Chuyên đề báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Quang Tùng – Lớp CKĐL52 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp tại khoa Cơ Điện – Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội, ngoài sự cố gắng của bản thân em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của các thầy cô và các bạn trong và ngoài trường. Trước hết em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy giáo ThS Hàn Trung Dũng: Thầy đã trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt tận tình cho em trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp và hoàn thành đề tài tốt nghiệp. Em xin gửi tới các thầy giáo, cô giáo trong Cơ Điện, cùng toàn thể cán bộ, công nhân viên Bộ môn Động Lực, xưởng cơ khí – khoa Cơ Điện một lời cảm ơn chân thành nhất: Những người đã tận tình dạy dỗ, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em trong quá trình học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp. Cùng với đó em xin chân thành biết ơn đến bạn bè đã giúp đỡ ủng hộ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp. Quá trình thực tập và thực hiện đề tài không thể tránh khỏi được những thiếu sót, em mong nhận được sự thông cảm của các thầy cô và các bạn, em mong muốn có được sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô giáo và bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn và có ứng dụng trong thực tế. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 12 tháng 5 năm 2012 Sinh viên Nguyễn Quang Tùng i Chuyên đề báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Quang Tùng – Lớp CKĐL52 MỤC LỤC MỤC LỤC ii MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I 4 TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4 1.1. Sơ lược về tình hình nghiên cứu và hoàn thiện tính năng quay vòng máy kéo ở trong và ngoài nước 4 1.2. Đối tượng, mục đích, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn: 7 1.3. Phương pháp nghiên cứu 8 CHƯƠNG II 10 ẢNH HƯỞNG CỦA TỌA ĐỘ TRỌNG TÂM ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA MÁY KÉO 10 2.1 Cơ sở lý thuyết kộo - bỏm của máy kéo bánh 10 2.2. Cơ sở lý thuyết quay vòng của máy kéo bánh 15 2.2.1. Cơ sở lý thuyết 15 2.2.2. Các phương pháp quay vòng của máy kéo bánh 16 2.2.3. Động học quay vòng của máy kéo bánh và ô tô 19 2.2.4. Bán kính quay vòng lý thuyết 20 2.2.5.Vận tốc và gia tốc của máy kéo khi quay vòng: 25 CHƯƠNG III 32 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG KHỐI LƯỢNG CỦA MÁY KÉO 32 3.1. Cơ sở lí thuyết xác định trọng tâm, các trục quán tính chính trung tâm và mô men quán tính chính trung tâm 32 3.1.1. Xác định trọng tâm 32 3.2. Phương pháp xác định tọa độ trọng tâm 32 CHƯƠNG IV 36 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRấN MÁY KÉO 36 CL304 36 4.1. Thông số kĩ thuật chung của máy kéo CL304 36 4.2. Thực nghiệm xác định tọa độ trọng tâm máy kéo 37 4.2.1. Xác định tọa độ trọng tâm dọc của máy kéo 37 4.2.2. Xác định chiều cao trọng tâm của máy kéo 38 CHƯƠNG V 41 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 41 5.1. Kết luận 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 PHỤ LỤC 43 ii Chuyên đề báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Quang Tùng – Lớp CKĐL52 MỞ ĐẦU Từ khi Đảng ta triển khai chủ trương đổi mới cơ chế quản lý, phát triển chính sách kinh tế nhiều thành phần thì nền nông nghiệp nước ta không ngừng phát triển. Để đáp ứng yêu cầu của sản xuất, thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn, việc đầu tư các nguồn động lực ở nông thôn và nâng cao hiệu quả sử dụng mỏy đó được đẩy mạnh. Mặt khác để đáp ứng nhu cầu nông sản của nền kinh tế thị trường, xuất khẩu nông sản thì việc phát triển kinh tế theo mô hình sản xuất trang trại là điều rất cần thiết. Nhiều hộ gia đình nông dân sở hữu nhiều héc ta gieo trồng vì vậy có nhu cầu trang bị máy móc lớn, máy nông nghiệp hoặc thuờ mỏy để thực hiện cho cỏc khõu canh tác như làm đất, gieo trồng, chăm sóc, bơm nước, thu hoạch, vận chuyển, Các máy kéo phân bố chủ yếu ở cỏc vựng đồng bằng sông Cửu Long, miền đông Nam Bộ, Tõy Nguyờn và đồng bằng sông Hồng. Trong tương lai, để đẩy mạnh phát triển nông nghiệp, nguồn động lực máy kéo sẽ còn được đầu tư nhiều hơn nữa. Sự tăng trưởng về số lượng cũng như mức độ sử dụng của các loại ô tô – máy kéo đòi hỏi phải đảm bảo các tính năng điều khiển và ổn định chuyển động ở mức độ cao, nhằm hạn chế các tai nạn và nâng cao hiệu quả sử dụng. Khi thực hiện công việc, máy kéo chuyển động trên những quỹ đạo khác nhau, thẳng hoặc cong, mà độ cong đó thay đổi không ngừng. Đây là kết quả sự tác động của những điều kiện ngoại cảnh: lực kéo ở múc kộo, điều kiện mặt đường, gió, áp suất lốp. Các lực này thay đổi một cách ngẫu nhiên, tạo nên những sai lệch về quỹ đạo chuyển động thực tế so với mong muốn. Muốn có sự chuyển động theo những quỹ đạo mong muốn, người lái cần phải tác động lên cơ cấu lái để thay đổi một số ngoại lực tác động lên máy kéo. Các lực điều khiển này thường bị giới hạn bởi các thông số kết cấu động cơ và hệ thống truyền lực, cũng như khả năng bám của xe với tình trạng mặt đường. 1 Chuyên đề báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Quang Tùng – Lớp CKĐL52 Tính ổn định trong điều khiển quỹ đạo chuyển động của ô tô – máy kéo là một trong những chỉ tiêu quan trọng hàng đầu, là cơ sở để đánh giá chất lượng ô tô –mỏy kộo khi cải tiến, lắp ráp, hoán cải mục đích sử dụng, nâng cao tính an toàn trong chuyển động. Trong quỏ tỡnh chuyển động, quỹ đạo của xe luôn bị thay đổi do tác dụng của ngoại lực. Vì vậy, yêu cầu đối với xe là phải giữ ổn định được hướng chuyển động theo yêu cầu của người lái, không để máy kéo bị lệch hướng đang chuyển động do tác dụng của các lực ngẫu nhiên, chỗng sự lật đổ của xe và sự trượt ngang của bộ phận di động. Ngoài ra, kết cấu của xe, hệ thống lái cần phải đảm bảo để việc điều khiển nhanh nhạy, nhẹ nhàng và thuận lợi, đảm bảo sự chính xác và giảm bớt sự mệt nhọc, căng thẳng cho người lái. Đặc tính chuyển động vòng của ô tô – máy kéo chịu ảnh hưởng đáng kể của các thông số kết cấu và sử dụng của chúng, cũng như trình độ của người lái với tư cách là một khâu điều khiển. Để thiết kế và sử dụng tốt máy kéo, cần phải nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số tới đặc tính chuyển động vòng của máy kéo để có những thay đổi, khắc phục kịp thời. Do đó ụtụ – máy kéo phải được thiết kế chế tạo với điều kiện kết cấu phải đảm bảo có mô men quán tính theo trục thẳng đứng qua trọng tâm là tối ưu nhất. Xác định mô men quán tính theo trục thẳng đứng qua trọng tâm của máy kéo CL304 cũng chính là góp phần nghiên cứu khả năng duy trì hướng chuyển động nhất định hoặc thay đổi hướng chuyển động và phù hợp với sự tác động của người lái lên cơ cấu điều khiển. Nói một cách khác xác định mô men quán tính theo trục thẳng đứng qua trọng tâm có ý nghĩa qua trọng trong việc đánh giá tính ổn định chuyển động của máy kéo khi làm việc. Một vấn đề đặt ra khi nghiên cứu giải quyết các bài toán động lực học của máy kéo là cần thiết phải xác định thông số của hệ thống như tọa độ trọng tâm Các thông số này thường chưa được cung cấp đầy đủ từ nhà sản xuất, hơn 2 Chuyên đề báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Quang Tùng – Lớp CKĐL52 nữa các máy móc trong thực tế khi làm việc thường có sự thay đổi và cải tiến nên cần thiết phải xác định các thông số này cho từng trường hợp cụ thể. Xuất phát từ những yêu cầu thực tế trên, được sự cho phép của bộ môn Động Lực, khoa Cơ Điện, trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội chúng tôi thực hiện đề tài: “ Khảo nghiệm Xác định một số thông số đặc trưng khối lượng của máy kéo CL304” nhằm: Xây dựng cơ sở lí thuyết và thực nghiệm xác định một số thông số chớnh của máy kéo như: trọng tâm của máy kéo có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu tính ổn định chuyển động và tính năng quay vòng và kộo bỏm của máy kéo nông nghiệp • Tóm tắt nội dung luận văn: Nội dung chính của luận văn gồm: Chương 1. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu Chương 2. Cơ sở lí thuyết quay vòng và kộo bỏm của máy kéo bánh Chương 3. Phương pháp xác định các đặc trưng khối lượng của máy kéo Chương 4. Nghiên cứu thực nghiệm trên máy kéo CL304. Chương 5. Kết luận và đề nghị. 3 Chuyên đề báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Quang Tùng – Lớp CKĐL52 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Sơ lược về tình hình nghiên cứu và hoàn thiện tính năng quay vòng máy kéo ở trong và ngoài nước Trong sản suất nông nghiệp, máy kéo được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, trong những điều kiện địa hình phức tạp, đa dang. Đã từ lâu các chuyên gia nghiên cứu lý thuyết liên hợp đã chú trọng đến tính năng của máy kéo, nhằm hoàn thiện hơn nữa khả năng làm việc của máy kéo không chỉ trên mặt đường bằng phẳng mà cả trên đồng ruộng. Nhiều chuyên gia nghiên cứu đều có kết luận chung rằng: tính năng kộo bỏm là một trong những tính chất kỹ thuật quan trọng bậc nhất của máy kéo nông nghiệp, thì tính năng chuyển động vòng là một tính năng kỹ thuật và sử dụng rất quan trọng của máy kéo cần được nghiên cứu một cách đầy đủ. Trong quá trình chuyển động cần phải giữ ổn định được hướng chuyển động theo yêu cầu của người lái, không bị lệch khỏi hướng đang chuyển động do tác dụng của những lực ngẫu nhiên, chống được sự lật đổ bên của xe và trượt ngang của bộ phận di động trên mặt đường. Đồng thời kết cấu của xe, đặc biệt là hệ thống lái – điều khiển trên xe cần phải đảm bảo cho ô tô – máy kéo có khả năng thay đổi hướng chuyển động nhẹ nhàng và nhanh chóng. Khả năng thực hiện quay vòng của ô tô máy kéo theo quỹ đạo cong nhất định được gọi là tính năng chuyển động vòng. Đó là một trong những tính chất kĩ thuật quan trọng của ô tô máy kéo. Khi thực hiện các công việc canh tác trong nông nghiệp và vận chuyển, máy kéo chuyển động theo những quỹ đạo thẳng hoặc cong, mà độ cong đó lại thay đổi không ngừng. Muốn có được đặc tính chuyển động của máy kéo theo ý 4 Chuyên đề báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Quang Tùng – Lớp CKĐL52 muốn, người lái cần tác động lên cơ cấu lái để thay đổi mộ vài ngoại lực tác động lên máy kéo trong quá trình chuyển động. Các lực điều khiển đó thướng lại bị giới hạn bởi các thông số của động cơ và hệ thống truyền lực cũng như bởi sự bám của bánh xe với mặt đường. Ngoài các lực điều khiển thì máy kéo còn chịu sự tác động của ngoại lực từ cỏc mỏy nông nghiệp, rơ mooc và từ mặt đường - mà các lực này đều mang tính chất ngẫu nhiên. Sự thay đổi đặc tính chuyển động cảu máy kéo do tác động của các lực nói trên được gọi là sự mất ổn định chuyển động, cũn cỏc lực ngẫu nhiên gọi là các lực gây nhiễu. Đồng thời, trong nhiều trường hợp vẫn có sự khac biệt giữa đặc tính chuyển động mong muốn và thực tế. Điều này phụ thuộc vào trình độ của người lái – được xem như một khâu điều khiển ( chẳng hạn việc xử lớ tỡnh huống chậm trễ; sự thiếu chính xác khi tác động lên cơ cấu điều khiển ; ), và sự hoàn thiện của máy kéo, cũng được coi là một khâu điều khiển (ví dụ quán tính của hệ thống điều khiển máy kéo trong việc thay đổi đặc tính chuyển động khi có tác động của người lái; sự hạn chế của thông số động học và động lực học, xác định sự thay đổi đặc tính chuyển động; ) Đặc tính chuyển động vòng của ô tô máy kéo chịu ảnh hưởng đáng kể của các thông số kết cấu và sử dụng của chúng, cũng như của tác động của người lái, với tư cách là một khâu điều khiển. Tuy nhiên, để thiết kế tốt và sử dụng đỳng cỏc may kéo, trước hết và cần thiết phải xác định ảnh hưởng của riêng thông số kết cấu đến đặc tính chuyển động vòng của máy kéo. Tác động của người lái lên hệ thống điều khiển, trong trường hợp này, coi như được thực hiện một cách nhất định. Ngiờn cứu chuyển động vòng chủ yếu là để xác định các tính chất sử dụng máy kéo, chẳng hạn như tính năng điều khiển và tính ổn định chuyển động. Nói cách khác là xác định khả năng duy trì hướng chuyển động nhất định hoặc thay đổi nó, phụ thuộc và phù hợp với sự tác động của người lái lên cơ cấu lái – điều khiển. 5 Chuyên đề báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Quang Tùng – Lớp CKĐL52 Lịch sử phát triển khoa học lí thuyết máy kéo và ô tô cũng gắn liền với sự phát triển các phương pháp nghiên cứu động lực học liên hợp máy và sự phát triển các phương tiện nghiên cứu (thiết bị đo, công cụ tính toán, ). Vấn đề lý thuyết ô tô –mỏy kộo đó được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm và nghiên cứu từ rất sớm. Những năm 40 - 50 của thế kỷ XX, do điều kiện trang thiết bị, số liệu thực nghiệm, một số giả thiết đưa ra còn sai lầm nên kết quả nghiên cứu còn nhiều mặt hạn chế, tính thực tế chưa cao. Đến những năm 60, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc nghiên cứu khả năng quay vòng của máy kéo đã được quan tâm sâu sắc hơn, và cũng đã có nhiều công trình đạt kết quả không nhỏ. Song, những kết quả đạt được đều dự trên những mô hình nghiên cứu lý thuyết, hoặc cỏc thỡ nghiệm chỉ thực hiện trên mô hình bánh xe, chưa thực hiện trên bánh xe thực trong trạng thái làm việc với liên hợp máy. Vì vậy, những kết quả này chưa phản ánh được đầy đủ tính năng quay vòng của máy kéo. Vào những năm 70 – 80, vấn đề động lực học quay vòng được nghiên cứu khá sâu sắc nhất là về mặt lí thuyết. Các nhà khoa học đã xây dựng được hệ thống hàng loạt các phương trình vi phân chuyển động vòng của liên hợp máy, mô tả khá đầy đủ quá trình quay vòng của máy kéo. Việc mô tả quỹ đạo chuyển động của máy kéo bằng các mô hình toán lý có ảnh hưởng của các yếu tố tác động. Ở giai đoạn này, việc nghiên cứu ngày càng hoàn thiện hơn với sự trợ giúp của các phương tiện kỹ thuật hiện đại. Sau đó, các kết quả nghiên cứu tính năng quay vòng đã được ứng dụng làm cơ sở tính toán, thiết kế các hệ thống: lái – điều khiển, quay vòng, di động của máy kéo, nhằm ngày càng hoàn thiện máy kéo. Việt Nam là một nước có truyền thống nông nghiệp từ lâu đời. Từ trước 1954, máy kéo đã được đưa vào sản suất, phục vụ đời sống nhân dân. Tuy nhiên, cho đến nay tính năng quay vòng chưa thực sự được quan tâm nghiên cứu đầy đủ. 6 Chuyên đề báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Quang Tùng – Lớp CKĐL52 Từ thực tế có thể dẫn ra một số kết quả của việc chưa quan tâm nghiên cứu đầy đủ các tính năng chuyển động của máy kéo ở nước ta: Máy kéo đẩy tay hai bánh (Bông Sen, power tiller…) chế tạo do chép mẫu của Nhật Bản, Trung Quốc, IRRI nhưng do tính toán thiết kế không đúng, hoặc chế tạo không tốt nên việc điều khiển rất khó khăn, nhất là khi quay vòng. Do phân bố lại lực kéo tiếp tuyến, do thay đổi tọa độ trọng tâm nên lực điều khiển quay vòng rất lớn, gây mất ổn định máy kéo, mất an toàn chuyển động, gây mệt nhọc cho người lái. Các liên hợp MTZ + bánh lồng làm việc ở ruộng nước do bề rộng lớn, mô men cản quay vòng rất lớn rất hay xoắn góy bỏn trục, mất khả năng điều khiển cả khi chuyển động thẳng lẫn khi chuyển động vòng, mất ổn định và dễ bị lật đỗ, tăng tải trọng động cho hệ thống truyền lực và chi phí công suất do liên tục phải dùng phanh để quay vũng… Một số máy móc do tự thiết kế và hoàn toàn không tính toán, hoặc do tái sử dụng, chắp vá, tận dụng các cơ cấu và bộ phận ở cỏc mỏy khỏc, dẫn đến chuyển động của xe không ổn định, các tính năng quay vòng và điều khiển kém, tuổi thọ mỏy khụng cao… Nguyên nhân của các hiện tượng trên một mặt là do công tác nghiên cứu, cải tiến chưa được quan tâm đầy đủ, công nghệ chế tạo ở trình độ thấp, mặt khác do chế độ sử dụng máy kéo không đúng do thiếu hiểu biết. 1.2. Đối tượng, mục đích, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn: - Đối tượng nghiên cứu của luận văn máy kéo CL304. - Mục đích: Xác định một số thông số đặc trưng khối lượng trong nghiên cứu động lực học của máy kéo, áp dụng cho máy kéo CL304. - í nghĩa: Xác định một số thông số đặc trưng khối lượng máy kéo như: Xác định Khối lượng phân bố cầu trươc và khối lượng phân bố cầu sau. Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều doc và theo chiều cao để phục vụ cho việc nghiên cứu 7 Chuyên đề báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Quang Tùng – Lớp CKĐL52 tính ổn định chuyển động và tính quay vòng, kộo bám của máy kéo nông nghiệp. 1.3. Phương pháp nghiên cứu. Trong nghiờn cứu động lực học chuyển động của máy kéo có thể tách ra ba hướng chính là: chuyển động thẳng, chuyển động quay vòng và tiện nghi êm dịu chuyển động. Nghiên cứu động lực học hướng chuyển động, trước hết và chủ yếu là nghiên cứu quỹ đạo chuyển động cảu máy kéo. Khi xem xét quỹ đạo chuyển động, vấn đề luôn luôn được đặt ra dưới dạng chuyển động vòng tổng quát, trong đó chuyển động thẳng chỉ là một trường hợp đặc biệt. Trong lĩnh vực động lực học hướng chuyển động của xe, tính chất chuyển động được định nghĩa là tính chất tổng quat của hệ thống “ Người lái – Xe – Môi trường ” (hình 1 -1). Hình 1-1. Mô hình hệ thống điều khiển mạch kín của ụtụ – máy kéo Việc nghiên cứu đánh giá tính chất chuyển động của máy kéo cần tập trung chủ yếu vào việc phân tích đánh giá phản ứng của máy kéo – đối tượng 8 [...]... rừ vn ny ta hóy phõn tớch quỏ trỡnh to ra lc kộo tip tuyn v s ny sinh cụng sut ký sinh trờn mỏy kộo (hỡnh 6.10) 1 v k =1 1 k >1 0 k 1 k 2 Hình 6.9 Quan hệ giữa độ trợt của bánh trớc 1 và bánh sau 2 Pk2 Động cơ 2 Pk1 Hình 6.10 Sơ đồ minh hoạ sự truyền công suất ký sinh Do cỏc bỏnh sau cú kh nng chy nhanh hn, mt phn lc kộo tip tuyn ca chỳng Pk1 s truyn qua khung mỏy ri tỏc ng vo trc cỏc bỏnh trc y... Pk s tớnh theo mụ men ca ng c, cú th s dng cụng thc (2.11) hoc (2.12) Khi khụng bỏm P kmax s tớnh theo lc bỏm : P kmax = P (2.17) 2.1.2 ng lc hc ko- bỏm 2.1.2.2 Tớnh cht kộo-bỏm ca mỏy kộo 2 cu ch ng Một trong nhng b phn nõng cao cht lng kộo ca mỏy kộo bỏnh l s dng s kt cu 2 cu ch ng 4 ì 4, ngha l tt c cỏc bỏnh xe u l ch ng Ton b trng lng ca mỏy kộo tr thnh trng lng bỏm, nh ú tớnh cht kộo - bỏm c . thông số đặc trưng khối lượng trong nghiên cứu động lực học của máy kéo, áp dụng cho máy kéo CL304. - í nghĩa: Xác định một số thông số đặc trưng khối lượng máy kéo như: Xác định Khối lượng. cho phép của bộ môn Động Lực, khoa Cơ Điện, trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội chúng tôi thực hiện đề tài: “ Khảo nghiệm Xác định một số thông số đặc trưng khối lượng của máy kéo CL304 nhằm:. pháp xác định tọa độ trọng tâm 32 CHƯƠNG IV 36 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRấN MÁY KÉO 36 CL304 36 4.1. Thông số kĩ thuật chung của máy kéo CL304 36 4.2. Thực nghiệm xác định tọa độ trọng tâm máy kéo