các thông số của mấu bám thay đổ

4.1. Mục đích

Để có đ−ợc đặc tính kéo bám của bánh xe thiết kế với mấu bám có các góc và chiều cao mấu bám khác nhau theo mục đích của đề tài đặt ra. Chúng tôi phải tiến hành thí nghiệm xác định đ−ợc mô men xoắn và độ tr−ợt của bánh xe thí nghiệm trên nền đất có độ ẩm cao, sử dụng các thiết bị đo hiện đại với sự trợ giúp của máy tính và phần mềm Dasylab 7.0.

Sơ đồ thiết bị khảo nghiệm bánh xe thể hiện hình 4.1.

Thiết bị 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. 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

Hình 4.1. Sơ đồ cấu tạo thiết bị thí nghiệm kéo bám bánh xe máy kéo nhỏ

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

1 2 3 4 5 6 7

chuyển động của máy kéo thứ hai kéo. Tải trọng pháp tuyến đ−ợc thay đổi nhờ việc chất tải lên hộp 4. Sơ đồ chuỗi đo biểu diễn trên hình 4.2 nh− sau.

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

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

- Đo độ tr−ợt của bánh xe: qua các đầu đo tốc độ góc của bánh xe thí nghiệm và bánh xe kéo theo, chúng ta tính toán đ−ợc độ tr−ợt t−ơng ứng của bánh xe δ.

- Xác định quan hệ của à = f(δ) theo mô hình toán: à = àmax(1- e-K.δ) 4.2 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 4.3.

Bánh xe kết hợp đ−ợc lắp trên trục có dán tenzo và quay trên hai ổ đỡ bi tự lựa, tất cả trục cùng bánh xe lắp trong khung và nhận truyền động quay từ trục thu công suất máy kéo MTZ 80L qua 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

Hình 4.2 Sơ đồ chuỗi đo M ωωωω1 ωωωω2 Máy tính Phần mềm Dasylab 7.0 A D

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.

Hình 4.3. Bánh xe thí nghiệm đ−ợc lắp trên khung

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 mayơ bánh xe thí nghiệm qua đầu nối vào bộ thu nhận 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 từ bộ thu tín hiệu, tín hiệu này đ−ợc truyền đến hộp thu trên cabin cùng các tín hiệu vận tốc góc bánh xe chủ động và bánh xe kéo theo qua bộ khuếch đại và các chuyển đổi A/D vào máy tính sách tay đặt trên cabin. Để cung cấp nguồn điện 220 vôn cho máy tính nhờ máy phát điện chuyên dùng lắp trên cabin máy kéo.

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 và khung + bánh xe thí nghiệm đ−ợc giới thiệu ở trên ảnh 4.5

Để thực hiện đo và xử lý số liệu chúng tôi sử dụng phần mềm trợ giúp Dasylab 7.0. Đó là phần mềm xử lý hiện đại và đa năng, cho phép thu thập số liệu, xử lý, tính toán và l−u trữ với tốc độ nhanh và hiệu quả. Với kỹ thuật lập trình module cho phép ta kết nối các module chức năng có thể thực hiện đ−ợc rất nhiều các thuật toán phức tạp.

4.3 Xây dựng module thí nghiệm - chuỗi đo trên máy tính

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 xử 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 sau có chức năng:

- 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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

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

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

- Module Statistics chức năng tập hợp các số liệu thống kê.

- Module Scalling có chức năng tính toán giá trị đo với số liệu hiệu đính.

- Module Formel chức năng tính toán, xử 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.

4.4. 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 Mx = f(v).

4.5. Bố trí thí nghiệm 4.5.1. Điều kiện thí nghiệm

- Chuẩn bị ruộng thí nghiệm: chọn lô ruộng đất trồng lúa với kích th−ớc phù hợp (50 X 100 mét), mặt ruộng bằng phẳng có độ ẩm cao.

- Độ chặt nền đ−ợc đo bằng thiết bị đo độ chặt BIXOM (Liên Xô cũ chế tạo) với các điểm đo theo đ−ờng chéo ruộng sau đó tính toán lấy giá trị trung bình với số liệu trên bảng 1.

- Độ ẩm đất đ−ợc lấy mẫu đất về sấy khô và tính toán theo công thức thực nghiệm, xác định đ−ợc độ ẩm của ruộng là 42 %

- Trang thiết bị phục vụ khảo nghiệm: gồm có máy kéo 1 là MTZ-80L lắp thiết bị đo và bánh xe thí nghiệm, máy kéo 2 là MTZ-80 để kéo, các máy đ−ợc bảo d−ỡng theo yêu cầu kỹ thuật, dây kéo và lực kế, khung và bánh xe thí nghiệm.

4.5.2 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 đ5 định tr−ớc. 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 giá trị 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 có mấu bám khác nhau trên cùng một ruộng nh− 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. Trên hình 4.7 là thí dụ ảnh màn hình máy tính của 2 đ−ờng thí nghiệm trên ruộng, tính từ trên xuống là:

- Đồ thị 1 từ trên xuống là giá trị số vòng quay của bánh xe thí nghiệm - Đồ thị 2 từ trên xuống là giá trị quá trình mô men xoắn theo thời gian trên trục bánh xe thí nghiệm.

- Đồ thị 3 là số vòng quay của bánh xe kéo theo .

4.5.3 Xử lý kết quả thí nghiệm

Kết quả 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 mô men xoắn trung bình (MXtb) và vận tốc góc trung bình (ωtb) ứng với thời gian thí nghiệm t(s).

Xác định lực kéo tiếp tuyến Pk và độ tr−ợt của bánh xe theo công thức: k x k r M P = (KG); 100 (%) r r 1 1 1 2 2       ω ω − = δ

Trong đó: Pk - lực kéo tiếp tuyến ( KG);

Mx - mô men xoắn trung bình (KG.m);

rk - 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 đ−ờng là:

à = k k z P

Zk – phản lực đất tác dụng lên bánh xe theo ph−ơng thẳng đứng. Theo một số kết quả nghiên cứu [1] [2] [3] cho rằng quan hệ giữa hệ số bám và độ tr−ợt à = f (δ) là một quan hệ phi tuyến, có thể tính toán theo dạng: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

( − δ)

− à

à max1 e k

Trong đó: àmax – 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.

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) với 5 phuơng án thí nghiệm đ−ợc thể hiện bằng đồ thị trên các hình sau:

Ph−ơng án 1.

1. Cố định h = 45 mm; αααα1 =130

Thí nghiệm trên ruộng với mức áp suất lốp định mức là ; 2,0 KG/cm2 trọng l−ợng bám là G = 210 kg. Ruộng có độ ẩm 42 % và độ chặt ở các độ sâu nền theo bảng 1. Với góc nghiêng của mấu bám α1 = 130 và chiều cao mấu bám h = 45 mm. Bảng 1 Độ sâu a (mm) Độ chặt (KPa) 100 200 120 220 150 300 200 600

Các điểm thí nghiệm và đ−ờng hồi qui đ−ợc chỉ ra trên hình 4.8. Mô hình toán và các hệ số của mô hình đ−ợc thể hiện ở bảng 2.

P (KG/cm2) àmax k à = àmax(1-e-k.δ) 2,0 1,15 0,0566 à = 1,15(1-e-0,0566.δ ) 2,0 1,15 0,0566 à = 1,15(1-e-0,0566.δ )

2. Cố định h = 45 mm; αααα2 =250

Thí nghiệm trên ruộng với mức áp suất lốp định mức 2,0 KG/cm2trọng l−ợng bám là G = 210 kg. Nền ruộng có độ ẩm 42 % và độ chặt ở các độ sâu nền theo bảng 1. Với góc nghiêng của mấu bám α2 = 250 và chiều cao mấu bám h = 45 mm.

Các điểm thí nghiệm và đ−ờng hồi qui đ−ợc chỉ ra trên hình 4.9. Mô hình toán và các hệ số của mô hình đ−ợc thể hiện ở bảng 3

Hình 4.9 Quan hệ àààà = f (δδδδ) khi ààààmax = 1,05

P (KG/cm2) àààà max k à = àààà max (1-e-k.δ) 2,0 1,05 0,0510 à =1,05 (1-e- 0,0510.δ ) Bảng3. Bảng2.

3. Cố định h = 45 mm; αααα3 =370

Thí nghiệm trên ruộng với mức áp suất lốp định mức 2,0 KG/cm2trọng l−ợng bám là G = 210 kg. Nền ruộng có độ ẩm 42 % và độ chặt ở các độ sâu nền theo bảng 1. Với góc nghiêng của mấu bám α3 = 370 và chiều cao mấu bám h = 45 mm.

Các điểm thí nghiệm và đ−ờng hồi qui đ−ợc chỉ ra trên hình 4.10. Mô hình toán và các hệ số của mô hình đ−ợc thể hiện ở bảng 4

Hình 4.10 Quan hệ àààà = f (δδδδ) khi ààààmax = 0,90

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

2,0 0,90 0,0502 à =0,90 (1-e- 0,0502.δ )

Trên hình 4.11 là đồ thị tổng hợp biểu diễn quan hệ giữa hệ số bám à và độ tr−ợt δ khi cố định chiều cao mấu bám và lần l−ợt thay đổi góc α ở 3 mức 13o, 25o và 37o.

Hình 4.11 Quan hệ àààà = f (δδδδ) khi h không đổi, αααα thay đổi Ph−ơng án 2

1. Cố định αααα =250, h1 = 45 mm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Thí nghiệm trên ruộng với mức áp suất lốp định mức 2,0 KG/cm2 cùng trọng l−ợng bám là G = 210 kg. Nền ruộng có độ ẩm 42 % và độ chặt ở các độ sâu nền theo bảng 1. Với góc nghiêng của mấu bám α = 250 và chiều cao mấu bám h = 45 mm.

Các điểm thí nghiệm và đ−ờng hồi qui đ−ợc chỉ ra trên hình 4.9. Mô hình toán và các hệ số của mô hình đ−ợc thể hiện ở bảng 3.

2. Cố định αααα =250, h2 = 40 mm

Các điểm thí nghiệm và đ−ờng hồi qui đ−ợc chỉ ra trên hình 4.12. Mô hình toán và các hệ số của mô hình đ−ợc thể hiện ở bảng 5.

Hình 4.12 Quan hệ àààà = f (δδδδ) khi ààààmax = 0,89

P(kG/cm2) àmax k àààà = àmax (1-e-k.δδδδ)

2,0 0,89 0,0484 àààà = 0,89 (1-e- 0,0484.δδδδ )

3. Cố định αααα =250, h2 = 30 mm

Các điểm thí nghiệm và đ−ờng hồi qui đ−ợc chỉ ra trên hình 4.13. Mô hình toán và các hệ số của mô hình đ−ợc thể hiện ở bảng 6.

Hình 4.13 Quan hệ àààà = f (δδδδ) khi ààààmax = 0,8

Trên hình 4.14 là đồ thị tổng hợp biểu diễn quan hệ giữa hệ số bám à và độ tr−ợt δ khi cố định góc α và lần l−ợt thay đổi chiều cao mấu bám ở 3 mức h1= 45 mm; h2= 40 mm; h3= 30 mm;

Từ những kết quả thí nghiệm đối với 5 bộ mấu bám khác nhau về góc α

và chiều cao mấu bám có nhận xét sau:

- Khi thay đổi góc α với ba mức 130, 250 và 370 giữ nguyên chiều cao mấu bám h = 45 mm (H4.11) thì hệ số bám cực đại của bánh xe tăng

Mục lục