a. Đặc tính điều khiển tỷ số truyền theo lực kéo
Để đảm bảo duy trì ổn định mô men động cơ của máy kéo khi làm việc với lực kéo thay đổi trong khoảng giá trị xác định từ đặc tính kéo không thứ nguyên (hình 4.27a), cần thay đổi tỷ số truyền của truyền động thủy lực theo yêu cầu (hình 4.27b). Với giá trị lớn nhất là 1.28, truyền động thủy lực chỉ có thể thay đổi tỷ số truyền trong khoảng A-B theo quy luật thay đổi tỷ số truyền thể hiện trong hình 4.27c không tuyến tính với quá trình tăng lực kéo.Trong khoảng lực kéo từ 951 N
– 1500 N, mức xoay điều khiển bơm (kvp) giảm từ 100 % xuống 25 %, tương ứng
với việc giảm lưu lượng bơm cung cấp cho động cơ thủy lực.
Tiếp theo trong khoảng lực kéo tăng từ 1500 N – 6786 N, tỷ số truyền tăng,
góc xoay đĩa nghiêng bơm được điều khiển theo kvp tăng từ 25 % đến 100 %.
Trong các trường hợp khảo sát này, quá trình thay đổi tỷ số truyền thực chất là điều khiển góc nghiêng của bơm thủy lực, làm thay đổi lưu lượng và tốc độ quay của động cơ thủy lực nhằm ổn định hoạt động của động cơ đốt trong, cụ thể là mô men động cơ luôn giữ ổn định giá trị 79.46 N trong suốt quá trình làm việc với lực kéo thay đổi. Kết quả khảo sát cho thấy hoàn toàn có thể sử dụng truyền động thủy lực với bơm thay đổi lưu lượng trong hệ thống truyền động của máy kéo để ổn định hoạt động của động cơ trong vùng hiệu suất cao khi lực kéo thay đổi, đây cũng là cơ sở cho việc xây dựng chương trình điều khiển tự động hệ thống truyền động và chế độ làm việc tối ưu của liên hợp máy.
Bên cạnh hệ thống truyền động thủy lực, hộp số cơ khí với hai số tiến, một số lùi được tích hợp trong hệ thống truyền động của máy kéo với vai trò thay đổi hướng chuyển động mở rộng phạm vi thay đổi tỷ số truyền theo hai vùng làm việc tương ứng với hoạt động của liên hợp máy khi làm việc với máy công tác xúc lật và khi vận chuyển trên đường.
Ảnh hưởng của hộp số cơ khí với hai số truyền iH1= 2.39, iH2 = 1.2 tới quá trình làm việc của liên hợp máy được thể hiện trong các đồ thị hình 4.28.
Các kết quả khảo sát trong hình 4.28 cho thấy với sự tham gia của hộp số cơ khí, vùng làm việc của liên hợp máy và quá trình điều khiển tỷ số truyền của truyền động thủy lực có sự thay đổi phù hợp hơn với sự thay đổi lực kéo tương ứng với các số truyền của hộp số cơ khí.
Hình 4.27. Điều khiển tỷ số truyền thuỷ lực theo tải trọng kéo của máy kéo Pk [N] 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