Đồ án Liên hợp máy

ĐỒ ÁN LIÊN HỢP MÁY Sinh viên thực hiện: PHẠM DUY HANH LỜI NÓI ĐẦU Máy kéo và ôtô được sử dụng trong nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau như nông nghiệp, lâm nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải...Trong nông nghiệp máy kéo là nguồn động lực chính thực hiện các khâu cơ giới hoá trên đồng ruộng, vận chuyển sản phẩm và vật tư nông nghiệp hoặc liên hợp các khâu tĩnh tại. Liên hợp máy là một đơn vị công cụ cơ khí cần thiết cho sản xuất nói chung và sản xuất nông nghiệp nói riêng, vì vậy môn học lý thuyết liên hợp máy là một trong những môn khoa học chuyên ngành cơ khí hoá sản xuất nông nghiệp, ngành máy động lực. Để tiếp thu tốt Lý thuyết liên hợp máy, hiếu sâu hơn về động lực học ôtô máy kéo trong trường còn đào tạo môn học Đồ án liên hợp máy. Đồ án liên hợp máy rất thiết thực với sinh viên nắm bắt được quy trình thành lập liên hợp máy. Trong quá trình thực hiện đồ án môn học chắc chắn có sai xót, đặc biệt là sử dụng phần mềm Matlap vào trong tính toán thành lập liên hợp máy. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Nông Văn Vìn đã tận tình giúp đỡ để em hoàn thành tốt bài đồ án này. Sinh viên thực hiện Sv: Phạm Duy Hanh. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 2 Phần I TÍNH TOÁN LỰC CẢN LIÊN HỢP MÁY 1.1. Khái quát các tính chất cơ lý của đất Các máy kéo chủ yếu làm việc trên đồng ruộng hoặc chuyển động trên các loại đường đất. Việc nghiên cứu các quá trình tác động tương hỗ giữa bộ phận di động của máy (bánh xe hoặc dải xích) và đất là cần thiết và quan trọng. Để nắm đợc vấn đề này trước hết cần nắm được các tính chất cơ lý của đất. Đất là một môi trờng phức tạp - phân tán rời rạc, không đồng nhất và được cấu tạo bởi ba pha : pha cứng (các hạt cứng), pha lỏng (nước) và pha khí (không khí và hơi). Các tính chất cơ lý của đất sẽ thay đổi tùy thuộc vào tính chất và thành phần của các pha chứa trong đất. Những tính chất vật lý có ảnh hưởng lớn đến tính năng kéo bám của máy kéo là thành phần cấu trúc, độ ẩm và độ chặt. Thành phần cấu trúc của đất (còn gọi là thành phần hạt) được đánh giá bởi kích thước hàm lượng của các hạt cứng (cốt liệu) trong khối đất. Theo thành phần cấu trúc các loại đất được chia thành hai nhóm chính : nhóm đất sét và nhóm đất cát. Nhóm đất sét đợc cấu tạo chủ yếu bởi các hạt sét, còn nhóm đất cát chủ yếu là do các hạt cát cấu thành nên. Tuỳ theo hàm lượng của các thành phần các nhóm này còn được phân loại ra một số loại cụ thể. Độ ẩm của đất biểu thị lượng nước chứa trong khối đất và được đánh giá bởi tỷ số giữa trọng lượng của phần nước chứa trong khối đất và trọng lượng toàn phần của khối đất đó khi ở trạng thái tự nhiên. Khi độ ẩm thay đổi thì trạng thái và các tính chất cơ học của đất cũng thay đổi theo. Ví dụ, tùy thuộc vào độ ẩm trạng thái của đất sét có thể là cứng, dẻo hoặc ở thể lỏng. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 3 Độ chặt ( hay độ cứng) là lực cản riêng của đất trên mỗi đơn vị diện tích đầu đo (máy đo độ chặt) khi ấn đầu đo đó vào trong đất từ trên xuống dới theo phương thẳng đứng. Độ chặt và độ ẩm của đất có ảnh hưởng lớn đến các tính chất cơ học của nó. Khi khảo nghiệm máy kéo trên đồng ruộng thường phải xác định hai thông số này ở các độ sâu khác nhau tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu. Các tính chất cơ học của đất Khi quan sát sự tác động tương hỗ giũa bộ phận di động của máy và đất ngời ta thấy thờng xuất hiện các hiện tợng sau đây :  Sự phá vỡ hoàn toàn cấu trúc của đất ở những vùng có ứng suất lớn hơn khả năng tiếp nhận ngoại lực của đất.  Xuất hiện lực ma sát giữa bộ phận di động và đất, giữa các phần tử đất (ma sát nội tại) do chúng bị trượt tương đối với nhau.  Đất bị nén lại và các phần tử đất dịch chuyển theo nhiều hớng khác nhau. Do đó xuất hiện các ứng suất ở trong đất, trớc tiên xuất hiện ở vùng tiếp xúc trực tiếp với bộ phận di động và sau đó sẽ đợc lan truyền vào bên trong theo nhiều hướng khác nhau. Độ lớn và sự phân bố các ứng suất phụ thuộc vào tính chất tác động của tải trọng, loại và trạng thái vật lý của đất. Để tiện cho việc nghiên cứu người ta phân tích sự biến dạng của đất theo hai phương : phương pháp tuyến (vuông góc với mắt đất) và phư- ơng tiếp tuyến (song song với mặt đất). Các ứng suất cũng đợc phân tích thành hai thành phần tương ứng với hai phương đó : ứng suất pháp tuyến (ứng suất nén) và ứng suất tiếp tuyến (ứng suất cắt). Độ sâu của vết bánh xe sẽ phụ thuộc vào ứng suất nén, còn tính chất kéo bám của bộ phận di động sẽ phụ thuộc vào ứng suất cắt. Do đó sức chống nén và chống cắt là hai tính chất cơ học cơ bản có ảnh hưởng lớn đến tính năng kéo bám của máy kéo. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 4 Sức chống nén của đất được đặc tưrng bởi ứng suất pháp tuyến .Thực ngiệm cho thấy rằng, mối quan hệ định lượng giữa ứng suất pháp tuyến  và độ biến dạng h của đất có tính chất phi tuyến. Đường cong biểu diễn mối quan hệ đó có dạng như hình 1. Đặc tính nén của đất có thể chia thành 3 phần tương ứng với ba giai đoạn của quá trình nén đất. Trong giai đoạn thứ nhất chỉ xảy ra sự nén chặt làm cho các phần tử đất xích lại gần nhau, quan hệ giữa ứng suất và độ biến dạng là tuyến tính. Trong giai đoạn thứ hai sự nén chặt đất vẫn tiếp tục xảy ra nhưng đồng thời xuất hiện cục bộ hiện tượng cắt đất ở một số vùng bao quanh khối đất. Khi đó ứng suất lớn hơn lực nội ma sát và lực dính giữa các hạt đất, do đó biến dạng sẽ tăng nhanh hơn so với sự tăng ứng suất và quan hệ giữa chúng là phi tuyến. Cuối giai đoạn hai ứng suất trên toàn bộ vùng bao quanh khối đất lớn hơn nội lực ma sát và lực dính giữa các phần tử đất, quá trình nén chặt đất kết thúc và bắt đầu xảy ra hiện tượng trượt hoàn toàn giữa khối đất và vùng đất bao quanh nó và ứng suất pháp tuyến đạt giá trị cực đại. Trong giai đoạn thứ ba chỉ xảy ra hiện tượng truợt của khối đất, ứng suất không tăng những biến dạng vẫn tiếp tục tăng. ở một số loại đất trong giai đoạn này ứng suất còn giảm xuống chút ít. Sự xuất hiện ứng suất pháp tuyến trong đất là do tác động của ngoại lực (lực nén). Khi tăng lực nén sẽ làm tăng ứng suất cho đến khi đạt đến ứng suất cực đại, sau đó dù có tăng lực nén ứng suất không tăng nữa. Do đó ứng suất cực đại max sẽ đặc trng cho khả năng chống nén của đất. Trị số của smax phụ thuộc loại đất và các tính chất vật lý của nó, đặc biệt là độ ẩm. Hình 1. Quan hệ giữa ứng suất pháp s và độ biến dạng h 0 h s smax I II III Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 5 Sự biến dạng của đất theo phơng pháp tuyến liên quan đến độ sâu của vết bánh xe và do đó ảnh hưởng đến lực cản lăn của máy kéo. Vì vậy đường đặc tính nén đất đợc sử dụng như một cơ sở khoa học để tính toán thiết kế hệ thống di động của máy kéo. Để tiện sử dụng đặc tính này ngời ta thường biểu diễn mối quan hệ giữa ứng suất pháp tuyến và độ biến dạng bằng các công thức hồi quy thực nghiệm. Tùy theo mục đích nghiên cứu và quan điểm của các tác giả và tùy thuộc cả loại đất, mối quan hệ đó có thể đợc biểu diễn theo các công thức thực nghiệm khác nhau. Một trong các công thức hay đợc sử dụng có dạng : =k.hn trong đó : k là hệ số thực nghiệm; h - độ biến dạng; n - chỉ số mũ. Trị số của k và n phụ thuộc vào loại đất, trạng thái vật lý của nó và đợc xác định bằng thực nghiệm. Sức chống cắt của đất đợc tạo thành bởi hai thành phần : lực ma sát và lực liên kết (lực dính) giữa các phần tử đất. Các thành phần lực này phụ thuộc vào các tính chất cơ lý và phụ thuộc vào áp suất pháp tuyến, tức là phụ thuộc vào tải trọng pháp tuyến. Trong quá trình cắt đất theo phương ngang xảy ra sự biến dạng và xuất hiện các ứng suất tiếp tuyến. Thực nghiệm cho thấy rằng, mối quan hệ giữa ứng suất tiếp tuyến  và biến dạng l có dạng như hình 2. Hình dạng của đường cong cắt đất cũng tương tự đường cong nén đất. Đối với đất dẻo, sau khi ứng suất cắt đạt đến giá trị cực đại max đ- ường biểu diễn là đường nằm ngang, chứng tỏ ứng suất không thay đổi. Nhưng đối với đất cứng, sau khi đạt giá trị cực đại ứng suất cắt giảm xuống chút ít rồi sau đó sẽ giữ nguyên giá trị. Điều này đợc giải thích rằng, ở đất cứng sức chống cắt đợc tạo thành chủ yếu do lực ma sát giữa các phần tử đất. Khi  < max trong đất xuất hiện ma sát nghỉ nhưng Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 6 khi  = max sẽ bắt đầu xảy ra hiện tượng trượt hoàn toàn và do đó xuất hiện ma sát trượt và ứng suất cắt sẽ giảm xuống. Người ta thường sử dụng ứng suất cắt cực đại max để đặc trng cho khả năng chống cắt của đất và gọi là sức chống cắt của đất. Giá trị max phụ thuộc vào áp suất pháp tuyến (ứng suất nén), loại và trạng thái vật lý của đất. Thực nghiệm cho thấy rằng, mối quan hệ giữa sức chống cắt t và ứng suất pháp gần như là tuyến tính, thể hiện như hình 3. Đối với đất khô lực dính là không đáng kể, đồ thị đi từ gốc tọa độ, còn ở các loại đất tự nhiên bao giờ cũng tồn tại lực dính giữa các phần tử đất, trên đồ thị được biểu diễn bởi o. Mối quan hệ giữa ứng suất tiếp tuyến và ứng suất pháp tuyến có thể được biểu diễn theo công thức :  = o +  trong đó : o là ứng suất do lực dính giữa các phần tử đất tạo nên;  - hệ số ma sát giữa các phần tử đất:  = tg  - góc nội ma sát;  - ứng suất pháp tuyến. Trong các tính chất vật lý, độ ẩm ảnh hưởng rất lớn đến các tính Hình 2. Quan hệ giữa ứng suất tiếp t và độ biến dạng l   0 l0 l0 2 1 l t tmax2 tmax1 Hình 4. ảnh hưởng độ ẩm đến hệ số m Hình 3. Quan hệ giữa ứng suất tiếp t và ứng suất pháp s m w t t0 0 1 2 s Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 7 chất cơ học của đất. Thực nghiệm cho thấy rằng, mối quan hệ giữa hệ số  và độ ẩm W có dạng như hình 4. Độ ẩm còn gây ảnh hưởng đến cả tốc độ biến dạng của đất khi nó chịu tác động tải trọng động. Vì tốc độ thoát nước qua các lỗ rỗng trong đất ảnh h- ởng đến tốc độ lan truyền ứng suất và tốc độ biến dạng mà tốc độ thoát nớc lại phụ thuộc vào tốc độ thay đổi lực tác động lên đất. Lực tác động của bộ phận di động của máy kéo lên đất mang tính chất tải trọng động lực học. Do đó độ ẩm sẽ gây ảnh hởng đến tính năng kéo bám và độ trượt của máy kéo. 1.2. Tính toán lực cản liên hợp máy 1.2.1. Khái niệm về liên hợp máy và phân loại Liên hiệp máy là một tập hợp gồm có ba phần: máy nông nghiệp (máy công tác), động lực và bộ phận truyền động với cơ cấu phụ. Theo những đặc điểm sử dụng chủ yếu, liên hợp máy được chia ra làm nhiều loại:  Theo phương pháp tiến hành công việc có liên hợp máy di động và liên hợp máy tĩnh tại. Theo loại năng lượng (động cơ) có liên hợp máy với động cơ nhiệt và liên hiệp máy với động cơ điện.  Theo thành phần máy nông nghiệp và theo số khâu canh tác được thực hiện đồng thời có liên hợp máy đơn giản, liên hợp máy phức tạp, liên hợp máy liên hoàn và liên hợp máy vạn năng.  Theo sự phân bố các bộ phận làm việc của máy nông nghiệp tương đối so với trục dọc của liên hợp máy ta có liên hợp máy đối xứng và không đối xứng.  Theo phương pháp nối máy nông nghiệp vào máy kéo có liên hợp máy treo, liên hiệp máy nửa treo và liên hợp máy móc; Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 8  Theo loại công việc cần thực hiện có liên hợp máy cày, bừa, gieo trồng và liên hợp máy thu hoạch ... 1.2.2. Tính toán lực cản của liên hợp máy kéo Lực cản liên hợp máy cày: R=K0 .h.bc.n Trong đó: - Số thân cày: n=4 - Độ sâu cày: h= 18 cm - Bề rộng cấu tạo của một thân cày: bc= 25 cm - Lực cản riêng của cày: K0 = 70000 N/m 2 Vậy: R= 0,18.0,25.70000.4=12600 N=1260 KG Phần II XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH KÉO CỦA MÁY KÉO 2.1. Xây dựng đường đặc tính kéo của động cơ Các đường đặc tính kéo của có thể chia thành 2 loại: đường đặc tính tốc độ và đường đặc tính tải trọng. 2.1.1. Đường đặc tính tốc độ Đường đặc tính tốc độ là đồ thị chỉ sự phụ thuộc của công suất hiệu dụng Ne, momen quay Me, chi phí nhiên liệu riêng ge (lượng chi phí nhiên liệu để sản ra một đơn vị công suất hiệu dụng) theo số vòng quay n hoặc tốc độ góc của trục khuỷu. Để xác định đường đặc tính tốc độ thì ta dựa vào có thông số thực nghiệm sau: TT ne Me Ge (v/ph) (Nm) (kg/h) 1 998 329 8.7 2 1084 335 9.6 3 1214 330 10.3 4 1304 319 10.9 5 1377 317 11.6 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 9 6 1520 301 12.0 7 1630 303 12.0 8 1630 290 12.1 9 1833 282 13.0 10 1956 268 14.0 11 2037 257 14.2 12 2078 258 13.8 13 2139 255 14.6 14 2200 252 14.5 15 2241 241 14.6 16 2281 239 14.5 17 2322 190 11.6 18 2383 112 7.7 19 2404 51 5.0 20 2441 0 4.3 Các hàm mô tả gần đúng đường cong mô men Me = f(ne) và đường cong chi phí nhiên liệu giờ Ge=f(ne) có dạng: 1 e 1 eH1 e emax e 2 2 e 2 e 2 emin e eH1 3 e 3 eH2 e emax e 2 4 e 4 e 4 emin e eH2 a n b khi n n n M (1) a n b n c khi n n n a n b khi n n n G (2) a n b n c khi n n n                   Các đơn vị đo: Me[Nm]; Ge[kg/h]; ne[v/ph] Các hệ số hồi quy thực nghiệm là: a1= -0,015; b1=3,6925; a2=0; b2 =-0,0027; c2=360,2159; neH1=2287 vg/ph, a3 =-0,671; b3= 167,350; a4 =0; b4 =0,0093; c4=1,1677; neH2=2276 vg/ph; Chi phí nhiên liệu riêng của máy kéo: 310ee m G g N  [g/mlh] Công suất của động cơ được xác định: 736.Me.ne.π.10 Ne= 30 (ml) Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 10 Dựa vào thuật giải trên và dùng phần mềm matlab ta vẽ được đường đặc tính tốc độ của động cơ: Cũng dùng phần mềm matlap mà ta có thể xác định được các thông số hồi quy thực nghiệm, các gía trị ứng với số vòng quay cực đại: MeH=237,9134(Nm) NeH=77,4196(ml) GeH=14,6697(Kg/h) geH= 1915,1(g/ml.h) 2.1.2. Đường đặc tính tải trọng Đường đặc tính tải trọng là đồ thị biểu thị mối quan hệ của công suất hiệu dụng Ne, số vòng quay trục khuỷu n, và chi phí nhiên liệu giờ Ge, chi phí nhiên liệu riêng ge theo momen quay của động cơ Me. Cũng dựa vào bảng số liệu trên và theo thuật giải sau: Tính tốc độ của động cơ, ne (vg/ph):       max22 2 2 11 0 )( eeeHee eHee e MMMkhicMbMa MMkhibMa Mefn Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 11 a1= -0,0007; b1=2,4434; a2=0; b2 =0,0065; c2=2,6262; MeH1=237,5812 Nm; Tính chi phí nhiên liệu giờ của động cơ , Ge :       max44 2 4 33 0 )( eeeHee eHee e MMMkhicMbMa MMkhibMa MefG a3 =0,044;b3= 3,4109;a4 =-0,004;b4 =0,1505;c4=-0,895;MeH2=249,6915 Nm; Theo phần mềm Matlap ta vẽ được đường đặc tính tải trọng sau: 2.2. Xây dựng đường đặc tính trượt của máy kéo Ta có kết quả khảo nghiệm để xây dựng đường đặc tính kéo: TT Lùc kÐo Độ trượt (kG) (%) 1 0 0 2 400 5 3 750 8 4 1100 15 5 1200 18 6 1400 22 7 1450 24 8 1600 32 9 1650 38 10 1750 52 11 1800 75 Đường đặc tính trượt của máy kéo MTZ-80 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 300 600 900 1200 1500 1800 Lực kéo Pk[kG] Đ ộ t rư ợ t D % Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 12 12 1811 100 Hệ số cản lăn: f= 0.07 THUẬT GIẢI XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TRƯỢT CỦA MÁY KÉO Đường đặc tính trượt của máy kéo có thể mô tả theo một số hàm toán học quen thuộc. Thường sử dụng hàm logarit hoặc hàm mũ.  Theo hàm logarit: k B A ln B P    % (1) Trong đó: A, B là các hệ số hồi qui Pk  lực kéo ở móc Lưu ý: Các hệ sô hồi qui thực nghiệm A, B chỉ có giá trị tham khảo hoặc sử dụng đối với các loại đất tương tự như loại đất đã thí nghiệm. Đăt: B= kPkmax = const k max k max kA ln(kP ) A ln(kP P )    Đặt A1= Aln(kPkmax) = const 1 k max kA A ln(kP P )    (2) Như vậy hàm (2) chỉ là một hàm tuyến tính (bậc nhất) Trong đó hệ số k có thể chọn trước : k= 1.001 – 1.002 Dựa vào phần mềm Matlap ta xác định được đường cong trượt: = Pkmax 0 P  Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 13 Ta xác định được: A=15,3153 B=k. Pmax=1,0015.1811= 1813,7 P=1260 kG nên độ trượt là : 1813,7 .ln 15,3153ln 18,17% 1813,7 1260 t k B A B P       thoả mãn độ trượt t < 20% 2.3. Xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo Đường đặc tính kéo của máy kéo là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ trượt , vận tốc chuyển động v, công suất kéo Nm, chi phí nhiên liệu giờ GT và chi phí nhiên liệu riêng gm vào lực kéo ở móc Pm ứng với các số truyền khác nhau khi máy kéo chuyển động trên mặt đồng nằm ngang. Khi máy kéo làm việc trên các điều kiện đất đai khác nhau, đường đặc tính kéo của nó cũng thay đổi. Bởi vậy để có một khái niệm tổng quát về các tính chất đặc trưng của máy kéo, thông thường người ta xây dựng Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 14 đường đặc tính kéo của máy kéo trên các loại đất điển hình. Tuỳ thuộc vào phương pháp xác định các chỉ tiêu kéo (v, Mm, Nm, GT, gT), đường đặc tính kéo của máy kéo có thể phân thành 2 loại: đường đặc tính kéo thực nghiệm và đường đặc tính kéo lý thuyết.  Đường đặc tính kéo thực nghiệm được xây dựng trên cơ sở các số liệu thực nghiệm thu được khi khảo nghiệm máy kéo trên đường hoặc trên đồng ruộng. Các chỉ tiêu kéo có thể thu được trực tiếp trên thiết bị đo hoặc có sử dụng một số công thức đơn giản để tính toán.  Đường đặc tính kéo lý thuyết được xây dựng theo các kết quả tính toán lý thuyết trên cơ sở sử dụng một số số liệu kỹ thuật hoặc số liệu thực nghiệm làm điều kiện đầu. Nói cách khác là các giá trị của các chỉ tiêu kéo được tính toán theo công thức, còn các số liệu ban đầu chỉ đóng vai trò phụ. Xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết Các số liệu ban đầu: – Trọng lượng máy kéo : G=3500 [kG] – Hệ số cản lăn f=0.07 – lực cản lăn: Pf = f.G= 245 [kG] – Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực: i Số i Số i I 241.95 V 57.43 II 142.1 VI 49.06 II 83.55 VII 39.94 IV 68 VIII 33.73 I X 18.13 – Hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực hm= 0,85 – Bán kính bánh xe chủ động rk =0,72 [m]  Các hàm hồi qui của đặc tính động cơ  Hàm hồi qui đường cong trượt của máy kéo Trình tự xây dựng: 1- Giá trị lực kéo Pm= 1260 [kG] 2- Tính độ trượt của máy kéo Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 15 1813,7 .ln 15,3153ln 18,17% 1813,7 1260 t k B A B P       Đồ thị độ trượt được vẽ trên phần trước. 3- Tính momen động cơ theo momen cản Lựa chọn một số tỷ số truyền thích hợp trong dãy tỷ số truyền làm việc để biểu diễn (chọn 3 số truyền để tiện so sánh). Cơ sở lựa chọn dựa theo công thức: MH  Me = m kmf i rPP . ).(  Trong đó: MH : mô men quay định mức của động cơ, MH  24 (kG.m) Pf : lực cản lăn , Pf = G.f = 245 (kG) Pm : lực kéo máy kéo phải sinh ra, Pm = 12600 (N)=1260 (kG) i : tỷ số truyền của máy kéo m : hệ số ma sát trong hệ thống truyền lực, chọn m = 0,85 rk : bán kình bánh xe chủ động, rk = 0,72 (m) Từ công thức trên ta có thể tính được lực kéo tối ưu đạt có thể đạt được ứng với mỗi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực là: Pmtu = k Hm r Mi .. - f.G = .0,85.24 0,72 i - 0,07.3500 Số t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 i 241,95 142,1 83,55 68 57,43 49,06 39,94 33,73 18,13 Pmtu 6610 3781,1 2122 1681 1382 1145 886 710,6 268,6 Từ đó ta thấy chọn các số truyền 5, 6, 7 để xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết là hợp lý nhất. Vì giá trị lực kéo tối ưu của máy kéo tại các số truyền này gần bằng với giá trị lực kéo của máy nông nghiệp ta có. Và giá trị lực kéo đó vẫn đảm bảo điều kiện bám Pm < Pmmax Xây dựng đường cong vận tốc thực tế v = f(Pm) Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 16 Để xây dựng đường cong vận tốc thực tế của máy kéo v = f(Pm), ta sử dụng các biểu thức và mối quan hệ giữa các biểu thức sau: Me = m kmf i rPP . ).(  ne = f(Ne) v = 30. )01,0.1.(.. i nr ek   Xây dựng đường cong công suất kéo Nm = f(Pm) Các đường cong công suất kéo được xây dựng trên co sở công thức: Nm = Pm.v Đường cong v = f(Pm) đã được xây dựng ở trên. Nó phụ thuộc vào tỷ số truyền nên Nm cũng phụ thuộc vào tỷ số truyền. Xây dựng đường cong chi phí nhiên liệu giờ GT = f (Pm) Để xây dựng đường cong chi phí nhiên liệu giờ ta sử dụng các biểu thức và mối quan hệ giữa các biểu thức sau: Me = m kmf i rPP . ).(  Ge = f(Me) Đường cong Ge = f(Me) đã được xây dựng ở phần xây dựng đường đặc tính động cơ. Các đường cong chi phí nhiên liệu giờ đều cắt nhau tại một điểm nằm bên trái trục tung, điểm này tưng ứng với lúc máy kéo đứng yên và đông cơ chạy ở chế độ chạy không . Đoạn từ điểm đó tới trục tung là chi phí nhiên liệu khắc phục lực cản lăn. Xây dựng đường cong chi phí nhiên liệu riêng gT = f(Pm) Chi phí nhiên liệu riêng của máy kéo là một tiêu chí quan trọng để đánh giá tính tiết kiệm nhiên liệu và được xác định theo công thức: gT = 310. m T N G Trong đó các hàm GT, Nm đã được xác định ở trên. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 17 Lực kéo P Đường đặc tính kéo Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 18 Từ đường đặc tính kéo ta thấy ứng với lực kéo 1260kG theo điều kiện đầu bài thì sau khi kẻ một đừơng thẳng ta thấy khi đi ở số truyền 6 và 7 thì sẽ ở nhánh quá tải nên ta chi đi được số truyền 5. Thông số: Công suất kéo: Nm =41,3316(ml); Momen quay của động cơ: Mem=22,2 (Nm); Chi phí nhiên liệu giờ: Gm = 13,177 (kg/h); Chi phí nhiên liệu riêng: gm = 318,8 (g/ml.h); Vận tốc hoạt động : vm = 8,85 (km/h) . Phần III TÍNH TOÁN THÀNH LẬP LIÊN HỢP MÁY 3.1. Các yêu cầu tính toán liên hợp máy Khi tính toán thành lập liên hợp máy thì ta phải xác định được năng suất của máy, chi phí sử dụng của liên hợp máy và thông số và chế độ làm việc tối ưu của liên hợp máy. 3.2. Trình tự tính toán thành lập liên hợp máy Với loại máy kéo MTZ – 80 liên hợp với loại máy cày lưỡi diệp mã hiệu (4 thân – bề rộng 1 thân là 25 cm). Sau khi dùng phương pháp đồ thị xác định được các chỉ tiêu làm việc của liên hợp máy ở số truyền 5 có tỷ số truyền i = 57,43. Ta tính toán các thông số khác của liên hợp máy. - Năng suất lý thuyết của liên hợp máy (ha/h) Wlt = 0,1.B.V = 0,1.4.0,25.8,85 = 0,885(ha/h) Trong đó: B : bề rộng cấu tạo (m) V : vận tốc liên hợp máy (km/h) - Năng suất thực tế của liên hợp máy (ha/h) Wtt = Wlt . = 0,885.0,85 = 0,752 (ha/h) Trong đó: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 19  : hệ số tính đến các hao phí về vận tốc, bề rộng làm việc và thời gian ở đây  = 0,85. - Tính chi phí nhiên liệu riêng trên ha (kg/ha) gC = tt e W G = 13,177 0,752 = 17,52 (kg/ha) Trong đó: Ge : chi phí nhiên liệu giờ (kg/h) 3.3. Kết quả tính toán thành lập một liên hợp máy cụ thể Với số truyền 5 : i=57,43 Công suất kéo: Nm =41,3316(ml); Momen quay của động cơ: Mem=22,2 (Nm); Chi phí nhiên liệu giờ: Gm = 13,177 (kg/h); Chi phí nhiên liệu riêng: gm = 318,8 (g/ml.h); Vận tốc hoạt động : vm = 8,85 (km/h) . Năng suất lý thuyết LHM Wlt= 0,885(ha/h) Năng suất thực tế LHM Wtt= 0,752 (ha/h) 3.4. Phân tích, đánh giá các chỉ tiêu của liên hợp máy đã thành lập 3.4.1 Giữa hai chế độ định mức và làm việc của máy kéo Qua đường đặc tính kéo ta thấy rằng các đường cong công suất kéo đều có giá trị cực đại và các đường cong chi phí nhiên liệu riêng đều có giá trị cực tiểu gmin và cùng đạt được trong một vùng lực kéo. Lúc đó hiệu quả làm việc và tính tiết kiệm nhiên liệu của máy kéo là cao nhất. Dùng đồ thị đặc tính kéo lý thuyết và phần mềm matlab ta xác định được các chỉ tiêu kéo của máy kéo ứng với số truyền 5 tại lực kéo yêu cầu của máy nông nghiệp đã cho và các chỉ tiêu định mức của số truyền đó ta được: Trong đó chỉ tiêu kéo: Công suất kéo: Nm =41,3316 (ml) Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 20 Chi phí nhiên liệu giờ: Gm = 13,177 (kg/h) Chi phí nhiên liệu riêng: gm = 318,8 (g/mh.h) Vận tốc hoạt động : vm = 8,85 (km/h) Trong đó chỉ tiêu kéo định mức: Công suất kéo: NmH = 77,495 (ml) Chi phí nhiên liệu giờ: GmH = 14,66(kg/h) Chi phí nhiên liệu riêng: gmH = 1915,1 (g/ml.h) Vận tốc hoạt động : vmH = 10 (km/h) So sánh các chỉ tiêu kéo của 2 chế độ làm việc định mức và chế độ làm việc đã chọn ta thấy: Tỷ lệ phần trăm sai khác giữa công suất của chế độ làm việc với định mức khoảng 10% NmH < 50% NmH . Tỷ lệ này vừa đảm bảo tính kinh tế của các chi tiêu kéo, vừa đảm bảo dự trữ công suất kéo trong trường hợp gặp quá tải đột ngột. Tỷ lệ phần trăm sai khác chi phí nhiên liệu riêng giữa hai chế độ làm việc cũng rất nhỏ hoàn toàn chấp nhận được. 3.4.2. Hiệu suất kéo Ta có hiệu suất kéo của máy kéo là: K = e m N N = 41,3316 77,4196 = 0,53 Với các máy kéo bình thường thí hiệu suất kéo như trên là khá cao, các chi phí nhiên liệu cũng khá hợp lý. Hơn nữa chế độ làm việc của động cơ ở chế độ này cũng khá gần chế độ làm việc định mức của động cơ là chế độ làm việc tốt nhất của nó. Kết luận: Vậy liên hợp máy nông nghiệp giữa máy cày lưỡi diệp với máy kéo MTZ - 80 làm việc đảm bảo cả về tính kỹ thuật và tính kinh tế. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 21 Phần lập trình Matlap 1. Duong dac tinh toc do ne=[998 1084 1214 1304 1377 1520 1630 1630 1833 1956 2037 2078 2139 2200 2241 2281 2322 2383 2404 2441]; Me=[329 335 330 319 317 301 303 290 282 268 257 258 255 252 241 239 190 112 51 0]; Ge=[8.7 9.6 10.3 10.9 11.6 12 12 12.1 13 14 14.2 13.8 14.6 14.5 14.6 14.5 11.6 7.7 5 4.3]; hold on, grid on plot(ne,Me,'o'),plot(ne,Ge*12,'p') ne1=ne(1:16);ne2=ne(16:20); Me1=Me(1:16);Me2=Me(16:20); Ge1=Ge(1:16);Ge2=Ge(16:20); a=polyfit(ne1,Me1,2); b=polyfit(ne2,Me2,1); c=polyfit(ne1,Ge1,2); d=polyfit(ne2,Ge2,1); ne3=roots([a(1),a(2)-b(1),a(3)-b(2)]); neH1=ne3(2); ne4=roots([c(1),c(2)-d(1),c(3)-d(2)]); neH2=ne4(2); ne11=linspace(ne(1),neH1,100); Me1=polyval(a,ne11); ne12=linspace(neH1,ne(20),100); Me2=polyval(b,ne12); ne21=linspace(ne(1),neH2,100); Ge1=polyval(c,ne21); ne22=linspace(neH2,ne(20),100); Ge2=polyval(d,ne22); plot(ne11,Me1),plot(ne12,Me2) plot(ne21,Ge1*12),plot(ne22,Ge2*12) Ne1= Me1.*ne11*pi/30/736; ge1= Ge1*1000./Ne1; Ne2= Me2.*ne12*pi/30/736; ge2= Ge2*1000./Ne2; plot(ne11,Ne1*4),plot(ne11,ge1/3) plot(ne12,Ne2*4),plot([neH1 neH1],[0 330],'-.') plot([ne12(100) ne12(100)],[0 330],'-.') plot([ne11(1) ne11(1)],[0 330],'-.') plot(ne12(1:85),(ge2(1:85))/3) MeH=max(Me2), NeH=max(Ne1),GeH=max(Ge1), ge=max(ge2) title('DUONG DAC TINH TOC DO') xlabel('So vong quay n(vg/ph)') gtext('Ne'),gtext('Me'),gtext('neH') gtext('ge'),gtext('Ge'),gtext('Ne*4(ml)') gtext('Me(Nm)'),gtext('Ge.12(kg/h)'),gtext('ge/3(g/ml.h)') 2. Duong dac tinh do truot % xay dung duong dac tinh truot D=[0;5;8;15;18;22;24;32;38;52;75;100]; Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 22 Pm=[0;400;750;1100;1200;1400;1450;1600;1650;1750;1800;1811] ; plot(Pm,D,'o') grid on , hold on ylabel(' Do truot D%'); xlabel('Luc keo Pm (kG)'); k=1.0015; a=max(Pm); c= k*a X=log(c-Pm); i= polyfit(X,D,1) A=i(1); C=i(2); B=exp(C/A); disp('ham hoi quy tim duoc la') D1=A*log(B)+ A*log(c-Pm); plot(Pm,D1) 3. Dac tinh keo ly thuyet Me=[0 51 112 190 239 241 252 255 257 258 268 282 290 301 303 317 319 330 335 329]; Me=Me/10; ne=[2441 2404 2383 2322 2281 2241 2200 2139 2037 2078 1956 1833 1630 1520 1630 1377 1304 1214 1084 998]; Ge=[4.3 5 7.7 11.6 14.5 14.6 14.5 14.6 14.2 13.8 14 13 12.1 12 12 11.6 10.9 10.3 9.6 8.7]; ne1=ne(1:5);ne2=ne(5:20); Me1=Me(1:5);Me2=Me(5:20); Ge1=Ge(1:5);Ge2=Ge(5:20); a=polyfit(Me1,ne1,1); b=polyfit(Me2,ne2,2); c=polyfit(Me1,Ge1,1); d=polyfit(Me2,Ge2,2); Me3=roots([b(1),b(2)-a(1),b(3)-a(2)]); MeH1=Me3(1); Me4=roots([d(1),d(2)-c(1),d(3)-c(2)]); MeH2=Me4(1); Me11=linspace(Me(1),MeH1,100); ne1=polyval(a,Me11); Me12=linspace(MeH1,Me(20),100); ne2=polyval(b,Me12); Me21=linspace(Me(1),MeH2,100); Ge1=polyval(c,Me21); Me22=linspace(MeH2,Me(20),100); Ge2=polyval(d,Me22); figure(1), hold on , grid on plot(Me,ne,'o'),plot(Me,Ge*100,'p') plot(Me11,ne1),plot(Me12,ne2) plot(Me21,Ge1*100),plot(Me22,Ge2*100) Ne1= ne1.*Me11*pi/30*10/736; ge1= Ge1*1000./Ne1; Ne2= ne2.*Me12*pi/30*10/736; Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 23 ge2= Ge2*1000./Ne2; plot(Me11,Ne1*35),plot(Me11(5:100),ge1(5:100)*2) plot(Me12,Ne2*35),plot([MeH1 MeH1],[0 Ne2(1)*35],'-.') plot([Me12(100) Me12(100)],[0 Ne2(1)*35],'-.') plot([Me11(1) Me11(1)],[0 Me2(1)],'-.') plot(Me12,ge2*2) title('DUONG DAC TINH TAI TRONG') xlabel('Momen M(kGm)') gtext('ne'),gtext('Ne'),gtext('MeH') gtext('ge'),gtext('Ge'),gtext('Ne*35(ml)') gtext('ne(vg/ph)'),gtext('Ge.100(kg/h)'),gtext('ge.2(g/ml.h )') figure(2), hold on, grid on P=[0 400 750 1100 1200 1400 1450 1600 1650 1750 1800 1811]; D=[0 5 8 15 18 22 24 32 38 52 75 100]; plot(P,D,'o') , k=1.0015; B=k*max(P); x=log(B-P);y=polyfit(x,D,1); D1=polyval(y,x); plot(P,D1) h=0.18; bc=0.25; ko=70000; f=0.07; G=3500; rk=0.72; nm=0.85; figure(3), hold on, grid on %DO THI VAN TOC THUC TE for i= [57.43 49.06 39.94 ] for P=0:1811 Me=(f*G+P)*rk/i/nm; D=y(1)*log(B-P)+y(2); if Me<=MeH1 ne=polyval(a,Me); elseif (Me>MeH1) & (Me<=33.5) ne=polyval(b,Me); else break end v=0.377*rk*ne./i*(1-D/100); plot(P,v) end end ylabel('v(Km/h)') gtext('5'),gtext('6'),gtext('7') figure(4), hold on, grid on %DO THI CHI PHI NHIEN LIEU for i= [57.43 49.06 39.94 ] for P=0:1811 Me=(f*G+P)*rk/i/nm; D=y(1)*log(B-P)+y(2); if Me<=MeH2 Ge=polyval(c,Me); elseif Me>MeH2 & Me<=33.5 Ge=polyval(d,Me); else break end Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 24 plot(P,Ge) end end for i= [57.43 49.06 39.94] for P=0:1811 Me=(f*G+P)*rk/i/nm; D=y(1)*log(B-P)+y(2); if Me<=MeH1 ne=polyval(a,Me); elseif Me>MeH1 & Me<=33.5 ne=polyval(b,Me); else break end if Me<=MeH2 Ge=polyval(c,Me); elseif Me>MeH2 & Me<=33.5 Ge=polyval(d,Me); else break end v=0.377*rk*ne./i*(1-D/100); Nm=P*v/270; ge=Ge./Nm*1000; if ge<400 plot(P,ge/50) end end end xlabel('Luc keo Pm(kG)'),ylabel('Ge(kg/h)') gtext('Ge5'),gtext('Ge6'),gtext('Ge7') gtext('ge5'),gtext('ge6'),gtext('ge7') gtext('ge(g/ml.h)') figure(5), hold on, grid on %DO THI CONG SUAT VA HIEU SUAT plot(P,D1), for i= [57.43 49.06 39.94] for P=0:0.5:1811 Me=(f*G+P)*rk/i/nm; D=y(1)*log(B-P)+y(2); nk=nm*(1-D/100)*P/(f*G+P); if Me<=MeH1 ne=polyval(a,Me); elseif (Me>MeH1) & (Me<=33.5) ne=polyval(b,Me); else break end v=0.377*rk*ne./i*(1-D/100); Nm=P*v/270; plot(P,Nm*2), plot(P,nk*80) end Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 25 end gtext('5'),gtext('6'),gtext('7'),gtext('8') gtext('Ne*2(ml)'),gtext('D(%)'),gtext('Eta') gtext('Eta*80(%)') i=57.43; P=1260; % THONG SO TINH TOAN O SO TRUYEN 5 disp('Cac thong so can tinh la:') D=y(1)*log(B-P)+y(2) nk=nm*(1-D/100)*P/(f*G+P) Me=(f*G+P)*rk/i/nm Ge=polyval(c,Me) ne=polyval(a,Me) v=0.377*rk*ne./i*(1-D/100) Nm=P*v/270 ge=Ge./Nm*1000 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nông Văn Vìn. Động lực học chuyển động ô tô máy kéo. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội 2007. 2. Dương Mạnh Đức. Lý thuyết liên hợp máy. Nhà xuất bản Nông nghiệp. Hà Nội, 2005. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 26 MỤC LỤC Lời nói đầu Phần I TÍNH TOÁN LỰC CẢN LIÊN HỢP MÁY 1.1. Khái quát các tính chất cơ lý của đất..............................................2 1.2. Tính toán lực cản liên hợp máy......................................................7 1.2.1. Khái niệm về liên hợp máy và phân loại.....................................7 1.2.2. Tính toán lực cản của liên hợp máy kéo......................................8 Phần II XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH KÉO CỦA MÁY KÉO 2.1. Xây dựng đường đặc tính kéo của động cơ……………………...8 2.1.1. Đường đặc tính tốc độ………………………………………….8 2.1.2. Đường đặc tính tải trọng……………………………………....10 2.2. Xây dựng đường đặc tính trượt của máy kéo………………… ..11 2.3. Xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo………......13 Phần III TÍNH TOÁN THÀNH LẬP LIÊN HỢP MÁY KÉO 3.1. Các yêu cầu tính toán lien hợp máy kéo………………………..18 3.2. Nội dung tính toán ............................…………………………...18 3.3. Kết quả tính toán thành lập một liên hợp máy cụ thể...................19 3.4. Phân tích đánh giá các chỉ tiêu của lien hợp máy đã thành lập…19 3.4.1. Giữa chế độ làm việc và chế độ định mức của máy kéo……...19 3.4.2. Hiệu suất kéo………………………………………………….20 Phần Matlap Mục lục Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ án liên hợp máy Phạm Duy Hanh CKĐL-K51 27 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only.