của mỏy kộo Komatsu D65A-8 khi làm việc trờn ủất rừng trồng ở miền Bắc Việt Nam.
Cỏc số liệu cơ bản ủể xõy dựng ủặc tớnh kộo của mỏy kộo Komatsu D65A-8 ủược lấy và xử lý như sau:
* Lực kộo của mỏy kộo ủược lấy theo thành phần Pcx của lực cản cày ngầm, ủược tổng hợp ủồng bộ từ cỏc thành phần tớn hiệu ủo lực trờn cỏc thanh treo và ỏp suất dẫn trong xy lanh thuỷ lực, trực tiếp nhờ phần mềm Dasylab.
* Thay ủổi lực kộo của mỏy kộo ủược thực hiện bằng cỏch thay ủổi số thõn cày và ủộ sõu cày.
* Vận tốc thực tế của mỏy kộo ủược lấy trực tiếp từ tớn hiệu ủo vận tốc bằng sensor V1.
* độ trượt của bộ phận di ủộng mỏy kộo ủược tớnh toỏn trực tiếp trong phần mền Dasylab từ cỏc tớn hiệu ủo vận tốc bằng sensor V1 và tốc ủộ quay bỏnh sao chủ ủộng bằng sensor từ.
Thực hiện việc tớnh toỏn theo cụng thức(2-42), xử lý kết quả trong phần mềm Dasylab 7.0, chuyển sang phần mềm ứng dụng Excel thu ủược kết quả sự phụ thuộc giữa NT- Pcx như bảng 5.PL3 phụ lục 3
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuậtẦẦẦ.. ẦẦẦ 89
Kết quả xõy dựng ủặc tớnh kộo của mỏy kộo Komatsu D65A-8 ủược trỡnh bày trờn hỡnh 3.33
Hỡnh 3.33. đường ủặc tớnh kộo của mỏy kộo Komatsu D65A-8
Cụng suất kộo lớn nhất ủạt ủược khoảng 65 KW tại số truyền 2 , tại lực kộo khoảng 90 KN, sử dụng 56,7% cụng suất ủịnh mức của ủộng cơ ( Ne = 116kw). Như ủó phõn tớch ủặc tớnh kộo bỏm của dải xớch và ủặc tớnh biến mụ thuỷ ủộng, ủối với mỏy kộo xớch giỏ trị này cú thể ủược ủỏnh giỏ là khụng cao, tuy nhiờn cũng cần biết rằng mặt ủường chạy khi thớ nghiệm là nền ủất ủồi mới dọn thực bỡ và cú bề mặt tương ủối tơi xốp làm giảm khả năng bỏm của bộ phận di ủộng xớch dẫn ủến làm giảm khả năng kộo của mỏy kộo.
0 10 20 30 40 50 60 70 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180Pcx (KN) NT (Kw) Ν1 Ν2 Ν3 δ NT(kw) NT1 NT2 NT3 δ 0,2 0,4 0,6 0,8 0 δ
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuậtẦẦẦ.. ẦẦẦ 90
KẾT LUẬN VÀ đỀ NGHỊ
Kết luận:
1. Trờn cơ sở phõn tớch lý thuyết về sự tỏc ủộng qua lại của mỏy kộo - mỏy cày - ủất canh tỏc lõm nghiệp ủó ủịnh hướng về phương phỏp cho nghiờn cứu thực nghiệm ủể xõy dựng cỏc ủặc tớnh kộo bỏm của mỏy kộo Komatsu D65A-8.
2. đó xỏc ủịnh phương phỏp, thiết bị và tiến hành ủo mụ men xoắn trờn trục sơ cấp hộp số của mỏy kộo Komatsu D65A-8. Kết quả ủo ủảm bảo ủộ tin cậy, ủộ chớnh xỏc và ủược hiển thị thuận tiện cho việc nghiờn cứu tiếp theo. đõy là một phộp ủo khú và chưa từng ủược thực hiện trong nước bởi vỡ cỏc phần tử truyền lực của mỏy kộo Komatsu D65A- 8 ủược bố trớ rất gọn và kớn, rất ớt khụng gian ủể bố trớ cảm biến và truyền tớn hiệu ủo.
3. đó xõy dựng ủược ủặc tớnh biến mụ và ủặc tớnh biến mụ - hộp số của mỏy kộo Komatsu D65A-8 bằng thực nghiệm. Cỏc ủường ủặc tớnh xõy dựng ủược cú thể ủược sử dụng như là cỏc ủặc tớnh ủộng lực lấy tại trục biến mụ hoặc tại trục bỏnh sao chủ ủộng của mỏy kộo ủể làm cơ sở cho