Pk [N] 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 x , k 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 P =7416 k x
Dac tinh keo khong thu nguyen
Pk [N] 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 ihyc 0 1 2 3 P =7416 951 6786 ihmax=1.28 A B
Ty so truyen yeu cau
Pk [N] 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 ihd u 0 1 2 3 P =7416 951 6786 ihmax=1.28 A B
Ty so truyen dap ung
Pk [N] 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 k V p [ % ] 0 50 100 P =7416 951 6786
Muc xoay dia nghieng dieu khien bom
Pk [N] 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 M e [ N m ] 0 30 60 90 120 P =7416 951 6786 79.46 Mo men dong co Me ) a ) e ) b ) c ) d
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. KẾT LUẬN
1) Mô hình động lực học truyền động được xây dựng trong luận án đã mô tả tương đối đầy đủ các tính chất chuyển động của LHM xúc lật, sử dụng hệ thống truyền động kết hợp truyền động thủy lực và cơ khí khi vận hành với máy công tác trong điều kiện thực tế. Mô hình hệ thống truyền động thủy lực – cơ khí được xây dựng trên cơ sở hệ thống truyền động cơ khí thuần túy của máy kéo 4 bánh công suất 30Hp, với đầy đủ các phần tử và quan hệ tương tác giữa động cơ, hệ thống truyền động, bánh xe và máy công tác. Sử dụng phần mềm Matlab/Simulink cho phép mô phỏng và khảo sát linh hoạt các phương án kết cấu, điều kiện sử dụng máy kéo. Các thông số vào của mô hình được xác định bằng thực nghiệm. Độ tin cậy và chính xác của mô hình đã được đánh giá thông qua các thí nghiệm đối chứng.
2) Máy kéo với hệ thống truyền động kết hợp thủy lực - cơ khí có sự cải thiện rõ rệt về tính năng, có thể thay đổi tỷ số truyền linh hoạt trong phạm vi rộng, giúp cho động cơ làm việc ổn định trên điểm làm việc lựa chọn trong khi tải trọng ngoài biến động lớn, kết cấu hệ thống truyền động đơn giản hơn với truyền động thủy lực mạch hở có bơm thay đổi lưu lượng, kết hợp với hộp số cơ khí hai số truyền và không cần li hợp. Các kết quả khảo sát mô hình động lực học hệ thống máy trong các trường hợp khởi hành, phanh dốc, xúc nạp tải..vv, cho thấy với áp suất làm việc hợp lý của van xả áp là 150 bar, hệ thống máy hoạt động ổn định, an toàn, đảm bảo quá trình làm việc liên tục không xảy ra quá tải làm động cơ ngừng hoạt động. Đây chính là các cơ sở cho đề xuất thực hiện các giải pháp cải tiến hoàn thiện kết cấu hệ thống truyền động và xây dựng chế độ làm việc hợp lý cho liên hợp máy kéo với máy công tác.
3) Đề xuất giải pháp điều khiển lưu lượng đầu ra của động cơ thủy lực bằng van tiết lưu trong thiết kế bộ phận phanh hãm cho LHM xúc lật trang bị hộp số thủy lực, đảm bảo hạn chế tốc độ di chuyển của liên hợp máy khi giảm tốc hoặc xuống dốc tương tự như tác động phanh số trên máy kéo sử dụng hộp số cơ khí.
4) Giải pháp điều khiển lưu lượng bơm thủy lực phù hợp với sự thay đổi tải trọng, ổn định hoạt động của động cơ trong vùng hiệu suất làm việc cao. Xác định được các thông số kỹ thuật của hệ thống truyền động thủy lực – cơ khí cho máy
kéo công suất 30 Hp liên hợp với bộ phận công tác xúc lật, tỷ số truyền của truyền động thủy lực là 1.28, hộp số cơ khí hai cấp tỷ số truyền 1.2 và 2.39, phù hợp với các khoảng lực kéo khi vận chuyển (1049 N – 4549 N) và làm việc với máy công tác xúc lật (951 N – 7416 N).
Đây là các giải pháp khả thi, hợp lý, có khả năng ứng dụng vào thực tiễn trên các loại máy tự hành sử dụng hộp số thủy lực.
5) Đề tài luận án đã thiết kế và chế tạo được mô hình thí nghiệm động lực học hệ thống truyền động kết hợp thủy lực, cơ khí trên máy kéo, mô hình có tính cơ động cao, phù hợp để thực hiện thí nghiệm với máy công tác xúc lật trong các điều kiện làm việc thực tế. Với hệ thống đo và xử lý số liệu hiện đại có thể xác định các thông số và yếu tố ảnh hưởng đến tính chất truyền động và điều khiển hệ thống truyền động của máy kéo như: áp suất, lưu lượng, nhiệt độ môi chất truyền động, lực cản, vận tốc chuyển động của liên hợp máy..vv. Kết quả thí nghiệm được sử dụng làm thông số đầu vào của mô hình mô phỏng và kiểm chứng các kết quả khảo sát, với sai số 7,0% đối với số vòng quay động cơ; 7,7% đối với thông số áp suất và 7,8% đối với thông số lưu lượng.
5.2. ĐỀ NGHỊ
1) Bổ sung các quan hệ ảnh hưởng của nhiệt độ tới đặc tính của môi chất truyền động vào mô hình nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực, để có thể khảo sát, phân tích đánh giá trạng thái, tính chất truyền động và điều khiển của mô hình đầy đủ và chính xác hơn.
2) Chế tạo, lắp đặt và thử nghiệm hoàn thiện bộ phận phanh hãm thủy lực, hạn chế tốc độ chuyển động của máy kéo khi xuống dốc và hệ thống điều khiển tự động lưu lượng bơm linh hoạt theo tải.
3) Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện và phát triển hộp số thủy lực cơ khí có điều khiển tự động cho máy kéo công suất lớn (từ 50 Hp) chế tạo trong nước.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Đặng Đức Thuận & Bùi Việt Đức (2016). Xây dựng mô hình nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực trên máy tự hành đa năng. Tạp chí Cơ khí Việt Nam. 9: 163 – 167.
2. Đặng Đức Thuận, Phạm Trọng Phước, Bùi Việt Đức & Đặng Tiến Hòa (2017). Nghiên cứu xác định đặc tính động cơ Diesel 3T84 bằng thực nghiệm qua trục trích công suất. Tạp chí khoa học công nghệ Xây dựng. 11(4): 42 – 46.
3. Đặng Đức Thuận, Phạm Trọng Phước, Bùi Việt Đức & Đặng Tiến Hòa (2018). Nghiên cứu chuyển đổi liên hợp máy Yanmar 3000 về liên hợp máy xúc lật truyền động thủy lực. Tạp chí Cơ khí Việt Nam. 10: 333-337.
4. Phạm Trọng Phước, Đặng Đức Thuận, Bùi Việt Đức & Đặng Tiến Hòa (2018). Nghiên cứu xác định mô men quán tính với các trục qua trọng tâm của liên hợp máy Yanmar 3000 truyền động thủy lực bằng thực nghiệm. Tạp chí Cơ khí Việt Nam. 10: 353-357.
5. Đặng Đức Thuận, Bùi Việt Đức & Nguyễn Ngọc Quế (2019). Mô hình khảo sát động lực học hệ thống truyền động thủy cơ trên máy tự hành. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. 17(4): 315-321.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Bùi Hải Triều, Nguyễn Ngọc Quế, Đỗ Hữu Quyết & Nguyễn Văn Hựu (2006). Truyền động thủy lực và khí nén. NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
2. Bùi Hải Triều & Nguyễn Đình Tùng (2015). Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống kỹ thuật cơ khí. NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
3. Bùi Hải Triều & Nguyễn Đình Tùng (2018). Truyền động và điều khiển thủy lực ứng dụng. NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
4. Đặng Thế Huy (1995). Phương pháp nghiên cứu khoa học cơ khí nông nghiệp. NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
5. Đoàn Văn Thu (2010). Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số kết cấu và sử dụng đến các chỉ tiêu làm việc của Liên hợp máy cầy ngầm trong Lâm nghiệp. Luận án tiến sỹ. Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam.
6. Hàn Trung Dũng, Bùi Hải Triều & Lê Anh Sơn (2013). Ứng dụng mô hình Burckhardt để mô tả toán học đặc tính thực nghiệm của bánh xe máy kéo nông nghiệp. Tạp chí Khoa khoa và Phát triển. 11(3): 391 - 396.
7. Lê Anh Sơn (2015). Nghiên cứu động lực học của bộ công tác máy xúc thủy lực một gầu lắp thiết bị cắt bê tông cốt thép. Luận án tiến sỹ. Học viện Kỹ thuật Quân sự. 8. Nguyễn Công Thuật (2014). Nghiên cứu tính chất truyền động và điều khiển hệ thống
truyền động vô cấp phân tầng trên máy kéo nhỏ 4 bánh. Luận án tiến sỹ. Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
9. Nguyễn Hữu Cẩn & Phạm Hữu Nam (2004). Thí nghiệm ô tô. NXB Khoa học và Kỹ thuật.
10.Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài & Lê Thị Vàng (2005). Lý thuyết ô tô máy kéo. NXB Khoa học và Kỹ thuật.
11.Nguyễn Ngọc Quế (2007). Ô tô máy kéo và xe chuyên dụng. NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
12.Phạm Duy Súy, Hàn Trung Dũng, Trịnh Minh Hoàng & Bùi Hải Triều (2020). Mô hình thí nghiệm hộp số phân nhánh công suất dùng cho máy kéo Nông nghiệp. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 2020. 18(5): 360 - 366.
13.Trần Thị Nhị Hường & Đặng Thế Huy (1987). Một số phương pháp toán học trong Cơ học Nông nghiệp. NXB Nông thôn, Hà Nội.
14.Trần Xuân Tùy (2002). Hệ thống điều khiển tự động thủy lực. NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.
15.Trần Quang Hùng & Phạm Duy Hải (2009). Động lực học và mô phỏng van SERVO điều khiển bơm linh hoạt theo tải. NXB Tạp chí Cơ khí Việt Nam. 142(5): 20 - 22. 16.Vũ Hải Quân, Lê Hồng Quân, Lê Văn Anh & Phạm Việt Thành (2017). Phương pháp
lựa chọn những cơ cấu chính của hệ thống truyền động thuỷ tĩnh cho xe bánh hơi. NXB Tạp chí Khoa học & Công nghệ, Đại học công nghiệp Hà Nội. 38A: 322 - 325 17.Phạm Trọng Hoà & Nguyễn Đình Tứ (2014). Nghiên cứu ảnh hưởng của bơm điều
chỉnh lưu lượng tự động linh hoạt theo tải trọng đến các thông số của hệ thống truyền động thủy lực. NXB Tạp chí Giao thông Vận tải. Số tháng 7: 43 - 45
Tiếng Anh:
18.Axin M. (2013). Fluid Power Systems for Mobile Applications with a Focus on Energy Efficiency and Dynamic Characteristics. PhD thesis. Lingkoeping University, Sweden.
19.Carlsson E. (2006). Modeling hydrostatic tranmission in forest vehicle. Department of electrical engineering. Linkoeping University, Sweden.
20.Eriksson B. (2010). Mobile Fluid Power Systems Design with a Focus on Energy Efficiency. Dissertation. Linkoeping University, Sweden.
21.Filla R. (2011). Quantifying Operability of Working Maschines. Dissertation. Linkoeping University, Sweden.
22.Komatsu (2007). Komat’su D39EX, PX-21 shop manual.
23.Inderelst M. (2013). Efficiency improvements in mobile hydraulic systems. Dissertation. Techn. Hochschule Aachen.
24.MapleSim, Maple & Maplesoft (2013), Modeling of Hydraulic Systems. Retrieved form https://www.maplesoft.com/products/toolboxes/modelon/ hydraulicslibrary tutorial.pdf on November, 2019.
25.Popa G., Constantinescu A. , Dumitru I. & Vlădut V. (2012). Calculation of drive performance for U 650 tractor equipped with supplementary hydrostatic transmissions. Inmateh – Agricultural Engineering 2012. 36(1): 49-56.
26.Singh R. B., Kumar R. & Das J. (2013). Hydrostatic transmission systems in heavy machinery: Overview. International Journal of Mechanical and Production Engineering, Oct-2013. 1(4): 48-51.
27.Zavadinka P. (2009). Modeling and simulation of mobile working machine powertrain. Master’s Thesis. BRNO University of technology.
Tiếng Đức:
28.Bernhardt W. & Heidemeyer P. (1990). Auswahl und Strukturen stufenloser PKW - Getriebe. VDI-Berichte 803: 149-180.
29.Bliesener M. (2011). Optimierung der Betriebsfuehrung mobile Arbeitsmaschinen. Dissertation. Karlsruhe Institut fuer Technologie (KIT).
30.Boes M. (2014). Untersuchung und Optimierung der Fahrkomfort - und Fahrdynamikeigenschaften von Radladern unter Beruecksichtigung der prozessspezifischen Randbedingungen. Dissertation. Karlsruhe Institut fuer Technologie (KIT). Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST).
31.Bosch (1991). Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. Chenfred: Ulrich Adler.
32.Bui Viet Duc (2007). Untersuchung des dynamischen Betriebsverhaltens eines stufenlosen Breitkeilriemengetriebes von Reisfeldtraktoren. Rostock.
33.Deiters H. (2009). Standardisierung von lastzyklen zur Beurteilung der Effizienz mobiler Arbeitsmaschinen. Dissertation. Technische Universität Braunschweig. 34.Djurovic M. (2007). Energiespanrende Antriebssysteme fuer die Arbeitshydraulik
mobiler Arbeitsmaschinen. Dissertation. TU Dresden.
35.Dreher T. (2015). Energieeffizienz von Konstantdrucksystemen mit sekundaergeregelten Antrieben beim Einsatz in mobilen Arbeitsmaschinen. Dissertation. Karlsruhe Institut fuer Technologie (KIT), 2015.
36.Finzel R. (2010). Elektrohydraulische Steuerungssysteme fuer mobile Arbeitsmaschinen. Dissertation. Techn. Universitaet Dresden.
37.Fleczoreck T. (2013). Effizielzbewertung von Antrieben mobiler Arbeitsmaschinen am Beispiel eines Maehdrescher. Dissertation. Tu Braunschweig.
38.Hofmann L. (2000). Optimierung trockenlaufender CVT - Getriebe für die Anwendung in Kraftfahrzeugen. Dissertation. Universität Dresden.
39.Huber A. (2010). Ermittlung von prozessabhaaengigen Lastkollektiven eines hyrostatischen Fahrantriebsstrangs am Beispiel eines Teleskopladers. Dissertation. Karlsruhe Institut fuer Technologie (KIT).
40.Kautmann T. (2014). Die mobile Arbeitsmaschine als komplexes System.
Dissertation. Karlsruhe Institut fuer Technologie (KIT). Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST).
41.Kohmaescher T. (2008). Modellbildung, Analyse und Auslegung hydrostatischer Antriebsstrangkonzepte. PhD thesis. Fakultaet fuer Maschinenwesen der RWTH Aachen.
42.Kueppers T. (2000). Untersuchungen zur Kippstabilitaet von radladern. Dissertation. RWTH Aachen 2000.
43.Lang T. (2011). Hydraulische Antriebstechnik in mobilen Arbeitsmaschinen. Habilitation, TU Braunschweig. Shaker Verlag Aachen.
44.Renius K. Th. (1995). Stufenlose Fahrantriebe fuer Traktoren. Landtechnik.
45.Scherer M. (2014). Beitrag zur Effizienzsteigerung mobiler Arbeitsmaschinen. Dissertation. Karlsruhe Institut fuer Technologie (KIT). Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST).
46.Steindorff K. (2010). Untersuchungen zur Energie rueckgewinnung am Beispiel eines ventilgesteuerten hydraulischen Antriebs. Dissertation. Technische Universität Braunschweig.
47.Sturm C. (2015). Bewertung der Energieeffizienz von Antriebssystemen mobiler Arbeitsmaschinen am Beispiel Bagger. Dissertation. Karlsruhe Institut fuer Technologie (KIT).
48.Thiebes P. (2011). Hybridantriebe fuer mobile Arbeitsmaschinen. PhD thesis. Karlsruhe Institut fuer Technologie (KIT). Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST).
49.Weidermann R. (2014). Analyse der mechanischen Randbedingungen zur Adaption der oszillierenden Hinterschneidtechnik an einem Mobilbagger. Dissertation. Karlsruhe Institut fuer Technologie (KIT). Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST).
PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1
Hình 1. Đặc tính bơm pit tông hướng trục Vickers PVB29
PHỤ LỤC 2
Số liệu kiểm chứng và sai số giữa kết quả đo với tính toán mô phỏng
Số liệu thí nghiệm Tính toán lý thuyết ne Qp p
tn Pk netn Qptn ptn ne Qp p % % % 0 0 796 0 0 796 0.0 0.0 -0.1 1 0 798 0.0 0.0 796 0.0 0.0 0.1 2 0 797 0.0 0.0 796 0.0 0.0 0.0 3 0 1352 38.4 23.1 1383 39.6 24.1 -2.3 -3.0 -4.3 4 0 1417 41.4 14.5 1386 39.6 13.9 2.2 4.3 4.3 5 0 1383 40.0 17.6 1384 39.6 17.6 -0.1 1.0 -0.2 6 0 1322 38.3 15.9 1385 39.6 16.7 -4.8 -3.4 -4.5 7 0 1386 40.4 16.8 1385 39.6 16.8 0.1 2.0 0.2 8 103 1387 40.0 17.6 1384 39.6 17.6 0.2 1.0 0.4 9 2783 1407 40.1 38.0 1369 39.1 37.0 2.7 2.4 2.8 10 7400 1379 38.8 72.3 1340 38.3 70.3 2.8 1.4 2.9 11 7331 1324 37.9 69.9 1336 38.2 70.5 -0.9 -0.8 -0.9 12 7339 1264 36.3 65.3 1336 38.2 70.3 -5.7 -5.3 -7.7 13 7486 1336 38.4 71.4 1336 38.2 71.4 0.0 0.5 0.0 14 7455 1411 36.8 75.2 1336 38.2 71.2 5.3 -3.9 5.3 15 7446 1347 38.2 71.7 1336 38.2 71.1 0.8 -0.1 0.8 16 7448 1358 38.6 72.3 1336 38.2 71.1 1.6 1.1 1.5 17 7515 1362 39.5 73.1 1335 38.2 71.6 2.0 3.4 2.0 18 7534 1267 35.6 66.9 1335 38.2 71.8 -5.4 -7.4 -7.4 19 7587 1334 38.2 72.0 1335 38.2 72.1 -0.1 0.2 -0.2 20 6628 1327 38.3 64.8 1340 38.3 65.4 -1.0 0.0 -1.0 21 6278 1332 38.7 62.2 1343 38.4 62.7 -0.8 0.9 -0.8 22 6211 1256 35.7 58.0 1344 38.4 62.1 -7.0 -7.8 -7.1 23 6136 1323 37.6 60.6 1344 38.4 61.6 -1.6 -2.1 -1.6 24 6058 1346 38.5 61.1 1345 38.5 61.0 0.1 0.1 0.1 25 5998 1404 40.5 64.6 1345 38.5 60.6 4.2 5.1 6.2 26 5905 1346 38.8 59.9 1346 38.5 59.9 0.0 0.7 0.0 27 706 1427 40.2 23.6 1376 39.4 22.0 3.6 2.1 6.8 28 0 1421 40.3 18.1 1384 39.6 17.6 2.6 1.8 2.4 29 0 1361 39.1 16.2 1385 39.6 16.5 -1.8 -1.2 -1.8 30 0 1395 39.8 17.0 1385 39.6 16.9 0.7 0.6 0.8
PHỤ LỤC 3
Kết quả đối chứng một số thông số hệ thống truyền động thủy lực giữa tính toán mô phỏng và đo đạc thực nghiệm
y = 1.0005x - 0.7542 R² = 0.953 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1300 1320 1340 1360 1380 1400 T huc nghi e n net n [v /ph] Ly thuyet ne [v/ph] Tốc độ quay động cơ ne y = 0.9946x + 0.1792 R² = 0.9949 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 Th uc ng hi e m ptn [b a r] Ly thuyet p [bar]
Áp suất thuỷ lực p [bar]
y = 0.9999x - 0.0404 R² = 0.9909 0 5 10 15 20 25 30 35 40