hộp giảm tốc; 2 khung chính; 3 bánh xe thí nghiệm; 4 hộp chất tải; 5 bánh xe kéo theo; 6 trục bánh xe; 7 truyền động xích

M A= C n

1- hộp giảm tốc; 2 khung chính; 3 bánh xe thí nghiệm; 4 hộp chất tải; 5 bánh xe kéo theo; 6 trục bánh xe; 7 truyền động xích

tải; 5 - bánh xe kéo theo; 6 - trục bánh xe; 7 - truyền động xích

1 _{2 3} ⁴

5

6

7 8 8

Hình 3.13 Khung chính

Khung treo đ−ợc thể hiện trên hình 3.14

Hình 3.14 Khung treo

Hình 3.15 Trục lắp bánh xe khảo nghiệm

Các kích th−ớc của trục lắp bánh xe khảo nghiệm cho trong phần phụ lục Bánh xe kéo theo có kết cấu nh− hình vẽ 3.16 sau:

Hình3.16 Bánh xe kéo theo

Sau khi chế tạo các cụm chi tiết của khung chính, khung treo, lựa chọn hộp giảm tốc và sử dụng truyền động xích cho bánh xe, chúng tôi tiến hành lắp ráp khung với bánh xe thí nghiệm và liên kết với máy kéo MTZ – 80. Toàn bộ thiết bị đã lắp ráp đ−ợc thể hiện trên ảnh của hình 3.17.

Hình 3.17 Cụm bánh xe thí nghiệm đ−ợc lắp trên khung Kết luận ch−ơng 3

Từ kết quả đạt đ−ợc của ch−ơng 3 ta có kết luận sau:

- Các thông số tính toán và lựa chọn bánh phụ của bánh xe kết hợp cho máy kéo BS - 12 là phù hợp. Máy kéo khi di chuyển và làm việc ổn định không bị rung, lắc, các mấu bám khi di chuyển trên đ−ờng đá sỏi không bị cong vênh. Quá trình tháo và lắp bánh xe kết hợp rất thuận lợi và nhẹ nhàng.

- Thông qua quá trình lắp ráp bộ bánh xe kết hợp và cho làm việc trên đồng ruộng liên hợp máy kéo nhỏ BS - 12 với kết quả sơ bộ cho thấy khả năng làm việc của bánh phụ là khá tốt. Điều khiển khi di chuyển và làm việc nhẹ nhàng và ổn định.

- Thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh khung để phục vụ cho việc khảo nghiệm xác định đặc tính kéo bám của bánh xe kết hợp cho các máy kéo nhỏ hai bánh. Thiết bị đã thử nghiệm tại chỗ cho thấy truyền động từ trục thu công suất máy kéo MTZ - 80 qua truyền lực các đăng và truyền động xích đến trục bánh xe quay đều không bị giật cục, bánh xe quay ổn định.

Ch−ơng 4

Thí nghiệm và kết quả thí nghiệm xác định đặc tính kéo bám của bánh xe kết hợp

4.1. Mục đích

Với bộ bánh xe kết hợp của liên hợp máy kéo BS - 12 đã thiết kế và chế tạo đ−ợc và đã cho làm việc trực tiếp trên đồng ruộng có độ ẩm cao thụôc xã Tam Hợp huyện Bình Xuyên tỉnh Vĩnh Phúc với kết quả khả quan. Để có đ−ợc đặc tính kéo bám của bánh xe thiết kế làm cơ sở cho việc thiết kế định cỡ máy kéo nhỏ cũng nh− tính toán thành lập liên hợp máy, phân tích khảo sát quá trình động lực học khi máy kéo làm việc trên loại đất cụ thể thì cần phải xây dựng đ−ợc đ−ờng đặc tính kéo bám của bánh xe trên loại đất đó với tải trọng tác dụng lên bánh xe khác nhau.

4.2. Ph−ơng pháp và sơ đồ tổng thể chuỗi đo thí nghiệm

Chúng tôi sử dụng ph−ơng pháp nghiên cứu thực nghiệm, sử dụng các thiết bị đo hiện đại với sự trợ giúp của máy tính và phần mềm Dasylab 7.0.

Quá trình thiết kế và chế tạo khung thí nghiệm bánh xe đã đ−ợc trình bày ở mục 3.3 của ch−ơng 3. Các bản vẽ chi tiết đ−ợc trình bầy ở phần phụ lục.

Thiết bị khung thí nghiệm bánh xe đ−ợc lắp vào cơ cấu treo sau của máy kéo. Mô men chủ động của bánh xe thí nghiệm nhận đ−ợc từ trục thu công suất của máy kéo qua truyền động các đăng và hộp giảm tốc lắp trên khung bánh xe. Tải trọng đẩy của bánh xe đ−ợc tạo ra nhờ lực cản chuyển động của máy kéo và có thể điều chỉnh đ−ợc thông qua việc thay đổi vận tốc chuyển động của máy kéo thứ hai kéo. Tải trọng pháp tuyến tác dụng lên bánh xe thí nghiệm đ−ợc thay đổi nhờ việc chất tải lên hộp 4. Sơ đồ chuỗi đo đ−ợc biểu diễn trên hình 4.1.

Các thông số cần đo trong quá trình thí nghiệm là:

Hình 4.1 Sơ đồ chuỗi đo

Mω

ω

ω

A

D

- Mô men xoắn trên trục bánh xe M_X trên cơ sở đó xác định đ−ợc lực kéo tiếp tuyến của bánh xe chủ động P_K, dựa vào tải trọng thẳng đứng tác động lên bánh xe Z_K ta xác định đ−ợc hệ số bám của bánh xe kết hợp à.

- Đo độ tr−ợt của bánh xe: đồng thời với các giá trị của hệ số bám à , qua các đầu đo tốc độ góc của bánh xe thí nghiệm và bánh xe kéo theo, tính toán đ−ợc độ tr−ợt t−ơng ứng của bánh xe δ.

4.3. Liên kết các thiết bị thí nghiệm

Bánh xe thí nghiệm đ−ợc lắp trên khung và liên kết với máy kéo đ−ợc chỉ ra trên hình 4.2 sau:

Hình 4.2 Khung và bánh xe thí nghiệm liên kết với máy kéo

Cụm bánh xe phối hợp đ−ợc lắp trên trục có dán tenzo và quay trên hai ổ đỡ bi tự lựa. Trục + bánh xe thí nghiệm lắp trong khung và nhận truyền động quay từ trục thu công suất máy kéo MTZ 80L qua truyền động các đăng, hộp giảm tốc và truyền động xích. Định cỡ số vòng quay trục thu công suất qua việc định vị tay ga ở các vị trí khác nhau. Trên khung có thiết kế hộp chất tải để có thể thay đổi tải trọng lên trục bánh xe khi thí nghiệm với các mức tải khác nhau. Để xác định đ−ợc vận tốc chuyển động lý thuyết nhờ có bánh xe kéo theo, qua cơ cấu lò xo bánh xe kéo theo luôn có xu h−ớng tiếp xúc và lăn đều trên mặt đồng.

Để xác định đ−ợc mô men xoắn của bánh xe thí nghiệm chúng tôi sử dụng ph−ơng pháp đo tenzo. Tenzo đ−ợc dán giữa đĩa xích trên trục và moay ơ bánh xe thí nghiệm qua đầu nối vào bộ phát tín hiệu lắp ngay đầu trục bánh xe. Vận tốc góc các bánh xe đ−ợc đo nhờ các đầu đo quang lắp đối diện các phần tử cảm quang dán trên bánh xe.

Tín hiệu mô men quay của bánh xe cần đo, đ−ợc nhận và phát bởi bộ phát tín hiệu (hình 4.3).

Hình 4.3 Liên kết bộ phận thu phát tín hiệu khảo nghiệm cụm bánh xe

Tín hiệu này đ−ợc nhận qua bộ thu đặt trên cabin cùng các tín hiệu vận tốc góc bánh xe chủ động, bánh xe kéo theo qua bộ khuếch đại và các chuyển đổi A/D vào máy tính sách tay. Để cung cấp nguồn điện 220V cho máy tính trong khi thí nghiệm ngoài đồng, nhờ máy phát điện chuyên dùng lắp trên cabin máy kéo (hình 4.4)

Hình 4.4 Trang bị thí nghiệm đặt trên ca bin máy kéo MTZ – 80

Để có thể thay đổi đ−ợc các tải trọng đẩy của bánh xe, chúng tôi sử dụng máy kéo MTZ - 80 thứ hai kéo máy kéo thứ nhất cùng khung và bánh xe thí nghiệm qua dây kéo và có lắp lực kế ở giữa để cho phép ta có thể định cỡ sơ bộ tải trọng đẩy bánh xe thí nghiệm.

Sự liên kết giữa hai máy kéo với khung + bánh xe thí nghiệm đ−ợc giới thiệu ở trên hình 4.5. Máy kéo thứ hai kéo máy kéo thứ nhất có lắp khung thí nghiệm bánh xe qua dây kéo và lực kế.

Hình 4.5 Liên kết bánh xe thí nghiệm với máy kéo

4.4. Xây dựng module thí nghiệm

Để có thể nhận đ−ợc các kết quả của quá trình đo d−ới dạng bảng số liệu hoặc đồ thị một cách chính xác và kịp thời. Ta cần phải xây dựng các chuỗi đo – thực chất là liên kết các module cần thiết cho phép đo. Từ đó, máy tính với phần mềm sử lý Dasylab 7.0 sẽ cho các kết quả theo yêu cầu, sơ đồ liên kết các module của chuỗi đo khi thí nghiệm và chuỗi sử lý số liệu đ−ợc thiết lập có dạng nh− trên hình 4.6

Các module trong sơ đồ trên có chức năng nh− sau:

- Module A/D có chức năng lồng ghép giữa các kênh của Dasylab và các kênh nối vào t−ơng tự của phần cứng thu thập số liệu, chuyển các tín hiệu đo t−ơng tự thành tín hiệu số và gửi theo ch−ơng trình đến cửa ra của các module tiếp theo.

- Module Filter có chức năng lọc các tín hiệu tần số nhiễu để nâng cao chất l−ợng phép đo.

Hình 4.6 Sơ đồ kết nối các module trong ch−ơng trình đo và sử lý

- Module Fulse-Anal chức năng chuyển đổi tần số thành các xung vuông tiêu chuẩn.

- Module Scalling có chức năng tính toán giá trị đo với số liệu hiệu đính. - Module Read chức năng đọc các số liệu từ file.

- Module Formel chức năng tính toán, sử lý kết quả.

- Module Recorder có chức năng ghi và hiển thị kết quả d−ới dạng đồ thị. - Module Dig.Meter chức năng đọc các số liệu đo d−ới dạng số.

- Module Arverage có chức năng tính toán giá trị trung bình. - Các Module tính toán vận tốc, mô men, và độ tr−ợt

4.5. Hiệu chỉnh thiết bị đo

Tr−ớc khi thí nghiệm để đảm bảo kết quả chính xác chúng tôi tiến hành hiệu chỉnh thiết bị đo giá trị mô men xoắn trên trục bánh xe. Bánh xe đ−ợc cố định nhờ việc định vị bộ truyền động xích, sử dụng các quả cân với trọng l−ợng khác nhau, lần l−ợt treo lên vành bánh xe với khoảng cách R so với tâm trục bánh xe. T−ơng ứng với một mức tải của quả cân ta đ−ợc một giá trị điện áp, làm nhiều giá trị khác nhau ta xác định đ−ợc quan hệ giữa mô men và điện áp M_x = f(v). Quan hệ này tuân theo quan hệ bậc nhất và có thể biểu diễn theo đồ thị trên hình 4.7.

Với: M_X = A.x +b A = 64,445; b = 0,159 R² = 0,9976

Hình 4.7 Quan hệ giữa mô men và điện áp

4.6. Bố trí thí nghiệm 4.6.1. Điều kiện thí nghiệm

- Chuẩn bị ruộng thí nghiệm: chọn lô ruộng đất trồng lúa với kích th−ớc phù hợp (20 x60 mét). Tiến hành cắt rạ để gốc rạ phù hợp, xác định đo độ chặt nền ruộng theo thiết bị đo A€ LDSCOUT, máy đo độ ẩm đất M-300 với độ chính xác 1 % (do Mỹ chế tạo).

M_X

- Đối với máy kéo 1 và máy kéo 2 đ−ợc bảo d−ỡng trong tình trạng đảm bảo kỹ thuật tốt. Giá đỡ máy tính trên ca bin máy kéo đ−ợc gia cố chắc chắn và chuẩn bị sẵn sàng cho thí nghiệm.

Hình 4.8 Sử dụng thiết bị đo độ chặt của đất

4.6.2. Tiến hành thí nghiệm

- Tr−ớc khi thí nghiệm chúng tôi cho máy xuống ruộng chạy thử vài đ−ờng để kiểm tra mức độ đồng bộ các thiết bị, sau đó mới tiến hành đo trực tiếp.

- Để xác định giá trị bám cực đại của bánh xe trên nền ruộng thí nghiệm. Đầu tiên gài thu công suất của máy kéo số 1 và cố định tay ga ở mức số vòng quay đã định truớc. Sau đó cho máy kéo thứ hai kéo ở số truyền 2 kéo máy thứ nhất. Khi hai máy chạy ổn định ta chuyển nhanh tay số của máy thứ 2 về số 0 (máy kéo thứ nhất tay số cũng để ở số 0). Lúc này bánh xe thí nghiệm phải đẩy toàn bộ lực cản của máy kéo 1 đến khi bị tr−ợt hoàn toàn. T−ơng ứng giá trị đó có đ−ợc mô men xoắn cực đại và tính đ−ợc hệ số bám cực đại của bánh xe. Tiến hành làm nhiều lần và lấy giá trị trung bình ta có đ−ợc số liệu về hệ số bám cực đại của bánh xe trên lô ruộng thí nghiệm.

Việc đo giá trị mô men xoắn khi bánh xe thí nghiệm với lực đẩy và tải trọng lên bánh xe khác nhau trên lô ruộng khác nhau đ−ợc tiến hành với từng đ−ờng thí nghiệm. Các giá trị đ−ợc l−u trữ trực tiếp trong bộ nhớ máy tính d−ới dạng số liệu và đồ thị.

Các ph−ơng án thí nghiệm đ−ợc đặt ra nh− sau:

1 - Thí nghiệm trên nền ruộng có độ chặt nền và độ ẩm khác nhau.

2 - Mỗi ph−ơng án đ−ợc thực hiện nhiều đ−ờng thí nghiệm tại cánh đồng trồng lúa xã Đa Tốn huyện Gia Lâm TP Hà Nội.

Trên hình 4.8 là ảnh của khung đo + bánh xe kết hợp và máy kéo MTZ-80 khi thí nghiệm trên ruộng xác định mô men xoắn và độ tr−ợt của bánh xe.

Trên hình 4.9, 4.10 là ảnh màn hình máy tính của 1 đ−ờng thí nghiệm d−ới dạng đồ thị.

Hình 4.8 Thí nghiệm bánh xe trên ruộng

Hình 4.10. Màn hình khi thực hiện một đ−ờng thí nghiệm

Các đ−ờng trên hình 4.9 và 4.10 tính từ trên xuống là:

- Đồ thị 1 từ trên xuống là giá trị quá trình mô men xoắn theo thời gian trên trục bánh xe thí nghiệm.

- Đồ thị 2 là công suất tiêu thụ trên trục

- Đồ thị 3 là quá trình thay đổi của vận tốc góc của bánh xe thí nghiệm - Đồ thị 4 là quá trình thay đổi của vận tốc góc bánh xe kéo theo 4.7. Xây dựng ch−ơng trình hồi qui

Kết quả thí nghiệm thu đ−ợc là mô men xoắn, vận tốc góc ứng với thời gian thí nghiệm ở dạng đồ thị và số liệu. Bằng ph−ơng pháp sử lý thống kê xác định đ−ợc các giá trị mô men xoắn trung bình (M_Xtb) và vận tốc góc trung bình (ω_tb) ứng với thời gian thí nghiệm t(s) của các đ−ờng thí nghiệm. Trên một lô ruộng đ−ợc thí nghiệm với 35 ữ 40 đ−ờng thí nghiệm. Tập hợp các số liệu và hồi qui xác định mô hình toán theo yêu cầu luận văn thì sẽ có đ−ợc đồ thị biểu diễn quan hệ giữa hệ số bám và độ tr−ợt. Cụ thể các b−ớc tính nh− sau:

Xác định lực kéo tiếp tuyến P_k và độ tr−ợt của bánh xe theo công thức:

k r x M k P = (kG)

(%)100 100 1 1 1 2 2 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = r r ω ω δ

Trong đó: P_k - lực kéo tiếp tuyến ( kG);

M_x – mô men xoắn trung bình, chính là kỳ vọng toán của quá trình t−ơng ứng với thời gian thí nghiệm (kG.m);

r_k- bán kính động lực học của bánh xe thí nghiệm (m); δ- độ tr−ợt của bánh xe (%);

ω₁- vận tốc góc bánh xe thí nghiệm (rad/s); ω₂- vận tốc góc bánh xe kéo theo (rad/s); r₂- bán kính bánh xe kéo theo (m).

T−ơng ứng ta có hệ số bám của bánh xe với mặt ruộng là: à =

k z

k P

Z_k – phản lực đất tác dụng lên bánh xe theo ph−ơng thẳng đứng. ở đây chúng tôi chọn mô hình toán để hồi qui theo dạng sau:

à à (

)

e

−

=

1

Trong đó: à_max – hệ số bám cực đại cho từng loại đất và bánh xe ứng với độ tr−ợt 100 %; k – hệ số.

Ch−ơng trình đ−ợc tính toán và sử lý trên máy tính theo ngôn ngữ Pascan, hệ số k của hàm hồi qui đ−ợc xác định theo ph−ơng pháp bình ph−ơng bé nhất. Tính t−ơng thích của mô hình đ−ợc kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher. Ch−ơng trình tính toán hồi qui đ−ợc trình bầy ở phần phụ lục.

Kết quả của quá trình thí nghiệm và tính toán biểu diễn quan hệ giữa hệ số bám và độ tr−ợt à = f (δ) đ−ợc thể hiện bằng đồ thị trên hình 4.11 và 4.12.

Ph−ơng án 1: Thí nghiệm trên ruộng 1 với mức áp suất lốp định mức là ;

2,0 kG/cm² cùng trọng l−ợng bám là G_n = 210 kg. Nền ruộng có độ ẩm 32 % và độ chặt ở các độ sâu nền là: Ruộng 1 Độ sâu a (cm) Độ chặt (KPa) 2,50 70 5,00 175 7,50 491 10,00 561 12,50 1018

Mô hình toán và các hệ số của mô hình đ−ợc thể hiện ở bảng 1.

Hình 4.11 Quan hệ

à

δ

à

Nền ruộng 1

P (kG/cm²) à_max k à = à_max(1-e^- k.δ

)

2,0 1,1 0,053

6

à = 1,1(1-e^-0,0536.δ )

Ph−ơng án 2: Thí nghiệm trên ruộng 2 với mức áp suất lốp định mức là ;

2,0 kG/cm2 cùng trọng l−ợng bám là G_n = 210 kg. Nền ruộng có độ ẩm 38 % và độ chặt ở các độ sâu nền là: Ruộng 2 Độ sâu a (cm) Độ chặt (KPa) 2,50 105 5,00 245 Bảng 1

7,50 491 10,00 561 12,50 632

Mô hình toán và các hệ số của mô hình đ−ợc thể hiện ở bảng 2.