Đường đặc tính kéo của máy kéo dùng hộp số thủy lực

Đường đặc tính kéo của máy kéo dùng hộp số thuỷ lực có thể xây dựng theo số liệu thực nghiệm hoặc theo tính tốn lý thuyết. Tuy nhiên, do các chỉ tiêu kéo phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên việc xây dựng chính xác các đường đặc tính kéo chỉ có thể tiến hành theo phương pháp thực nghiệm.

Đường đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo dùng hộp số thuỷ lực được xây dựng dựa trên đường đặc tính khơng thứ ngun (iw in)của hộp số thuỷ lực và đường cong trượt của hệ thống di động của máy kéo( Fm). Phương pháp xây dựng có thể được tóm tắt như sau:

Khi máy kéo chuyển động đều trên đường nằm ngang, phương trình cân bằng lực kéo có thể biểu diễn theo cơng thức:

e wT m k G m k M i i F fF F r     (3.16) Còn vận tốc chuyển động thực tế : v = e in rk(1 - ) T i 1 , (3.17)

Trong đó : Fk  lực kéo tiếp tuyến, N;

Me,e  mơ men quay ( Nm) và tốc độ góc (1/s) của động cơ; iT, in  tỷ số truyền của phần hộp số cơ học và phần hộp số thuỷ lực; m  hiệu suất ma sát trong phần hộp số cơ học và trong nhánh xích

chủ động (nếu là máy kéo xích);

rk  bán kính động lực học của bánh chủ động, giả thiết bán kính

động lực học và bán kính lăn lý thuyết bằng nhau; f  hệ số cản lăn;

FG  trọng lượng sử dụng của máy kéo, N; Fm  lực kéo ở móc, N.

Nếu sau hộp số thủy lực khơng có hộp số cơ học thì các phương trình trên sẽ được xác định theo các công thức sau:

k ew m G m k M i F fF F r     (3.18) v = ein rk(1 - ) (3.19) Dựa vào các cơng thức trên ta có thể xây dựng được đường đặc tính kéo của máy kéo (hình 3.7) theo các bước sau:

 Xác định mô men quay Me và tốc quay của trục khuỷu e:

Các giá trị Me và e phụ thuộc vào chế độ làm việc của động cơ và đặc

tính làm việc của bộ phận truyền động thuỷ lực. Khi xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo người ta quy ước rằng hộp số thuỷ lực đảm bảo cho động cơ luôn làm việc ở chế độ danh nghĩa, nghĩa là mô men quay và tốc độ của động cơ luôn bằng giá trị danh nghĩa Me  MeH và  e  H .

Đường cong trượt có thể được xây dựng theo số liệu thực nghiệm hoặc sử dụng các công thức thực nghiệm để tính tốn như đã trình bày ở phần trên.

 Xây dựng đường cong trượt   f F( m)

Hình 3.7 Đặc tính kéo lý thuyết máy kéo hộp số thủy cơ

Hình 3.8 Đặc tính tốc độ biến mô

Các giá trị lực kéo được tính như sau:

Trường hợp khơng sử dụng hộp số cơ học:

m k f eH w G k M F F F i fF r     (3.20) Trường hợp có sử dụng thêm hộp số cơ học:

m eH T m w G k M i F i fF r    (3.21) Như vậy, nếu cho trước các giá trị của tỷ số truyền mô men iw và sử dụng

công thức (3.20) hoặc (3.21) ta sẽ tính được các gía trị tương ứng của lực kéo

m

F . Từ đường cong trượt   f F( m) ta cũng xác định được các giá trị của độ trượt δ ứng với các giá trị lực kéo đã tính được. Từ đường đặc tính khơng thứ ngun iw = f(in) của hộp số thuỷ lực (hình 3.7) ta sẽ xác định được giá trị của tỷ số truyền động in.

Thay các giá trị iw , in công thức (3.20) ta xác định được lực kéo Fm. Từ đường cong trượt   f F( m) xác định giá trị của d và thay vào (3.19) ta xác định được các gía trị của vận tốc thực tế v ứng với các giá trị iw đã cho và ứng với các giá trị lực kéo đã tính được . Như vậy ta sẽ xây dựng được đường cong vận tốc tực tế v f F( m).

Nếu sử dụng hộp số thuỷ-cơ, ta cần xây dựng các đường cong v = f(Fm) cho các số truyền khác nhau (với các giá trị khác nhau của tỷ số truyền iT trong phần truyền động cơ học).

 Xây dựng các đường công công suất kéoPm  f F( m) :

Pm  F vm (3.22) Trên cơ sở các đường cong vận tốc v = f(Fm) đã xây dựng được và sử

dụng công thức (3.22) ta sẽ xây dựng được các đường cong công suất kéo

( )

m m

P  f F cho các số truyền khác nhau .

 Xây dựng đường biểu diễn chi phí nhiên liệu giờ Ge  f F( m)

Khi sử dụng hộp số thuỷ lực, như trên đã giả thiết động cơ luôn làm việc ở chế độ danh nghĩa nên chi phí nhiên liệu giờ sẽ không thay đổi

ax

e e m

G G . Trên đồ thị được biểu diễn bởi đường thẳng song song với trục hoành.

 Xây dựng các đường cong chi phí nhiên liệu riêng gT  f F( m) Chi phí nhiên liệu riêng được tính theo cơng thức:

3 10 e T m G g P  , g/kWh (3.23)

Sử dụng các đường cong công suất kéo và công thức (3.23) ta sẽ xây dựng được các đường cong chi phí nhiên liệu riêng gT  f F( m) cho các số truyền khác nhau.

Trên hình 3.8 được trình bày dạng đường đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo dùng hộp số thuỷ-cơ với 2 số truyền.

Để so sánh với đường đặc tính kéo của máy kéo chỉ dùng hộp số cơ học, trên hình 2.8 được xây dựng thêm các đường đặc tính kéo thế năng cho hai loại hộp số. Đường đặc tính kéo thế năng của máy kéo dùng hộp số thủy lực (đường a) thấp hơn so với máy kéo dùng hộp số cơ học bình thường (đường

b) vì cơng suất mất mát trong truyền động cơ học nhỏ hơn so với truyền động thuỷ lực.

Mặc dù vậy, năng suất làm việc thực tế của các máy kéo dùng hộp số thuỷ lực vẫn cao hơn so với máy kéo dùng hộp số cơ học bình thường nếu các điều kiện khác như nhau. Điều này có thể được giải thích như sau: ở các máy kéo dùng hộp số cơ học thường xuyên phải dừng máy hoặc giảm tốc độ chuyển động để sang số khi tải trọng kéo thay đổi hoặc khi quay vòng đầu bờ. Trong khi đó, nếu dùng hộp số thuỷ lực ít khi phải sang số vì phần truyền động thuỷ lực sẽ tự động điều chỉnh tỷ số truyền mô men cho phù hợp với sự thay đổi tải trọng kéo. Ngoài ra, khi làm việc với hộp số cơ học động cơ thường thiếu tải, nghĩa là hệ số sử dụng tải trọng động cơ  <1 vì phải ln dự trữ một phần công suất để khắc phục các hiện tượng quá tải đột ngột mà người lái không kịp phản xạ. Cịn ở loại hộp số thuỷ lực cơng suất động cơ ln phát huy gần như hồn tồn  =1.

Tuy nhiên, do khoảng thay đổi tỷ số truyền của hộp số thuỷ lực rất hạn chế trong khi đó khoảng thay đổi lực kéo của máy kéo thường rất lớn, do đó để mở rộng khoảng lực kéo nhằm đáp ứng được nhiều loại cơng việc khác nhau thì cần bố trí thêm phần hộp số cơ học sau phần hộp số thuỷ lực. Phần hộp số cơ học thường bố trí 23 số truyền.