a) X > 2R b) X= 2R
4.2.1. Xác định lực cản chuyển động của LHM kéo Pc = f(v)
Khi ở thế làm việc, lực cản tác dụng lên máy kéo được sinh ra chủ yếu từ bộ phận làm việc của liên hợp máy. Nó ảnh hưởng rất lớn tới chế độ hoạt động của máy kéo. Lực cản sinh ra chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện đất đai, cấu tạo của bộ phận làm việc, cấu tạo của máy kéo…
Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên LHM như hình 4.3.
k1
Hình 4.3- Sơ đồ lực tác dụng lên máy kéo khi làm việc trên mặt đồng
Các lực tác dụng lên máy kéo bao gồm:
- Trọng lượng tổng cộng của LHM, G = 28260 N - Lực cản lăn tác dụng lên các bánh máy kéo:
)(f1 f2 (f1 f2 G
Pf
Với f1,f2 là hệ số cản lăn ở bánh trước và bánh sau của máy kéo, gần đúng có thể lấy f1 f2 f nên:
f G
Pf . (4.8) - Mf - mô men cản lăn của máy kéo
Mf = Mfn + Mfk Mfk - mô men cản lăn của bánh sau Mfn - mô men cản lăn của bánh trước
Zk phản lực pháp tuyến của mặt đất tác dụng lên bánh xe sau Zn - phản lực pháp tuyến của mặt đất tác dụng lên bánh xe trước - Lực cản của gió: Pw = W.v2 (4.9) Trong đó: W là diện tích chắn gió, (m2)
v là tốc độ chuyển động của máy kéo, (m/s)
- Lực cản do quán tính: Pj = j g G i. . (4.10) Trong đó: G- Trọng lượng của LHM, (N) g – gia tốc trộng trường, (m/s2) j- gia tốc tịnh tiến của LHM, (m/s2)
i
- hệ số ảnh hưởng của các chi tiết chuyển động quay. - Lực tác dụng lên đĩa chỏm cầu khi cày làm việc Rc
Nguyên lý làm việc của máy cày đĩa khác với máy phay đất ở chỗ trống phay quay được là do truyền chuyển động cưỡng bức từ trục thu công suất của máy kéo tới trục trống phay còn ở máy cày đĩa, các đĩa quay được là do ma sát giữa đĩa với đất. Do các đĩa đặt nghiêng so với hướng chuyển động của máy kéo một góc (góc tiến của máy) nên sự dịch chuyển của đĩa từ vị trí I đến vị trí II có thể xem như tổng hợp của hai dịch chuyển, đó là: Lăn từ điểm I đến I’ và lê không quay từ I’ đến I” như hình 4.4.
I’ I”
L
I
Khi làm việc bề mặt lõm của đĩa, lưỡi và cạnh cắt đất của đĩa sẽ chịu tác động lực cản của đất và lực ma sát.
Gọi tổng các lực tác dụng lên đĩa là R và hình chiếu của lực đó lên các trục toạ độ tương ứng là Rx; Ry ;Rz. Khi tính tốn kiểm tra bền, tất cả các lực tác dụng lên đĩa được quy về hai lực là R’ và R” (hình 4.5)
R’ – Lực nằm trong mặt phẳng thẳng đứng, nghiêng so đường nằm ngang một góc và cách tâm quay một khoảng S.
Lực R” vng góc với mặt phẳng quay của đĩa song song với trục quay và cách đáy luống một khoảng bằng a/2.
Hình 4.5 – Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên cày đĩa
Lực cản theo phương chuyển động bao gồm hai thành phần, đó là lực cản cắt đất Rx và lực cản do ma sát giữa cày và đất Rms.
Lực cản cắt đất thường tính theo cơng thức:,[12]
Zb b a K Rx . 0. . . (4.10) Lực ma sát ma sát giữa cày và đất: c ms G R . (4.11) Vậy lực cản kéo tổng cộng tính theo cơng thức:
GZ Z b a K Rc . 0. . . (4.12)
- hệ số tác dụng hữu ích, chọn 0,65
a- chiều sâu cày, chọn a = 30 cm
b- bề rộng cày, đo trực tiếp trên đĩa chảo được b = 8 cm c- Z – số đĩa lắp trên cày, Z = 7
K0 – hệ số cản cắt riêng, (N/cm2). - hệ số ma sát giữa các đĩa với đất. Gc – trọng lượng của cày, Gc = 8500 N Tổng lực cản tác dụng lên máy kéo là:
Pc = Pf + Pw+Pj + Rc (4.13) Thay các công thức (4.8), (4.9), (4.10) và (4.12) vào công thức (4.13) ta có tổng lực cản tác dụng lên máy kéo là:
Zb b a K G j g G v W f G Pc . . 2i. . c. 0. . . (4.14)
Do liên hợp máy làm việc với tốc độ thấp (2-5m/s) và ổn định nên thành phần lực Pw và Pj là rất nhỏ có thể bỏ qua, và các hệ số f và μ coi như ổn định.
Vậy công thức (4.14) được viết lại là:
Zb b a K G f G Pc . c. 0. . . (4.15) Trong đó: + G - trọng lượng của LHM, G = 28260 (N) + Gc – trọng lượng của cày, Gc = 8500 N
+ f - hệ số cản lăn giữa bánh xe và mặt đồng. f = 0,06 , [2] + - hệ số ma sát giữa đất và lưỡi cày, 0,35 , [12]
+ K0 - lực cản cắt riêng, chọn theo loại đất. Đối đất nông nghiệp thuộc vùng đồng bằng sông Cửu Long thuộc loại đất phù xa, là loại đất nhẹ do vậy chọn K0 =3 (N/cm2), [12]
+ a - chiều sâu cày. a = 0,25 (m) + b - chiều rộng cày. b = 0,06 (m)
+ Z - số đĩa cày Z = 7
Thay các giá trị trên vào công thức (4.15) ta được:
28260.0,05 8500.0,35 3.25.6.7 c P 7538 N
Từ công thức (4.15) ta nhận thấy tổng lực cản chuyển động của liên hợp máy khi làm việc là một đường thẳng nằm ngang, coi như không phụ thuộc vào vận tốc chuyển động.
4.2.2.Xác định lực bám của liên hợp máy khi làm việc
Giá trị lực bám được tính theo cơng thức sau:
G1.
P (4.16)
Trong đó:
φ - là hệ số bám. φ = 0,77 [2]
G1 - là trọng lượng đặt tại cầu sau của máy kéo, theo kết quả thí nghiệm ở chương 5 ta có: G1 = 20096 (N)
Thay số vào cơng thức (4.16) ta có:
92, , 15473 77 , 0 . 20096 . 1 G P (N)