BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  HOÀNG NHẬT TUYẾN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM BÁNH XE MÁY KÉO LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá Nông - Lâm nghiệp Mã ngành: 60 52 14 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. BÙI HẢI TRIỀU HÀ NỘI - 2012 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình của riêng nhóm nghiên cứu chúng tôi. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 20 tháng 08 năm 2012 Người cam ñoan Hoàng Nhật Tuyến Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s khoa hc k thut ii LI CM N Tôi xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến ngời hớng dẫn khoa học PGS.TS. Bùi Hi Triu, đ tận tình hớng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến khoa học trong quá trình nghiên cứu và xây dựng luận văn này. Tôi xin cảm ơn tập thể các thy, cô giáo bộ môn Động lực - khoa Cơ điện, khoa Sau Đại học, trờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi hoàn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu. c bit xin cm n ThS. Hn Trung Dng ó giỳp trc tip phn thit k ch to v kho nghim thit b. Tôi xin cảm ơn tập thể cán bộ, giáo viên trờng Cao đẳng Ngh C in v Thu Li. Nơi tôi đang công tác đ tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình công tác và học tập. Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp và những ngời thân đ động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Mặc dù đ cố gắng hết sức mình nhng do khó khăn về tài liệu, thời gian nghiên cứu và khả năng hạn chế của bản thân cho nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đợc các ý kiến đóng góp từ các thày, cô và bạn bè đồng nghiệp để luận văn đợc hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày 20 tháng 08 năm 2012 Tác giả luận văn Hong Nht Tuyn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Đối tượng, phương pháp nghiên cứu 3 Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4 1.1. Tính chất hoạt động của bộ phận di động máy kéo, máy nông nghiệp. 4 1.2. Tổng quan về chuyển động lệch bên của bánh xe máy kéo 6 1.2.1. Lực và mô men trên lốp xe lăn 6 1.2.2. Cấu tạo của các lốp xe dùng trong nông nghiệp 7 1.2.3. Tính chất mặt đường 8 1.2.4. Hệ thống hóa các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển động lệch bên 9 1.3. Tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài 10 1.3.1. Nghiên cứu bánh xe chuyển động lệch bên trên mặt đường biến dạng 10 1.3.2. Thiết bị thí nghiệm để xây dựng đặc tính bánh xe 11 1.4. Mục đích và nhiệm vụ của đề tài 18 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19 2.1. Lý thuyết chuyển động lệch bên của lấp xe trên đường biến dạng 19 2.2. Tính toán lý thuyết về kéo bám giữa bánh xe với mặt đường biến dạng 23 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iv 2.3. Ảnh hưởng của lực tiếp tuyến đến tính chất chuyển động lệch bên của bánh xe 25 2.4. Nhận xét cơ sở lý thuyết 28 Chương 3. THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM BÁNH XE 30 3.2. Thiết kế, thiết bị thí nghiệm bánh xe 32 3.2.1. Phác thảo sơ đồ kết cấu và truyền động của thiết bị thí nghiệm 32 3.2.2. Tính toán thiết kế hệ thống truyền động thuỷ lực 34 3.2.3. Tính toán kiểm tra công suất hệ thống truyền động 36 3.2.4. Tính toán thiết kế hợp giảm tốc 37 3.2.5. Tính toán bộ truyền các đăng 38 3.2.6. Tính toán trục lắp bánh xe và chọn vòng bi 39 3.2.7. Tính toán cặp bánh răng côn 41 3.2.8. Tính toán khung 44 3.2.9. Tính toán cân bằng cho thiết bị 47 3.2.10. Lắp ráp hoàn thiện thiết bị thí nghiệm bánh xe 48 3.2.11. Xác định khoảng giá trị các thông số cần đo 49 3.2.12. Hệ thống đo và xử lý số liệu thí nghiệm 51 Chương 4. TỔ CHỨC THÍ NGHIỆM KIỂM TRA KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM BÁNH XE 59 4.1. Mục đích và nội dung thí nghiệm 59 4.2. Chuẩn bị thí nghiệm 60 4.3. Chương trình thí nghiệm 65 4.4. Xây dựng đặc tính bánh xe thực nghiệm 67 4.4.1. Đặc tính kéo bám của bánh xe máy kéo 68 4.4.2. Đặc tính chuyển động lệch trên bánh xe máy kéo có tính đến ảnh hưởng của lực tiếp tuyến 70 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 72 Kết luận 72 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… v Đề nghị 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vi DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 4.1 Ma trận thí nghiệm để xây dựng đặc tính bánh xe máy kéo 65 Bảng 4.2. Kết quả thí nghiệm trên đườn bê tông để xây dựng đặc tính kéo bám của bánh xe 68 Bảng 4.3. Kết quả thí nghiệm xây dựng đặc tính lệch bên 69 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vii DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1. Các khái niệm tính chất chuyển động 5 Hình 1.2. Lực và mô men tại bánh xe chủ động chuyển động lệch bên 6 Hình 1.3. Cấu tạo lốp xe máy kéo 8 Hình 1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất chuyển động lệch bên của lốp xe 9 Hình 1.5. Sơ đồ kết nối thiết bị thí nghiệm với máy kéo 12 Hình 1.6 Bố trí các vị trí đo trên thiết bị đo lực ngang 13 Hình 1.7. Sơ đồ kết nối hệ thống đo và xử lý tín hiệu 14 Hình 1.8. Bản vẽ lắp thiết bị thí nghiệm 15 Hình 1.9. Ảnh chụp thiết bị thí nghiệm 15 Hình 1.10. Các phần tử truyền động thuỷ lực của thiết bị 15 Hình 1.11. Sơ đồ mạch thuỷ lực truyền động cho bánh xe thí nghiệm 16 Hình 1.12. Bố trí cảm biến và sơ đồ hệ thống đo, xử lý tín hiệu trên thiết bị thí nghiệm bánh xe 17 Hình 1.13. Sơ đồ lực, ứng suất và biến dạng tại lốp xe chủ động trên đường biến dạng 24 Hình 1.14. Vòng tròn Kamm, trường hợp lực F y và F z đạt đến giới hạn giữa lăn và trượt của bánh xe 26 Hình 1.15. Mô tả nguyên lý ảnh hưởng của lực tiếp tuyến đến tính F α − y 27 Hình 1.16. Quan hệ giữa lực ngang và mô men đàn hồi với góc lệch bên với các lực tiếp tuyến khác nhau 27 Hình 3.1. Sơ đồ kết cấu và chuyển động của thiết bị thí nghiệm bánh xe 32 Hình 3.2 Sơ đồ truyền động cho bánh xe thí nghiệm 34 Hình 3.3. Đặc tính động cơ thuỷ lực OPM-50 36 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… viii Hình 3.4. Sơ đồ chịu tải của trục bánh xe thí nghiệm 40 Hình 3.5. Ổ bi đỡ trụ 41 Hình 3.6. Khung chính ( A) và khung treo (B) 46 Hình 3.7. Phân bố trọng lượng trên khung 47 Hình 3.8. Bản vẽ lắp thiết bị lên khung khảo nghiệm 49 Hình 3.9. ơ đồ lắp ráp khung khảo nghiệm với thiết bị 49 Hình 3.10. Cảm biến áp suất Hubacontrol 52 Hình 3.11. Cảm biến đo tần số quay 53 Hình 3.12. Cảm biến đo lực Loadcell 54 Hình 3.13. Sensor V1 55 Hình 3.15. Lược đồ biểu diễn các chuyển vị thành phần 1 Hình 3.14. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của sensor V1 1 Hình 3.16. Sơ đồ khối của hệ thống đo các thông số động học của máy kéo 57 Hình 4.1 Lắp ráp hệ thống thí nghiệm 60 Hình 4.2 Thử hoạt động chạy trơn thiết bị 61 Hình 4.3 Lắp cảm biến V 1 và cảm biến lực ngang 62 Hình 4.4 Lắp cảm biến hiệu chỉnh góc lệch bánh xe 62 Hình 4.5 Lắp cảm biến số vòng quay bánh xe 63 Hình 4.6 Lắp cảm biến tốc độ động cơ và áp suất thủy lực 63 Hình 4.7 Lắp cảm biến đo lực dọc 64 Hình 4.8 Bánh xe máy kéo thí nghiệm 64 Hình 4.9 Quá trình tín hiệu đo khi thí nghiệm bánh xe 67 Hình 4.10 Đặc tính kéo bám của bánh xe trên nền bê tông (α = 0 0 ) 69 Hình 4.11 Đặc tính lệch, bên của bánh xe máy kéo trên đường không biến dạng 70 Hình 4.12. Đặc tính lệch bên của bánh xe máy kéo trên đường không biến dạng 70 Hình 4.13. Đặc tính chuyển động lệch của bánh xe trên nền bê tông 71 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… 1 MỞ ðẦU 1. Tính cấp thiết của ñề tài Trong thời kỳ công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước hiện nay, vấn đề công nghiệp hóa nông nghiệp và nông thôn phải được đặt lên hàng đầu. Việc đưa máy móc vào sản xuất nông nghiệp sẽ giải phóng được lao động chân tay và sức kéo, giảm thời lượng canh tác làm tăng mùa vụ, đồng thời trong quá trình thu hoạch kịp thời sẽ tránh được sự thất thoát sản phẩm do thời tiết và sự phá hoại của sâu bọ hay các loại gặm nhấm …Như vậy, việc ứng dụng máy móc vào sản xuất nông nghiệp sẽ tăng được hiệu quả kinh tế. Đảng và nhà nước ta luôn coi trọng việc đầu tư phát triển nông nghiệp trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Trong tương lai, với đường lối phát triển nền kinh tế của Đảng và nhà nước ta: “Giảm số dân lao động trong ngành nông nghiệp nhưng vẫn đảm bảo tăng sản lượng nông nghiệp”. Đặc biệt khi nước ta gia nhập tổ chức thương mại thế giới WTO.Nền kinh tế nước ta nói chung và nền sản xuất nông nghiệp nói riêng phải chịu sự cạnh tranh khốc liệt của nền kinh tế thị trường. Muốn nông phẩm, hàng hóa có được tính cạnh tranh cần thiết, nhất là với những mặt hàng cùng loại của các nước khác trên khu vực và trên thế giới. Ngoài việc thay đổi giống, áp dụng sản xuất công nghệ cao, tăng năng suất cây trồng, vật nuôi …thì phải tăng năng suất, hiệu quả trong các khâu sản xuất áp dụng cơ giới hóa vào sản xuất (trong đó có khâu làm đất) cũng là một nhiệm vụ vô cùng cần thiết. Máy kéo và ô tô 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 với các máy tĩnh tại. [...]... ñư c b trí trên ca bin c a máy kéo thí nghi m Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c k thu t ………………………… 14 1.3.2.2 Thi t b thí nghi m bánh xe máy kéo xây d ng trong rãnh ñ t [8] Thi t b thí nghi m bánh xe máy xây d ng bao g m m t rãnh ñ t m t xe thí nghi m l p bánh xe v i h th ng truy n ñ ng và m t thi t b kéo Hình 1.8 B n v l p thi t b thí nghi m Xe thí nghi m và các ph n t truy... nh tính ch t bám trư t, Chuy n ñ ng l ch bên c a bánh xe máy kéo 2 ð i tư ng, phương pháp nghiên c u ð i tư ng nghiên c u c a ñ tài này là bánh xe máy kéo CHUANLONG 304 (CL - 304) Phương pháp nghiên c u là k t h p lý thuy t và th c nghi m Lý thuy t là nghiên c u v ñ ng l c h c bánh xe, lý thuy t máy kéo, cơ h c ñ t, s c b n v t li u ,tương tác gi a bánh xe và ñ t Th c nghi m là ch t o th c t thi t b... tinh có t s truy n i = 63 ñ n bánh xe thí nghi m Hình 1.11 Sơ ñ m ch thu l c truy n ñ ng cho bánh xe thí nghi m 1- Bơm th y l c 2- Van áp su t 3- Van phân ph i 4- Mô tơ th y l c 5- B gi m t c tr c vít bánh vít 6- Tr c các – ñăng 7- B truy n bánh răng côn 8- Bánh xe thí nghi m Thi t b thí nghi m có kh năng th c hi n các trư ng h p thí nghi m sau: - Bánh xe ñ ng im - Bánh xe b kéo Trư ng ð i h c Nông nghi... Tachomét l p trên bánh xe kéo theo và x lý trên kênh (4) 1.4 M c ñích và nhi m v c a ñ tài M c ñích: Thi t k ch t o thi t b thí nghi m bánh xe máy kéo nông nghi p ñ xây d ng các ñ c tính bánh xe khi ho t ñ ng trên ñ t nông nghi p làm cơ s nghiên c u tính ch t chuy n ñ ng c a máy kéo góp ph n phát tri n và hoàn thi n các m u máy kéo cũng như v n hành khai thác có hi u qu các máy kéo và máy nông nghi p... s thích ng c a các m u này v i các ñi u ki n th c t trên ñ ng ru ng nư c ta Như ta ñã bi t b ph n di ñ ng là khâu quan tr ng quy t ñ nh tính năng kéo bám c a máy kéo và các thông s kĩ thu t, kinh t khác c a máy kéo và c a toàn b liên h p máy Nư c ta m i ch s n xu t m t s lo i cơ c u di ñ ng cho máy kéo nh là bánh hơi, bánh m u, bánh l ng Các cơ c u di ñ ng này ñ c bi t là cơ c u bánh hơi trên máy kéo. .. p Do ñó vi c nghiên c u, c i ti n b ph n di ñ ng (bánh hơi) cho máy kéo khi làm vi c là r t c n thi t Chính vì v y mà vi c nghiên c u tính năng kéo bám c a bánh xe là r t c n thi t Nó giúp ta gi i ñư c bài toán ph c t p v quan h ñ t - máy, làm cơ s cho vi c nghiên c u tính năng ñi u khi n và n ñ nh chuy n ñ ng c a máy kéo ðóng góp tích c c vào công tác tính toán, thi t k , ch t o máy kéo làm cơ s cho... khía c nh sau ñây: - Phương pháp xác ñ nh ñ c tính bánh xe c a m t bánh xe riêng l - Kh năng t ng quát hóa k t qu nghiên c u - Kh năng ng d ng k t qu nghiên c u trong tính toán tính ch t chuy n ñ ng c a ô tô máy kéo 1.3.1 Nghiên c u bánh xe chuy n ñ ng l ch bên trên m t ñư ng bi n d ng Các nghiên c u trư c ñây v l c ngang và l c c n lăn c a bánh xe ph ñ ng c ng trên các ñi u ki n ñ t ñai khác nhau... máy kéo 1.3.2 Thi t b thí nghi m ñ xây d ng ñ c tính bánh xe ð nghiên c u tính truy n l c, kéo bám gi a bánh xe v i m t ñư ng ñã có nhi u công trình l c, kéo bám gi a bánh xe v i m t ñư ng ñã có nhi u công trình công b v các m u thi t b nghi m bánh xe Trong ph n này gi i thi u hai h th ng thi t b thí nghi m tiêu bi u, có th s d ng ñ tham kh o làm cơ s thi t k h th ng thi t b thí nghi m theo m c ñích... a bánh xe v i m t ñư ng b d ch chuy n ñ i x ng so v i m t ph ng th ng ñ ng d c khi bánh xe còn chưa chuy n ñ ng N u ñ bánh xe lăn trên m t ñư ng, ph n ti p xúc v i ñư ng c a bánh xe s b ñ y d n t ng ph n l ch bên do l c ngang ñ ng th i ñ t dư i bánh xe có th b bi n d ng theo, tuỳ thu c vào tính ch t m t ñư ng Bánh xe t o nên m t chuy n ñ ng theo hư ng R, l ch so v i m t ph ng th ng ñ ng d c c a bánh. .. tích t ng quát lý thuy t bánh xe và lý thuy t chuy n ñ ng l ch bên làm cơ s thi t b thí nghi m - L a ch n phương pháp nghiên c u th c nghi m xác ñ nh các thông s và các y u t nh hư ng ñ n chuy n ñ ng l ch bên c a bánh xe máy kéo trên n n ñ t bi n d ng - Thi t k ch t o thi t b thí nghi m - Xây d ng h th ng ño và x lý s li u ño - T ch c thí nghi m và xây d ng ñ c tính bánh xe (d ng thí nghi m) Trư ng ð i . bên của bánh xe 25 2.4. Nhận xét cơ sở lý thuyết 28 Chương 3. THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM BÁNH XE 30 3.2. Thiết kế, thiết bị thí nghiệm bánh xe 32 3.2.1. Phác thảo sơ đồ kết cấu. động của máy kéo. 1.3.2. Thiết bị thí nghiệm ñể xây dựng ñặc tính bánh xe Để nghiên cứu tính truyền lực, kéo bám giữa bánh xe với mặt đường đã có nhiều công trình lực, kéo bám giữa bánh xe với. 4.1 Ma trận thí nghiệm để xây dựng đặc tính bánh xe máy kéo 65 Bảng 4.2. Kết quả thí nghiệm trên đườn bê tông để xây dựng đặc tính kéo bám của bánh xe 68 Bảng 4.3. Kết quả thí nghiệm xây dựng