2.2.4.1. Các bộ phận chắnh của bộ truyền ựai bản rộng vô cấp a) Bánh ựai chủ ựộng
Bánh ựai chủ ựộng ựược nối trục quay của ựộng cơ, nó nhận năng
lượng từ ựộng cơ ựưa vào hộp số.
Mỗi bánh ựai ựược tạo từ hai khối hình nón có góc nghiêng là 200 và ựặt ựối diện với nhaụ Hai khối này có thể thay ựổi khoảng cách giữa chúng, khi hai khối này tách ra xa thì dây ựai ngập sâu trong rãnh và bán kắnh làm việc của nó bị giảm, và ngược lại thì bán kắnh làm việc sẽ tăng. Việc thay ựổi ựược bán kắnh làm việc của ựai là do một nửa bánh ựai di ựộng ựược ép nhờ xylanh thủy lực tác ựộng vào ổ bi ép và một nửa cố ựịnh trên trục dọc.
Hình 2.6. Cấu tạo bánh ựai chủ ựộng
1- nửa bánh ựai di ựộng; 2- ổ bi ép; 3- nửa bánh ựai cố ựịnh b) Bánh ựai bị ựộng
Về mặt cấu tạo và nguyên lý làm việc thì bánh ựai bị ựộng tương tự như bánh ựai chủ ựộng, nhưng nó nhận năng lượng từ bánh ựai chủ ựộng thông qua ựai truyền.
Hình 2.7. Cấu tạo bánh ựai bị ựộng
1- nửa bánh ựai cố ựịnh; 2- dây ựai; 3- nửa bánh ựai di ựộng; 4- lò xo ép c) đai truyền
Các bộ truyền ựai vô cấp sử dụng trên ôtô và máy kéo thường dùng ựai truyền bằng kim loại hay ựai cao su công suất cao hoặc bằng dây xắch ựể có thể truyền ựược công suất lớn của ựộng cơ.
Ớ đai cao su ựược sử dụng trong bộ truyền ựai vô cấp là các loại ựai thang chất lượng tốt và ựàn hồi thấp.
Ớ Mặt làm việc của ựai thang là hai mặt bên, tiếp xúc với các rãnh hình thang tương ứng của bánh ựaị Ma sát trên ựai thang có thể xem như ma sát trên rãnh, do ựó ma sát giữa ựai thang và bánh ựai lớn hơn trong ựai dẹt, ựộ bám của ựai thang tốt hơn trên ựai dẹt. Góc nêm của ựai thang ϕ =400.
- Về mặt cấu tạo, ựai thang có hai loại : ựai sợi xếp (hình 2-9a) và ựai sợi bện (hình 2.9b). Các lớp sợi xếp hoặc bện (1) ựược bố trắ ở lớp trung hòa hoặc ựối xứng với lớp trung hòạ Lớp cao su (2) chịu kéo, lớp cao su (3) chịu nén, bảo ựảm cho ựai làm việc như một khối nguyên và làm tăng ựộ dẻo cho ựaị Lớp vỏ (4) bằng vải cao su bọc quanh ựai bảo vệ và làm giảm mòn cho ựaị đai truyền thường ựược làm bằng vật liệu cao su và một số vật liệu khác, ngoài ra trong bộ truyền ựai vô cấp người ta còn dùng ựai truyền kim loạị Các dây ựai kim loại có ựộ bền cao, cho phép bộ truyền ựai tiếp nhận nhiều hơn mômen từ ựộng cơ, tuy nhiên do hệ số ma sát nhỏ nên ựai kim loại ựòi hỏi lực ép lớn hơn rất nhiều so với ựai cao sụ
Ớ đai truyền kim loại có cấu tạo bao gồm nhiều phiến thép có ựộ cứng cao và số lượng phiến thép tùy thuộc vào khoảng cách giữa hai trục truyền ựộng, các phiến thép có góc nghiêng so với mặt vát tạo nên ựai hình thang một góc
200, (hình 2-9) mô tả cấu tạo của một phiến thép. Các phiến thép này nằm trên
các vòng thép, vòng thép ựược làm bằng các lá thép mỏng có chiều dày thường bằng 0,1mm ép chặt với nhaụ
Trên máy nông nghiệp tự hành vạn năng của ựề tài này ta có công suất danh nghĩa của ựộng cơ NeH = 30,2 KW, ta dùng ựai cao su công suất cao cho bộ truyền ựai vô cấp.
2.2.4.2. Các bộ phận chắnh của hệ thống ựiều khiển thủy lực
Hệ thống thủy lực bao gồm các cụm cơ bản sau: nguồn cung cấp năng lượng (bơm và van ựiều tiết), van phân phối- van thủy lực chuyển số, xylanh thủy lực, các ựường dầụ
a) Bơm dầu
Trong truyền ựộng thủy lực cho bộ truyền ựai vô cấp này ta sử dụng ngay bơm dầu của hệ thống truyền ựộng thủy lực của máy nông nghiệp tự hành vạn năng.
b) Van phân phối
Trong hệ thống thủy lực này, ựể ựiều khiển việc chuyển số - thay ựổi tỷ số truyền của bộ truyền ựai ta sử dụng van phân phối 3/3 tác ựộng bằng taỵ
c) Xy lanh thủy lực
Trong hệ thống thủy lực này ta sử dụng xi lanh tác ựộng một chiều, hành trình trả về nhờ lực căng của lò xọ
Xi lanh tác ựộng ựơn thông dụng cấu tạo gồm xi lanh 1 ựược gia công bóng bề mặt trong và pắt tông 2 (hình 2.10). Không gian trước ựáy pắt tông ựược nối thông với ựường dầu áp suất caọ Phắa bên kia của xi lanh ựược thông với không khắ bên ngoài và ựược bảo vệ nhờ bộ lọc 3. Pắt tông và cần pắt tông ựược hướng dẫn chuyển ựộng và ựược làm kắn trong xi lanh. Lực tác dụng lên ựáy pắt tông ựược xác ựịnh bởi ựiện tắch ựáy pit tông và áp suất dầu thủy lực.
Hình 2.10. Xy lanh tác ựộng ựơn thông dụng [8]
d/ đường ống
Trong hệ thống thủy lực này ta sử dụng các ựường ống mềm. Các ống mền có mặt trong và ngoài ựàn hồi bằng cao su nhân tạo và nhiều lớp bố sợi vải bằng lưới thép. Ống mền có ưu ựiểm dễ tháo lắp, ngoài ra do khả năng dãn nở nó có thể làm giảm dao ựộng và ựỉnh áp suất.
đặc biệt cần lưu ý ựến việc bố trắ kết cấu của ống mềm. Chúng cần ựược bố trắ cho ựủ chỗ ựể tự do chuyển ựộng.
CHƯƠNG III
XÂY DỰNG MÔ HÌNH TRUYỀN đỘNG đAI VÔ CẤP 3.1. Các nghiên cứu về truyền ựộng ựai biến tốc
Nghiên cứu về truyền ựộng ựai nói chung và ựai biến tốc nói riêng ựã ựược các nhà khoa học trong và ngoài nước thực hiện từ rất sớm và ựã ựạt ựược nhiều kết quả công bố trong các công trình nghiên cứu khoa học cũng như các ứng dụng vào thực tiễn sản xuất.
Liên quan ựến ma sát, một ựặc thù của truyền ựộng ựai ựược ựề cập ựến trong rất nhiều công trình nghiên cứu về ựộng học, ựộng lực học và ựiều khiển tự ựộng. đây là một vấn ựề rất phức tạp trong cơ học, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố kỹ thuật, vật liệu và ựiều kiện làm việc. Khi nghiên cứu về vấn ựề này, tùy thuộc vào mục ựắch công việc các tác giả tập trung vào việc xây dựng mối quan hệ giữa ma sát với một số yếu số chắnh, các yếu tố khác có thể ựược ựơn giản hóa hoặc bỏ quạ Các nghiên cứu của Gerbert [22] giả thiết dây ựai và bánh ựai là tuyệt ựối cứng, Kobayashi [24] và Asayama [21] xây dựng mô hình cho truyền ựộng ựai kim loại cũng có giả thiết như vậy nhưng bổ sung thêm lực ép giữa các tấm kim loại của dây ựaị
Trong các mô hình tắnh toán của Srnik và Pfeiffer [28], Tenberge [29] và Sattler [25], ựã ựưa thêm nhiều quan hệ làm tăng tắnh phức tạp và sự linh hoạt của mô hình, các kết quả mô phỏng nhờ vậy cũng chắnh xác và gần với thực tế hơn.
Ide [23], Shafai [26], Sorge [27], và Carbone [20] ựã tập trung xây dựng các mô hình liên quan ựến ựộng lực học quá trình thay ựổi tỷ số truyền của bộ truyền ựộng ựai vô cấp có tắnh ựến các ảnh hưởng của biến dạng dây ựai, bánh ựaị
Các nghiên cứu của đặng Tiến Hòa [13], Nguyễn Văn Hựu [14], ựã xây dựng mô hình mô phỏng ựộng lực học truyền ựộng ựai có tắnh ựến các
yếu tố ựàn hồi và cản nhớt của dây ựai thang sử dụng trong truyền lực máy kéo nhỏ và máy ựập lúa dọc trục.
Phát triển các mô hình trên, trong nghiên cứu của Bùi Việt đức [15] ựã xây dựng các quan hệ giữa hệ số ựàn hồi, hệ số giảm chấn của dây ựai với các yếu tố ảnh hưởng như lực ép, mô men, tốc ựộ quaỵ Nhờ vậy kết quả mô phỏng có ựộ chắnh xác và gần với thực tế hơn.
3.2. Cơ sở lý thuyết bộ truyền ựộng ựai biến tốc
Máy kéo thường làm việc với nhiều loại liên hợp máy khác nhau và ở trên nhiều loại ựất ựai khác nhau, do ựó lực kéo yêu cầu ở móc kéo ựòi hỏi phải thay ựổi trong một khoảng rộng. để ựộng cơ luôn làm việc ổn ựịnh ở chế ựộ có tắnh kinh tế nhiên liệu tốt nhất khi lực kéo ở móc kéo thay ựổi, chúng ta cần phải thay ựổi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực. Vì thế, trong hệ thống truyền lực của máy kéo này nếu dùng loại hộp số có cấp (loại cơ khắ thông thường) thì kết cấu hệ thống sẽ rất phức tạp. để làm tốt việc thay ựổi lực kéo trên bánh xe chủ ựộng và khắc phục ựược những nhược ựiểm trên thì trong hệ thống truyền lực của máy kéo ta dùng truyền lực vô cấp.
Việc sử dụng truyền lực vô cấp nhằm mục ựắch làm cho máy luôn làm việc ở chế ựộ gần với công suất ựịnh mức và do ựó có năng suất làm việc caọ Hệ thống truyền lực vô cấp bố trắ trên máy kéo có ưu ựiểm nổi bật là tự ựộng thay ựổi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực tương ứng với sự thay ựổi lực cản kéo của liên hợp máỵ Mặt khác, truyền lực vô cấp giúp cho người ựiều khiển giảm ựược cường ựộ lao ựộng; không mất mát công suất và thời gian ựể sang số nên có tắnh kinh tế cao và thời gian tăng tốc nhỏ.
Truyền ựộng vô cấp có nhiều loại: truyền ựộng ma sát, truyền ựộng thủy lực, truyền ựộng ựiện từ,Ầ Trong ựề tài này ta chọn bộ truyền ựai bản rộng vô cấp và thay ựổi ựộ rộng của hai má trên bánh ựai chủ ựộng bằng thủy lực. Mô hình của bộ truyền ựai bản rộng vô cấp như sau (hình 3.1):
Bộ truyền ựộng ựai có cấu tạo gồm bánh ựai chủ ựộng 2, bánh ựai bị ựộng 1 và ựai truyền 3 có chiều dài không ựổị Bánh ựai chủ ựộng và bánh ựai bị ựộng ựều ựược cấu tạo từ hai khối hình nón, một khối cố ựịnh và một khối có thể dịch chuyển theo dọc trục và thay ựổi khoảng cách giữa hai khối hình nón. Do vậy khi một nữa bánh ựai làm việc tăng bán kắnh và một bánh ựai khác làm giảm bán kắnh ựể cho dây ựai luôn luôn bám chặt vào giữa hai khối hình nón.
Hình 3.1. Mô hình bộ truyền ựai bản rộng vô cấp
1- bánh ựai bị ựộng; 2- bánh ựai chủ ựộng; 3- ựai truyền; 4- trục bị ựộng; 5- vận tốc góc của trục bị ựộng; 6- vận tốc góc của trục chủ ựộng; 7- trục chủ ựộng
để ựiều chỉnh sự thay ựổi ựường kắnh tác ựộng của các bánh ựai trong bộ truyền ựai này ta sử dụng bộ truyền thủy lực (hình 3.2). Nguyên lý hoạt ựộng của bộ ựiều khiển này như sau:
Hình 3.2. Sơ ựồ truyền ựộng ựai vô cấp ựiều khiển bằng thủy lực
1- động cơ; 2- bánh ựai chủ ựộng; 3- Ổ bi ép; 4- bánh ựai bị ựộng; 5- dây ựai kim loại; 6- lò xo ựiều khiển bánh ựai bị ựộng; 7- xilanh thủy lực; 8- van
phân phối; 9- van an toàn; 10- bơm thủy lực.
Truyền ựộng ựai vô cấp này sử dụng bộ truyền thủy lực ựể thay ựổi ựộ rộng của hai má trên bánh ựai chủ ựộng một cách liên tục. Việc này ựem lại sự thay ựổi về tỷ số truyền một cách liên tục và biên ựộ tỷ số truyền lớn hơn. Khi khởi hành máy nông nghiệp tự hành từ trạng thái ựứng yên, dây ựai ựược ựặt ở vị trắ sát với tâm của bánh ựai chủ ựộng; cùng lúc lò xo 6 tạo ra lực ép lên hai má của bánh ựai bị ựộng khiến chúng nằm sát với nhau qua ựó dây ựai ựược ựặt ở vị trắ xa tâm Ờ rìa Ờ của bánh ựai bị ựộng. Ở vị trắ số thấp này (bộ truyền ựai làm việc ở tỷ số truyền lớn) máy nông nghiệp tự hành ựược tăng tốc một cách mạnh mẽ và liên tục.
Trên hình 3.3 giới thiệu van phân phối con trượt dọc ở vị trắ tĩnh. đầu nối từ bơm và ựầu nối về thùng bị chặn lại, do ựó dòng dầu cung cấp từ bơm ựược chảy về thùng qua van giới hạn áp suất và con trượt van ựứng yên.
Hình 3.3. Van phân phối con trượt dọc 3/3 tác ựộng bằng tay có lò xo trả về
1- Con trượt; 2- Lò xọ
Nếu ựẩy tay ựòn ựến vị trắ nâng thì con trượt 1 sẽ ựược ựẩy sang tráị Nhờ ựó, ựầu nối từ bơm thông với ựầu nối ựến xy lanh và dầu chảy từ bơm ựến xy lanh, ựẩy pắt tông làm nâng thiết bị.
Khi muốn tăng tốc ựộ chuyển ựộng cho máy kéo, thì phải giảm dần tỷ số truyền của bộ truyền ựaị Khi ựó, ta tác ựộng vào tay ựiều khiển van phân phối 9 ở vị trắ nâng và lúc này dầu từ bơm 11 qua van phân phối vào xylanh thủy lực 8 tạo ra lực ép ựủ mạnh lên ổ bi ép 3 ựể ép nửa bánh ựai di ựộng của bánh ựai chủ ựộng 2 vào gần nửa bánh ựai cố ựịnh, khe hở của hai nửa bánh ựai chủ ựộng thu hẹp lại, dây ựai trong bánh ựai chủ ựộng bị ép ra xa trục và ở vị trắ có ựường kắnh lớn hơn, ựồng thời dây ựai ở bánh ựai bị ựộng do áp lực lớn thắng ựược lực ép của lò xo 6 ựẩy nửa bánh ựai di ựộng của bánh ựai bị ựộng 4 ựi ra xa nửa bánh ựai cố ựịnh, làm giảm ựường kắnh của bánh ựai bị ựộng. Tỷ số truyền ựược giảm xuống.
Khi ựể tay ựòn tự do, con trượt van sẽ chuyển ựộng về vị trắ giữ ban ựầu nhờ lực lò xo 2. Cần chú ý là, chỉ ựược sử dụng lò xo nén ựể dẫn con trượt từ hai vị trắ cuối trở về vị trắ tĩnh, khi ựó máy nông nghiệp tự hành làm việc ở một tỷ số truyền nhất ựịnh.
Tại vị trắ hạ, con trượt ựược ựẩy về phắa phải và pắt tông trong xy lanh dưới tác ựộng của lực ngoài, thường là trọng lực của thiết bị cần nâng, từ từ hạ xuống. Lưu lượng dầu sẽ từ qua xy lanh thông với ựầu nối ựể chảy về thùng. Vậy khi muốn giảm tốc ựộ của máy nông nghiệp tự hành hay tăn tỷ số truyền, ta gạt tay gạt ựiều khiển van phân phối về vị trắ hạ, lúc này lực tác dụng của xylanh 8 lên bánh ựai chủ ựộng giảm nên ựường kắnh của bánh ựai chủ ựộng giảm, ựồng thời lúc ựó dưới tác dụng của lò xo 6 bán kắnh của bánh ựai bị ựộng tăng lên.
Nguyên lý thay ựổi tỷ số truyền của bộ truyền ựai bản rộng vô cấp : tỷ số truyền là tỷ số của bán kắnh quay trên bánh ựai chủ ựộng và bán kắnh quay trên bánh ựai bị ựộng:
Hình 3.4. Nguyên lý thay ựổi tỷ số truyền của vô cấp
a) tỷ số truyền lớn; b) tỷ số truyền nhỏ 1-puli chủ ựộng; 2-puli bị ựộng
1
W - vận tốc góc của trục chủ ựộng; W2- vận tốc góc của trục bị ựộng.
1
d - ựường kắnh làm việc của puli chủ ựộng.
2
d - ựường kắnh làm việc của puli bị ựộng.
Tỷ số truyền i: 1 2 d d i= (3.1)
Trong ựó: d1- ựường kắnh của bánh ựai chủ ựộng. d2- ựường kắnh của bánh ựai bị ựộng.
3.3. động lực học quá trình thay ựổi tỷ số truyền
Việc xác ựịnh các thông số cơ bản của bộ truyền ựai vô cấp chắnh là xác ựịnh loại ựai, kắch thước ựai và bánh ựai, khoảng cách trục e, chiều dài ựai và lực tác dụng lên trục nhằm ựảm bảo yêu cầu truyền mômen quay của ựộng cơ trong mọi ựiều kiện làm việc.
3.3.1. Xác ựịnh loại ựai và ựường kắnh lớn nhất của bộ truyền ựai vô cấp
Trong hệ thống truyền lực của máy kéo của ựề tài này ta sử dụng bộ truyền ựai vô cấp RD b, có bản vẽ kết cấu như sau:
Hình 3.5. Kết cấu bộ truyền ựai vô cấp RD b
Máy kéo sử dụng ựộng cơ ựiêzen có công suất danh nghĩa của ựộng cơ:
kW
NeH =30,2 /neH =2800v/ph; khoảng thay ựổi tỷ số truyền yêu cầu của bộ