Xu hướng thiết kế cỏc loại mỏy thu hoạch trong nụng nghiệp hiện nay là mỏy cú khả năng thực hiện ủồng thời nhiều chức năng, do ủú ủể truyền ủộng nhiều nhỏnh cho cỏc bộ phận làm việc cần lựa chọn kết cấu hệ thống thuỷ lực hợp lý. Cỏc phần tử cấu trỳc thuỷ lực tiờu chuẩn hoỏ cú thể lựa chọn trờn thi trường ủể thiết kế hệ thống thuỷ lực theo 3 sơủồ cấu trỳc cơ bản sau: 2 1 3 4 6 5
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 68
* Sơ ủồ ủồ mạch thuỷ lực cú ỏp suất hệ thống khụng ủổi: ðặc ủiểm của hệ thống này là, một nguồn ỏp suất cung cấp lưu lượng cho nhiều bộ mắc song song mà khụng xuất hiện ảnh hưởng lẫn nhau của phụ tải. Bơm dầu cựng với bộ phận ủiều khiển cần cung cấp cho cỏc phụ tải lưu lượng dầu tương ứng theo yờu cầu.
Sơ ủồ kết nối phụ tải vào mạch thuỷ lực cú ỏp suất khụng ủổi ủược biểu diễn trờn hỡnh 2.30.
Hỡnh 2.30: Mạch thuỷ lực cú ỏp suất hệ thống khụng ủổi
Thớ dụ, trờn bộ truyền 1 dưới tỏc ủộng của tớn hiệu vào xc1 (tỏc ủộng van hoặc nhiễu tải trọng) làm thay ủổi trạng thỏi truyển ủộng xa, tạo nờn một sự thay ủổi lưu lượng QA1, dẫn ủến một ủộ lệch giữa lưu lượng hiện tại và lưu lượng yờu cầu. Giả thiết rằng QA1 nhỏủi dẫn ủến QS>0, làm tăng ỏp suất hệ thống PDQ. Tốc ủộ tăng ỏp suất phụ thuộc vào giỏ trị số dung khỏng thuỷ lực của hệ thống Ch. ðể sự gia tăng ỏp suất khụng ảnh hưởng ủỏng kể ủến cỏc phụ tải khỏc, lưu lượng QDQ từ bơm cần ủược ủiều khiển trở vềủể giảm nhanh ủộ lệch lưu lượng (Qs →0). Nhờ hệ thống ủiều chỉnh như vậy cú thể giữổn ủịnh trạng thỏi chuyển ủộng của mỗi phụ tải.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 69
* Sơ ủồ mạch thuỷ lực cú ỏp suất thay ủổi ( Load – Sensing – System, LS.System).
ðặc ủiểm của hệ thống LS là, bơm dầu luụn cấp một lưu lượng theo yờu cầu của phụ tải ở một mức ỏp suất cho trước của phụ tải cú ỏp suất tối thiểu theo yờu cầu cao nhất hiện tại. Trờn hỡnh 2.31 giới thiệu sơủồ kết cấu nối phụ tải trờn hệ thống LS
Hỡnh 2.31: Mạch thuỷ lực cú ỏp suất thay ủổi
Sự khỏc nhau cơ bản so với hệ thống ỏp suất khụng ủổi là, khụng phải ỏp suất hệ thống PDQ mà là ủộ lệch ỏp suất (PDQ – PLmax) ủiều khiển lưu lượng bơm.
* Sơủồ mạch thuỷ lực cú nguồn lưu lượng
Cấu trỳc tiờu biểu của mạch nguồn lưu lượng là, bơm cung cấp một nguồn lưu lượng gần như ủộc lập với ỏp suất hệ thống. Áp suất tạo ra ủể khắc phục lực và mụ men cản trong hệ thống phụ thuộc vào sức cản thuỷ lực trong ủường ống và của phụ tải. ðểủiều khiển chuyển ủộng của phụ tải cú thể sự dụng phương phỏp ủiều khiển thể tớch làm việc và ủiều khiển tiết lưu (hỡnh 2.32).
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 70
Hỡnh 2.32: Sơủồ cấu trỳc mạch thuỷ lực cú nguồn lưu lượng
a - ủiều khiển thể tớch làm việc mạch hở; b -ủiều khiển thể tớch làm việc mạch kớn; c - ủiều khiển rónh vũng
Nhược ủiểm chớnh của mạch nguồn lưu lượng là bơm chỉ cú thể cung cấp cho một phụ tải, nờn thường ủược ứng dụng cho cỏc bộ phận truyền ủộng chớnh, cú cụng suất ra lớn ( thớ dụ truyền lực di ủộng cho mỏy tự hành).
Nhận xột: Mạch nguồn lưu lượng cú thể sử dụng trờn mỏy thu hoạch nụng nghiệp tự hành trong trường hợp chỉủể truyền ủộng thuỷ lực cho một bộ phận cắt hoặc ủể truyền ủộng di ủộng.
- Khi thiết kế mỏy thu hoạch mớa liờn hợp nhiều chức năng nờn chọn hệ thống thuỷ lực cú ỏp suất khụng ủổi hoặc hệ thống LS.
- Hệ thống LS là một hệ thống truyền ủộng thuỷ lực rất linh ủộng, ớt hao tổn năng lượng, hoạt ủộng ổn ủịnh với nhiều phụ tải khỏc nhau, tuy nhiờn rất phức tạp nờn cú chi phớ kết cấu lớn chưa phự hợp với ủiều kiện Việt Nam.
- Hệ thống thuỷ lực cú ỏp suất khụng ủổi cú kết cấu ủơn giản, ủộ chớnh xỏc ủiều chỉnh chấp nhận ủược và do giỏ cả cỏc phần tử thuỷ lực hợp lý, nờn cú thể ứng dụng ủể thiết kết hệ thống thuỷ lực trờn cỏc mỏy thu hoạch trong nụng nghiệp ở Việt Nam.
2.4.4 Cỏc phương ỏn ủiều chỉnh tần số quay trờn hệ thống thuỷ lực cú ỏp suất khụng ủổi.
ðiều chỉnh tần số quay trền ủộng thuỷ lực trong hệ thống cú ỏp suất khụng ủổi cú thể thực hiện theo hai phương ỏn cơ bản.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 71
* ðiều khiển lưu lượng cung cấp từ bơm tương ứng với biến ủộng tải trọng ( sơủồủiều chỉnh hỡnh 2.30b).
ðiều khiển lưu lượng thụng qua thể tớch làm việc của ủộng cơ thuỷ lực ( ủiều khiển thứ cấp)
Phương ỏn d khụng dựng ủược cho mỏy thu hoạch mớa ( truyền lực ủộng cơ ủốt trong). Phương ỏn c ủơn giản song lại cho hao tổn cụng suất lớn. Phương ỏn a cú chất lượng ủiều chỉnh tốt, ớt hao tổn song cần trang bị bơm ủiều khiển ủược thể tớch làm việc, ủắt tiền. Phương ỏn b là phương ỏn ủiều chỉnh hai ủiểm dễ thiết kết hệ thống ủiều chỉnh số theo phương phỏp ủiều chỉnh xung.
Hỡnh 2.33: Cỏc phương ỏn ủiều khiển lưu lượng cơ bản
a - ủiều khiển trực tiếp thể tớch làm việc của bơm; b - ủiều khiển ủúng ngắt bơm;
c- ủiều khiển van giới hạn ỏp suất; d - ủiều khiển tần số quay ủộng cơủiện;
Như vậy, tuỳ theo khả năng ủầu tư cú thể lựa chọn 1 trong 3 phương ỏn trờn ủểủiều chỉnh tần số quay bộ phận cắt.
Phương phỏp ủiều chỉnh thứ cấp cú thể sử dụng ủểủiều chỉnh riờng rẽ tần số quay của từng bộ truyền nhờ thay ủổi thể tớch làm việc và do ủú thay ủổi lưu lượng của ủộng cơ thuỷ lực truyền ủộng cho bộ phận cắt (hỡnh 2.34)
M
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 72
Hỡnh 2.34: ðiều chỉnh tần số quay thứ cấp
Tuy cú chất lượng ủiều chỉnh tốt, song cần chi phớ ủầu tư lớn cho cỏc phần tử thuỷ lực ủắt tiền như van tỷ lệ, cỏc bộ chuyển ủổi cơ, ủiện và cỏc cảm biến. Sơủồủiều chỉnh này cú thể sử dụng cho cỏc mỏy thu hoạch phức tạp cú yờu cầu ủộ chớnh xỏc cao.
- Do biến ủộng mụ men cản khi cắt dẫn ủến biến ủộng tần số quay ủĩa dao, là nguyờn nhõn làm giảm chất lượng quỏ trỡnh cắt. Như vậy cần phải ủiều chỉnh tần số quay, giữổn ủịnh tần số quay ở cỏc giỏ trị yờu cầu.
- Khi thiết kế hệ thống thuỷ lực trờn mỏy thu hoạch cần lựa chọn cấu trỳc hệ thống và phương phỏp thay ủổi lưu lượng theo cỏc tiờu chớ: Chất lượng ủiều chỉnh và hiệu quả kinh tế hợp lý, kết cấu hệ thống ủơn giản, cỏc linh kiện dễ tỡm trờn thị trường Việt Nam và giỏ cả chấp nhận ủược.
J Tq s U s MC P T
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 73
CHƯƠNG III: KHẢO SÁT ðỘNG LỰC HỌC BỘ PHẬN LÀM VIỆC CHỊU TẢI TRỌNG BIẾN ðỘNG MẠNH
Trờn liờn hợp mỏy nụng nghiệp hiện nay, tuỳ thuộc vào cụng dụng và nhiệm vụ của từng mỏy sẽ cú những kiểu dỏng thiết kế khỏc nhau về những bộ phận làm việc, trong số những bộ phận ủú thụng thường cỏc bộ phận chuyển ủộng quay sẽ là những bộ phận chịu tải trọng nặng nhất, vớ dụ: guồng quay mỏy ủập lỳa, bộ phận tỏch hạt của mỏy thu hoạch ngụ, dao cắt của mỏy cắt lỳa, cắt cỏ, cắt cõy ngụ, cõy sắn hay nặng hơn nữa là cắt gốc mớa...thụng thường trong cỏc bộ phận làm việc chuyển ủộng quay kể trờn thỡ bộ phận cắt cõy là bộ phận sẽ cú sự biến ủổi về vận tốc nhiều nhất do cú sự thay ủổi liờn tục của mụmen cản, do kớch thước của từng cõy, mật ủộ cõy là khụng ủều nờn mụmen cản tỏc dụng lờn lưỡi cắt cũng là khỏch nhau. Theo cỏc kết quả nghiờn cứu trước kia, mỗi loại cõy cú một vận tốc cắt nằm trong khoảng xỏc ủịnh, nếu mụmen cản biến ủộng làm vận tốc cắt nhỏ hơn giới hạn cho phộp dẫn ủến chất lượng cắt khụng ủược ủảm bảo. Chớnh vỡ vậy cần tỡm ra những biện phỏp ổn ủịnh tốc ủộ của cỏc bộ phận chuyển ủộng quay một cỏch hợp lý với ủiều kiện thực tế nhằm tăng hiệu suất làm việc của liờn hợp mỏy, cải thiện chất lượng sản phẩm thu hoạch.
3.1 Xõy dựng hệ thống truyền ủộng thuỷ lực cho bộ phận làm việc chuyển ủộng quay
ðối với cỏc bộ phận chuyển ủộng quay núi chung, trục của bộ phận chuyển ủộng quay thụng thường sẽ nối với trục của một ủộng cơ thuỷ lực, cú thể ủồng trục hoặc thụng qua khớp nối. Tốc ủộ quay của ủộng cơ thuỷ lực phụ thuộc vào lượng dầu ủược cung cấp từ bơm thuỷ lực, căn cứ vào bộ phận làm việc mà ta cú thể chọn loại bơm và ủộng cơ cú cỏc thụng số kỹ thuật phự hợp (tốc ủộ của bộ phận cắt lỳa, cắt mớa, ủập lỳa...sẽ là khỏc
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 74
nhau). Trờn cơ sở ủú chỳng ta cú thể ủưa ra một sơ ủồ cơ bản của một mạch ủiều khiển tốc ủộ của cỏc bộ phận chuyển ủộng quay bằng thuỷ lực như sau:
Hỡnh 3.1: Hệ thống truyền ủộng thuỷ lực cho bộ phận chuyển ủộng quay
1 – bơm; 2 – van giới hạn ỏp suất; 3 – van tiết lưu; 4 – van phõn phối; 5 - ủộng cơ; 6 - bộ phận cắt; 7 - ủồng hồ ủo ỏp suất
Hệ thống thuỷ lực ủược hoạt ủộng nhờ một bơm thuỷ lực, khi bơm hoạt ủộng dầu ủược ủưa từ bơm qua ủường ống dẫn dầu ủến van 4/3, dầu tiếp tục ủược ủưa ủến ủộng cơ thuỷ lực làm ủộng cơ quay, bộ phận quay làm việc, lượng dầu ra từ bơm ủược ủưa về thựng. Khi ủộng cơ bị quỏ tải ỏp suất dầu lớn hơn ỏp suất lũ xo van an tàn khi ủú van an toàn mở dầu ủược ủưa chở về thựng.Van tiết lưu 3 ủiều chỉnh lượng dầu cung cấp lờn ủộng cơ thuỷ lực ủể cú thể thay ủổi tốc ủộ quay của ủộng cơ thuỷ lực trong giới hạn cho phộp. 1 2 3 4 5 6 7
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 75
3.2 Khảo sỏt ủộng lực học hệ thống truyền ủộng thuỷ lực cho một số bộ
phận chuyển ủộng quay thường gặp trong cỏc mỏy nụng nghiệp.
Trờn cỏc liờn hợp mỏy nụng nghiệp ở nước ta hiện nay, thụng thường bố trớ hệ thống thuỷ lực trong việc ủiều khiển tốc ủộ cho cỏc bộ phận chuyển ủộng quay vỡ ủõy là bộ phận chịu tải trọng thay ủổi nhiều và khụng ủều. Tuỳ vào ủặc thự cụng việc, mỗi mỏy sẽ cú một nhiệm vụ khỏc nhau, cũng cú nghĩa tải trọng tỏc dụng lờn cỏc bộ phận chuyển ủộng quay là khỏc nhau, Vớ dụ: cựng là bộ phận cắt nhưng tải trọng tỏc dụng lờn lưỡi cắt của mắy cắt cỏ, cắt lỳa sẽ khỏc rất nhiều tải trọng tỏc dụng lờn lưỡi cắt của mỏy cắt sắn hay cắt mớa...tất cả phải ủảm bảo chất lượng vết cắt phải tốt hay cú nghĩa là trục dao phải cú tốc ủộ quay ổn ủịnh khi mụ men cản tỏc dụng lờn dao cú sự thay ủổi nằm trong giới hạn cho phộp. Cú rất nhiều yếu tố sẽảnh hưởng ủến ủộ ổn ủịnh của vận tốc gúc, những yếu tố ủú là yếu tố nào, mức ủộảnh hưởng ra sao, tụi tiến hành khảo sỏt ủối với bộ phận cắt của mỏy cắt lỳa và mỏy cắt mớa, hai loại cõy ủặc trưng trong nụng nghiệp cú tải trọng tỏc dụng lờn lưỡi cắt là khỏc hẳn nhau ủể từ ủú cú thể ủưa ra những ủỏnh giỏ tổng quỏt với cỏc bộ phận chuyển ủộng quay khỏc.
Khi khảo sỏt lý thuyết quỏ trỡnh cắt mớa, cắt lỳa.. ủều dựa trờn giả thiết số vũng quay khụng ủổi của ủĩa và cú giỏ trịở những chế ủộ ổn ủịnh xỏc lập. Khả năng tồn tại ở những chế ủộ ủú trong những ủiều kiện làm việc cụ thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố: mụ men quỏn tớnh của ủĩa dao, ủặc tớnh tải trọng ngoài, tớnh chất của bộ truyền ủộng và khả năng ủỏp ứng của nguồn ủộng lực. Với một tải trọng cụ thể sẽ gõy ra một mức ủộ dao ủộng vận tốc gúc của ủĩa dao và của ủộng cơ thuỷ lực, chớnh ủiều ủú sẽ ảnh hưởng ủến chất lượng làm việc của hệ thống. Tuỳ thuộc vào tớnh chất của mỗi cõy cú ủộ cứng, ủộ dai khỏc nhau nờn mụ men cản tỏc dụng lờn lưỡi
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 76
cắt cũng là khỏc nhau. Trong nội dung của phần này sẽ tập trung khảo sỏt ảnh hưởng của cỏc yếu tố như: mụmen cản, mụmen quỏn tớnh, cỏch bố trớ ủường ống dẫn dầu từ bơm tới ủộng cơ...cú ảnh hưởng ủến vận tốc cắt của cõy mớa (một loại cõy cú ủộ dao ủộng về mụ men cản tương ủối lớn)... như thế nào ủể từủú ủưa ra những phương ỏn ổn ủịnh vận tốc cắt cho phự hợp với từng loại cõy, ủảm bảo nõng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
3.2.1 Lựa chọn, tớnh toỏn cỏc bộ phận cho mỏy cắt mớa
3.2.1.1 Lựa chọn hệ thống thuỷ lực cho mỏy cắt mớa:
ðể bộ phận cắt hoạt ủộng ủạt yờu cầu:
- Nhỏt cắt khụng gõy xước cõy mớa (gồm gốc và ngọn)
- ðảm bảo cắt khụng bị sút
- ðảm bảo lực cắt khụng thay ủổi khi mật ủộ mớa khụng ủồng ủều
- ðảm bảo an toàn cho hệ thống thủy lực và dao cắt khi quỏ tải. Chớnh vỡ vậy, bộ phận cắt gốc và ngọn là ủộc lập. Bờn cạnh ủú lực cản cắt của gốc và ngọn là khỏc nhau. chỳng tụi ủề xuất cỏc phương ỏn cho hệ thống thuỷ lực (hỡmh 3.2).
ðể thiết kế ủược một hệ thống truyền ủộng thuỷ lực cho bộ phận chặt mớa trờn một mỏy thu hoạch mớa tự hành bất kỳ cần nhiều thụng tin như kết cấu mỏy ủộng lực, cụng nghệ thu hoạch cũng như việc bố trớ tổng thể nhỏnh truyền ủộng. Cỏc thụng số của dao cắt, tốc ủộ mỏy ủó ủược tớnh toỏn trước.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 77