5. Nội dung nghiên cứu
3.3.3. Phân bố tỉ số truyền theo xác suất phân bố lực kéo
Khi xác ựịnh khoảng lực kéo tối ưu ta ựã chấp nhận xác suất phân bố tải trọng kéo của máy kéo theo thời gian sử dụng (cả ựời máy) là như nhaụ Nhưng trong thực tế lực cản kéo phụ thuộc vào nhiều yếu tố và mang tắnh ngẫu nhiên. Tuy vậy, nhiều công trình nghiên cứu thống kê về sự xuất hiện các giá trị lực kéo khác nhau trong quá trình khai thác máy (theo thời gian của một ựời máy) ựã ựưa ra những kết luận tương ựối chắnh xác [ Velav, Ầ ]: Có thể xem tải trong kéo PT là một ựại lượng ngẫu nhiên tuân theo quy luật phân phối chuẩn. Trong trường hợp này mật ựộ phân phối của lực kéo (tần số làm việc của máy
kéo ứng với một tải trọng kéo xác ựịnh) ựược biểu thị bởi công thức Gauss: ( ) 1 exp ( 2 )2 2 2 T Ttb T P P f P σ σ π − = − (3.31)
Trong ựó: PTtb và σ là giá trị trung bình (tâm phân bố) và ựộ lệch bình phương trung bình của ựại lượng ngẫu nhiên PT.
Thông thường khi thiết kế máy kéo ta không biết trước sự phân bố tải trong kéo như thế nàọ Trong trường hợp này, lực kéo trung bình P và ựộ lệch bình phương trung bình σ có thể xác ựịnh theo phương pháp sau ựâỵ
Giá trị lớn nhất có thể của lực kéo PTϕ là giới hạn từ ựiều kiện bám với ựất và nhận ựược khi ựộ trượt lớn nhất (δ=1) thể hiện trên hình 3.11.
Khi thiết kế máy kéo, giá trị lực kéo lớn nhất PTϕ có thể ựược xác ựịnh theo công thức (3.2) khi cho T = Tmax. Giá trị Tmax ựược xác ựịnh theo công thức thực nghiệm (3.1) khi cho ựộ trượt ựạt lớn nhất δ =1. Khi làm việc trên ruộng gốc rạ, ựối với máy kéo xắch có thể chọn Tmax = 0,67.
Nếu giả thiết rằng ở tải trọng kéo lớn nhất PTϕ ựộng cơ làm việc ở chế ựộ tải Memax thì giới hạn trên của vùng lực kéo tối ưu PTmax có thể ựược xác ựịnh theo công thức:
Hình 3.11. đồ thi phân bố tỉ số truyền hợp lý
0 PTmin PTtu PTmax PTϕ PT
ηTmax ηT 1,0 a b ∫T P T T dP P f 0 ) ( f(PT)
max T T ( m 1) T M m P fG P k fG P fG k k ϕ + ϕ − − = − = (3.32) Trong ựó: emax m eH M k M
= là hệ số thắch ứng của ựộng cơ theo mô men quay Sau khi xác ựịnh ựược PTmax , giới hạn dưới của vùng lực kéo tối ưu ựược xác ựịnh theo phương trình (3.12).
Nếu tiếp nhận rằng các giới hạn của vùng lực kéo tối ưu ựược phân bố ựối xứng qua tâm, ta tắnh lực kéo trung bình theo công thức:
min max 2 T T Ttb P P P + = (3.33)
Từ lý thuyết xác suất chỉ ra rằng tất cả các giá trị của một ựại lượng ngẫu nhiên ựược phân bố theo quy luật chuẩn thì thực tế chỉ có ý nghĩa ở trong vùng 3σ từ hai phắa của tâm phân bố. Xác suất ựể ựại lượng ngẫu nhiên rơi ngoài vùng này là nhỏ hơn 1%. Trên cơ sở lập luận này có thể chấp nhận rằng lực kéo lớn nhất PTϕ là nằm khoảng 3σ . Từ ựó ta xác ựịnh ựược phương sai:
3
T Ttb
Pϕ P
σ = − (3.34)
Khi ựã biết PTtb và σ ta có thể xây dựng ựược ựường cong tắch phân ( )T T
f P dP
∫ . đường cong này thể hiện xác suất ựể máy kéo làm việc trong vùng lực kéo ựã chọ
đường cong tắch phân có thể ựược sử dụng ựể phân bố tỉ số truyền hợp lý theo sự chỉ dẫn trên hình 3.11. đoạn ab trên trục tung tương ứng với vùng lực kéo PTmin − PTmax ựược chia ra thành n phần bằng nhau bằng số số truyền mà ta dự ựịnh thiết kế ựể làm việc trong khoảng lực kéo tối ưụ Từ các ựiểm chia trên trục tung ta kẻ các ựường song song với trục hoành. Từ các ựiểm cắt ựường cong tắch phân ta lại kẻ các ựường song song với trục tung. Các ựiểm cắt trục hoành sẽ tương ứng với các giá trị lực kéo ựịnh mức PTHi của các số truyền tương ứng. Sử dụng các giá trị này ta tắnh ựược các lực chủ ựộng của các số truyền ựảm bảo
khi ựó ựộng cơ làm việc ở chế ựộ danh nghĩa:
PkHi =PTi + fG (3.35)
Như vậy ta ựã xác ựịnh ựược các khoảng lực kéo cho các số truyền khác nhaụ Từ ựó có thể xác ựịnh ựược tỷ số truyền cho các số truyền khác nhau trong vùng lực kéo tối ưụ
kHi k Ti eH m P r i M η = (3.36) Nhận xét:
Việc lựa chọn các khoảng bằng nhau trên trục tung (hay các khoảng thay ựổi giá trị của xác suất xuất hiện giá trị lực kéo) có nghĩa là ựảm bảo cho thời gian làm việc của các số truyền trong một chu kỳ sử dụng nhất ựịnh là như nhau và nhờ ựó ựảm bảo cho sự mài mòn của các bánh răng trong hộp số ựều nhau hơn. đây có thể xem như một ưu ựiểm của phương pháp phân bố bố tỉ số truyền theo xác suất phân bố lực kéo theo thời gian sử dụng.
Từ hình 3.11 cho thấy: Khoảng lực kéo của các số truyền khác nhau là không như nhau, mà nó có quy luật thay ựổi thu hẹp dần về phắa tâm phân bố. Nhờ ựó sẽ giúp cho việc sử dụng công suất ựộng cơ ựược tốt hơn năng suất làm việc của máy kéo cũng cao hơn.