Truyền ựộng ựai vô cấp

Bộ truyền ựộng ựai bản rộng vô cấp lựa chọn trong mô hình là loại có khoảng cách trục cố ựịnh, bán kắnh tác ựộng của bánh ựai chủ ựộng thay ựổi nhờ lực ép xi lanh thủy lực, bán kắnh bánh ựai bị ựộng thay ựổi tự lựa theo lực ép lò xọ Xi lanh thủy lực là loại tác dụng ựơn, van phân phối ựiều khiển bằng tay

Các thông số của bộ truyền ựộng ựai bản rộng vô cấp ựược lựa chọn và tắnh toán theo Catalog của nhà sản xuất chế tạo Beger (CHLB đức)

Tỷ số truyền của truyền ựộng ựai thực hiện theo mô hình mô phỏng sự thay ựổi tỷ số truyền của Shafai:

x k ax ax cvt cvt b e l F F i dt di ) . 2 ( tan 2 ) ( ) 1 ( 2 1 *1 − − + ≈ α π (4.4) 4.1.4. Ly hợp

Ly hợp sử dụng trong mô hình khảo sát là loại 1 ựĩa, ma sát khô, thường xuyên ựóng, ựược lắp ựặt tại vị trắ sau bánh ựai bị ựộng, trước hộp số, là bộ phận truyền hoặc ngắt mômen, tốc ựộ quay từ ựộng cơ qua bộ truyền ựộng ựai vô cấp, tới trục sơ cấp của hộp số.

4.1.5. Hộp số, cầu sau

Hộp số thiết kế cho máy tự hành vạn năng là loại hộp số thường 2 cấp, sử dụng cho công việc canh tác trên ựồng và vận chuyển. Cầu sau với truyền lực chắnh, vi sai ựược thiết kế ựơn giản, trong tắnh toán mô phỏng có thể coi truyền lực chắnh như một cấp số truyền của hộp số. Các thông số kỹ thuật của hộp số, cầu sau ựược tắnh toán lựa chọn phù hợp với các yêu cầu công việc.

Ớ Tắnh toán mô phỏng

Ở trạng thái ly hợp ựóng, mô hình gồm 3 khối lượng, hệ phương trình vi phân chuyển ựộng của hệ thống truyền lực máy kéo:

(4.5)

Hình 4.3. Mô hình truyền lực máy kéo

Trong ựó: 1 1 Je Jcvt J = + (4.6) kp cvt J J J2 = 2+ (4.7) (ϕk cvtϕ2) k(ϕ&k cvtϕ&2) k k c i b i M = − + − (4.8)        − = − = − = ) 3 ( ) 2 ( ) 1 ( 2 2 1 1 Fz R Fz Fz g R k cvt k e M M J i M M i J M M J ϕ ϕ ϕ & & & & & &

) ( ) ( g R R g R R R c b M = ϕ −ϕ + ϕ& −ϕ& (4.9) ) 1 ( R Fz R s − = ϕ ϕ& & , g g i 2 ϕ ϕ =

lk: chiều dài dây ựai, bx: bề rộng dây ựai, e: khoảng cách trục

4.1.6. Mạch ựiều khiển thủy lực

Trong mô hình khảo sát sử dụng xi lanh tác ựộng một chiều, hành trình trả về nhờ lực căng của lò xọ Van thủy lực sử dụng van phân phối 3/3 tác ựộng bằng taỵ

+ Phương trình chuyển ựộng của xi lanh:

m F F A p s − Lx− ms = 1. ζ. & & (4.10)

Hình 4.4. Sơ ựồ mạch ựiều khiển thủy lực

4.2. Mô phỏng mô hình bằng phần mền Matlab-simulik

4.2.1. Giới thiệu Matlab Ờ Simulink

Hệ thống truyền lực trên máy nông nghiệp tự hành vạn năng của ựề tài có thể chia thành các khối liên kết với nhau nhờ các trục nối và trục liên kết,

M Q1 p1 F1 A vk, sk FLX V

gồm: khối ựộng cơ, khối bộ truyền ựai vô cấp, khối ly hợp và hộp số, khối vi sai và truyền lực cuối cùng, khối bánh xẹ Việc mô phỏng ựược thực hiện bằng cách phát triển các sơ ựồ khối mô phỏng, sử dụng các khối ựược ựịnh nghĩa từ trước như: khối tổng, khối tắch phân, khối nhân hệ số, các khối hiển thị,Ầ mà các khối này ựã chứa ựựng các dữ liệu ựịnh nghĩa, các phương trình vi phân hay tắch phân của hệ thống.

Hiện nay ở nước ta, phần mềm Matlab là một trong những chương trình khá thông dụng và có nhiều tác giả nghiên cứu nên ta chọn phần mềm này ựể làm công cụ nghiên cứụ

Simulink là một toolbox của Matlab, dùng ựể mô phỏng ựộng học một cách nhanh chóng và thuận tiện. Thông thường, công cụ này ựược dùng thiết kế hệ thống ựiều khiển, hệ thống thông tin và các ứng dụng mô phỏng khác, hệ thống tuyến tắnh, hệ thống phi tuyến, các mô hình trong miền thời gian liên tục và gián ựoạn cho kết quả nhanh chóng và chắnh xác. Bộ lệnh của phần mềm này lên tới hàng nghìn và ựược mở rộng thông qua các hàm tạo lập bởi người sử dụng, hay thông qua các thư viện. Simulink sử dụng giao diện ựồ họa xây dựng và sử dụng mô hình bằng cách lựa chọn các ựối tượng có sẵn trong thư viện của Simulink vào hệ thống, nhờ vậy mô hình ựược quan sát một cách trực quan hơn.

để xây dựng mô hình ta khởi ựộng Matlab và khởi tạo Simulink, mở thư viện của khối Simulink sau ựó chọn các nhóm thắch hợp.

Thư viện Matlab - Simulink có các nhóm sau:

- Nhóm Continuous : chứa các khối cơ bản ựể xử lý các tắn hiệu liên tục. - Nhóm Discontinuities: chứa các khối cơ bản ựể xử lý các tắn hiệu

không liên tục.

- Nhóm Discrete : chứa các khối cơ bản ựể xử lý các tắn hiệu rời rạc số. - Nhóm Lookup Table: tổ hợp bảng tìm kiếm.

- Nhóm Model Verification: tổ hợp mô ựun kiểm trạ

Hình 4.5. Hệ thống thư viện phần mềm Matlab - Simulink

- Nhóm Model-Wide Utilities: tổ hợp mô ựun tiện ắch mở rộng. - Nhóm Ports & Subsystems: tổ hợp các phần tử liên kết mô phỏng. - Nhóm Signal Routing: ựịnh tuyến tắn hiệụ

- Nhóm Signal Attributes: tổ hợp các thuộc tắnh tắn hiệụ

- Nhóm Sinks: tổ hợp biểu diễn tiến hiệu thực hiện chức năng biểu diễn kết quả.

- Nhóm Sources: chứa các khối phát tắn hiệụ

- Nhóm User-Defined Functions: tổ hợp hàm xác ựịnh bởi người sử dụng.

để thực hiện một quá trình mô phỏng ta tiến hành các bước: xây dựng mô hình mô phỏng; xác lập giá trị các thông số mô hình; xác lập ựiều kiện ựầu; lựa chọn cách xuất kết quả; ựiều khiển việc thực thi kết quả mô phỏng.

Ớ Khối Constant: dùng tạo hằng số không phụ thuộc vào thời gian.

Ớ Khối Gain: dùng ựể khuyêch ựại tắn hiệu ựầu vàọ

Ớ Khối tổng Sum: dùng ựể thực hiện cộng hoặc trừ tắn hiệu ựầu vàọ

Ớ Khối chia Divide: dùng ựể chia 2 tắn hiệụ

Ớ Khối nhân Product: dùng ựể nhân 2 hay nhiều tắn hiệu ựầu vàọ

Ớ Khối hàm Macfuction: dùng ựể thực hiện các hàm toán học.

Ớ Khối tắch phân Integrator: dùng ựể tắnh tắch phân.

Ớ Khối ựạo hàm Derivative: dùng ựể tắnh ựạo hàm.

Ớ Khối ựồ thị Scope Hiển thị tắn hiệu dưới dạng ựồ thị

4.2.2. Mô phỏng mô hình

Ớ Các giả thiết khi xây dựng và mô phỏng mô hình

+ động cơ hoạt ựộng trên ựường ựặc tắnh tốc ựộ ngoài (mức ga cực ựại). + độ trượt của bộ truyền ựộng ựai là hằng số.

+ Bộ li hợp không có hiện tượng trượt trong quá trình khảo sát. + Các trục truyền, bánh răng là tuyệt ựối cứng.

Ớ Sơ ựồ khối của mô hình

Hình 4.6. Sơ ựồ khối của mô hình máy kéo

Ớ Chương trình mô phỏng

Hình 4.7. Chương trình mô phỏng máy kéo trên phần mềm Matlab Ờ Simulink

đỘNG CƠ Tđ đAI VÔ CẤP LI HỢP HỘP SỐ TẢI XI LANH THỦY LỰC VAN PHÂN PHỐI NGUỒN ÁP SUẤT

Ớ Thông số dùng khảo nghiệm trong mô hình

Thông số Giá trị đơn vị

mFz 1200 kg rRad 0.6 m Je 0.5 kgm2 Jcvt1 0.041 kgm2 Jcvt2 0.041 kgm2 Jkpe 0.0813 kgm2 Jkpa 0.01 kgm2 JFz 24.25 kgm2 ig 60.55 - ck 550 Nm/rad bk 5 Nms/rad cR 250 Nm/rad bR 1.5 Nms/rad

4.2.3. Khảo sát một số trạng thái hoạt ựộng của mô hình

4.2.3.1. Các trường hợp khảo nghiệm và kết quả

1/ Khi tác ựộng nhanh hành trình nạp của van phân phối

Khảo sát 1: Khi tác ựộng hành trình nạp của van phân phối cách ựột ngột

2/ Khi tác ựộng nhanh hành trình xả của van phân phối

Khảo sát 2: Khi tác ựộng hành trình xả của van phân phối cách ựột ngột

Kết quả 2:

3/ Khi tác ựộng chậm hành trình nạp của van phân phối

Khảo sát 3: Khi tác ựộng hành trình xả của van phân phối cách êm dịu Kết quả 3:

4/ Khi tác ựộng chậm hành trình nạp của van phân phối

Khảo sát 4: Khi tác ựộng hành trình nạp của van phân phối cách êm dịu

Kết quả 4:

5/ Khi tác ựộng hành trình nạp nhanh Ờ xả chậm của van phân phối Khảo sát 5: Khi tác ựộng hành trình nạp ựột ngột Ờ xả từ từ của van phân phối

Kết quả 5:

6/ Khi tác ựộng hành trình nạp chậm Ờ xả nhanh của van phân phối Khảo sát 6: Khi tác ựộng hành trình nạp từ từ Ờ xả ựột ngột êm dịu của van phân phối

Kết quả 6:

4.2.3.2. Nhận xét về các kết quả trong các trường hợp khảo nghiệm

Mục ựắch của ựề tài hướng tới khi sử dụng hệ thống truyền ựộng ựai vô cấp bản rộng là khi có một tác ựộng nào ựó làm thay ựổi mô men cản tác ựộng lên máy kéo thì hệ thống truyền ựộng ựai vô cấp phải tự lựa làm sao ựảm bảo cho ựộng cơ của máy kéo nông nghiệp luôn làm việc trong miền làm việc cho phép trên ựồ thị ựặc tắnh ngoài thể hiện ở hình 4.2.

Từ lý thuyết có Mc = f(itl,Me), như vậy có thể nhận thấy rằng khi có thay ựổi về tỷ số truyền của cả hệ thống truyền lực itl thì cũng chắnh là có sự thay ựổi của mô men cản hay mô men ựộng cơ. Như vậy bài toán của chúng ta ựược sử lý cách ựơn giản hơn khi chúng ta coi như mô men cản lên máy kéo nông nghiệp là không ựổi và thực hiện thay ựổi tỷ số truyền itl và theo dõi phản ứng của ựộng cơ và sự phản ứng của hệ thống thủy lực ựiều khiển tỷ số truyền icvt.

Với cách xây dựng mô hình khảo nghiệm như trên thì với những kết quả mà chúng ta thu ựược trong 6 khảo nghiệm trên cho thấy chúng ta ựã ựạt ựược mục ựắch ựó là:

- VỀ đIỀU KHIỂN THỦY LỰC:

Cơ sở lý thuyết: khi ựiều chỉnh van phân phối ở vị trắ ỘnângỢ tức mở ựường nạp vào xi lanh thủy lực làm cho áp suất trong xi lanh tăng lên, cần piston di chuyển ép bánh ựai chủ ựộng vào làm cho ựường kắnh tức thời của banh ựai chủ ựộng d1 tăng lên. Khi lực ép ựủ lớn thắng lực lo xo phắa bánh ựai bị ựộng làm cho nửa bánh ựai bị ựộng di chuyển ra xa nửa bánh ựai còn lại làm cho ựường kắnh bánh ựai bị ựộng d2 giảm xuống và như vậy tỷ số truyền icvt giảm xuống. Vì ựầu vào ta lấy mô men cản Mc không ựổi nên ựể ựảm bảo cho Mc = itl.Me không thay ựổi thì buộc Me phải tăng và vận tốc liên hợp máy tăng lên.

cho ựường kắnh bánh ựai chủ ựộng giảm xuống. Khi lực lò xo bên bánh bi ựộng thắng lực tác dụng dọc trục của ựai làm cho ựường kắnh bánh ựai bị ựộng tăng lên và làm cho icvt tăng lên. Và ựể ựảm bảo cho Mc = itl.Me (Mc không thay ựổi) không thay ựổi thì Me buộc phải giảm xuống và vận tốc bánh xe giảm xuống.

Kết quả khảo nghiệm: qua 6 kết quả khảo nghiệm cho thấy mô hình xây dựng ựáp ứng ựược những vấn ựề từ cơ sở lý thuyết ở trên nêu lên là:

+ Khi tăng áp suất thì tỷ số truyền giảm và mô men ựộng cơ tăng lên, vận tốc bánh xe giảm xuống.

+ Khi giảm áp suất thì tỷ số truyền tăng lên, mô men ựộng cơ giảm xuống, vận tốc bánh xe tăng lên.

- VỀ đIỀU CHỈNH THÍCH ỨNG CỦA MÔ HÌNH:

Cơ sở lý thuyết: bài toán thực tế luôn ựạt ra là dù ở chế ựộ ựiều khiển nào ựi nữa thì phải luôn ựảm bảo ựộng cơ của máy nông nghiệp luôn ựảm bảo ựiểm làm việc nằm trong vùng có lợi trên ựồ thị ựặc tắnh ngoài ở hình 4.2.

Kết quả khảo nghiệm: từ các kết quả khảo nghiệm cho thấy ựộng cơ của máy nông nghiệp trong mô hình luôn làm việc trong vùng cho phép của ựường ựặc tắnh ngoàị

CHƯƠNG V

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận

Luận văn ựã ựược hoàn thành ựúng tiến ựộ, thực hiện ựầy ựủ các nội dung yêu cầu với các kết quả sau:

Tập hợp các dạng truyền ựộng vô cấp, phân tắch ựặc ựiểm kết cấu, nguyên lý hoạt ựộng và ưu nhược ựiểm của các dạng truyền ựộng vô cấp trên ô tô, máy kéo, máy nông nghiệp tự hành. Trên cơ sở ựó ựã lựa chọn ựược loại truyền ựộng và xây dựng sơ ựồ hệ thống truyền ựộng hợp lý cho máy kéo công suất nhỏ, phù hợp với ựiều kiện sản xuất, chế tạo và sử dụng của Việt Nam.

Tắnh toán các thông số ựộng học và kết cấu bộ truyền ựộng ựai vô cấp và các bộ phận khác của hệ thống truyền lực.

Xây dựng mô hình mô phỏng và khảo sát quá trình thay ựổi tỷ số truyền của truyền ựộng ựai bản rộng vô cấp trong hệ thống truyền lực máy kéo nhỏ.

Các kết quả mô phỏng quá trình thay ựổi tỷ số truyền của bộ truyền ựộng ựai bản rộng vô cấp, cụ thể là các trạng thái thay ựổi tốc ựộ quay, mô men của ựộng cơ và bánh ựai bị ựộng thể hiện ựúng quy luật, cho thấy các thông số tắnh toán của mô hình là chắnh xác.

Các kết quả của ựề tài có thể ựược sử dụng làm cơ sở cho các công việc tắnh toán thiết kế, chế tạo thử nghiệm tiếp theọ

5.2. Kiến nghị

Việc nghiên cứu tắnh toán mô phỏng bộ truyền ựai vô cấp trên hệ thống truyền lực của máy kéo là một phần trong tắnh toán thiết kế chế tạo một loại máy kéo mới sử dụng trong nông nghiệp. để các kết quả của ựề tài có thể ựược sử dụng hiệu quả cho các nghiên cứu tiếp theo, tôi xin ựưa ra một số

- Tiếp tục nghiên cứu mô hình ựộng học bộ truyền ựai vô cấp sử dụng trong hệ thống truyền lực theo hướng tự ựộng hóa thay ựổi tỷ số truyền.

- Mở rộng phạm vi nghiên cứu các vấn ựề liên quan ựến ựộng lực học máy kéo, máy nông nghiệp tự hành.

- Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm ựể rút ra ựược kết quả chắnh xác nhất.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

------

Tài liệu tiếng Việt

[ ]1. TS. Nguyễn Ngọc Quế: Giáo trình ôtô Ờ máy kéo và xe chuyên dụng.

Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội 2007.

[ ]2 . đặng Quý: Tắnh toán thiết kế ôtô. Trường đại học Sư phạm kỹ thuật Thành Phố Hồ Chắ Minh, 2001.

[ ]4 . Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng : Lý thuyết ôtô máy kéọ Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2008.

[ ]5 . Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm. Thiết kế chi tiết máy . Nhà xuất bản Giáo dục, 2007.

[ ]6 . S.N. NITRIPPORTRIC: Bài tập chi tiết máỵ Biên dịch: Võ Trần Khúc Nhã . Nhà xuất bản Hải Phòng, 2004.

[ ]7 . Trịnh Chất: Cơ sở thiết kế máy & chi tiết máỵ Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2007.

[ ]8 . Bùi Hải Triều (chủ biên), Nguyễn Ngọc Quế, đỗ Hữu Quyết, Nguyễn Văn Hựu: Giáo trình truyền ựộng thủy lực và khắ nén. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội 2006.

[ ]9 . Nguyễn Bảng, Nguyễn Viết Lầu, Phạm Xuân Vượng, Trần Minh Vượng, Trần Văn Nghiễn, Võ Tấn Thặng: Cơ khắ hóa nông nghiệp

(Quyển I-động lực). Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội 1991.

[ ]10 . Nông Văn Vìn : động lực học chuyển ựộng máy kéo Ờ ôtô. Trường đại