Đang tải... (xem toàn văn)
Nội dung: Chương I. Lực và mômen tác dụng lên ô tô máy kéo trong quá trình chuyển động, Chương II. Động lực học tổng quát của ô tô - máy kéo bánh xe, Chương III. Động lực học của máy kéo xích, Chươ
Chơng 6Tính năng kéo của máy kéo6.1. Phơng trình cân bằng công suất và hiệu suất kéoPhơng trình cân bằng công suất của máy kéo là phơng trình biểu thị mối quan hệ giữa công suất phát ra của động cơ và các thành phần công suất chi phí cho các lực cản chuyển động. Trờng hợp tổng quát là khi máy kéo có sử dụng trục thu công suất, phơng trình có dạng nh sau: Ne = Nm.s + N + N Ni Nj + Nm + N0 (6.1)trong đó:Ne công suất hiệu dụng của động cơ;Nm.s công suất tiêu hao trong hệ thống truyền lực và trên nhánh xích chủ động (nếu là máy kéo xích);N công suất tiêu hao cho lực cản lăn;N công suất tiêu hao do bánh chủ động hoặc xích bị trợt;Ni công suất tiêu hao do lực cản dốc, lấy dấu (+) khi lên dốc và lấy dấu () khi xuống dốc;Nj công suất tiêu hao cho lực cản quán tính, lấy dấu (+) khi chuyển động nhanh dần và lấy dấu () khi chuyển động chậm dần;Nm công suất có ích trên móc kéo (công suất kéo);N0 công suất truyền cho trục thu công suất. Tỷ số giữa công suất kéo và phần công suất động cơ dùng để thực hiện công việc kéo đợc gọi là hiệu suất kéo: kme oNN N= (6.2)Trờng hợp không sử dụng trục thu công suất : kmeNN= (6.3)Hiệu suất kéo là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính chất kéo của máy kéo và để đánh giá so sánh chất lợng kéo của các máy kéo khác nhau.Hiệu suất kéo phụ thuộc vào các thông số cấu tạo, chế độ tải trọng và điều kiện sử dụng chúng. Vì vậy, cùng điều kiện sử dụng nh nhau, hiệu suất kéo của các máy kéo khác nhau là khác nhau hoặc cùng một loại máy kéo, hiệu suất kéo sẽ khác nhau khi làm việc ở điều kiện khác nhau. Để đơn giản trớc hết ta xét trờng hợp máy kéo chuyển động ổn định trên đờng nằm ngang và không sử dụng trục thu công suất . Các trờng hợp khác sẽ đợc xem nh là trờng hợp đặc biệt.Trong trờng hợp này phơng trình cân bằng công suất nh sau: Ne = Nm.s+ N + N +Nm (6.4)Phân tích bản chất của quá trình truyền công suất ta có thể biểu diễn phơng trình (6.4) theo dạng sơ đồ sau đây:84 Sơ đồ truyền công suất từ động cơ đến máy nông nghiệp NeNk= PkvTNR= PkvNm= PmvNmsNNf Trong đó:Nk công suất truyền cho bánh chủ động ; Nk = Ne Nm.s = PkvT NR- công suất truyền lên khung để đẩy máy kéo chuyển động; NR = Nk N = PkvNm công suất kéo ở móc. Nm = NR N = PmvPk lực kéo tiếp tuyến ;vT , v vận tốc lý thuyết và vận tốc thực tế;Các hao tổn công suất trong từng khâu truyền Nms ,N ,và N cũng đợc đánh giá qua các hiệu suất tơng ứng, cụ thể là: Hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực: mkee m sem seNNN NNNN= == . .1 (6.5)Suy ra: Nm.S =( 1 -m)Ne Hiệu suất tính đến sự ảnh hởng của độ trợt = = =NNP vP vvvRkkk t T hoặc = 1 - (6.6) Hiệu suất tính đến sự ảnh hởng của lực cản lăn: fmRmkmkmmNNP vP vPPPfG P= = = =+ (6.7) Kết hợp các công thức (6.3),(6.6),(6.6)và (6.7) với những phép biến đổi đơn giản ta nhận đợc: k m f mmmPfG P= = +( )1 (6.8)Khi tính toán có thể chấp nhận ta giả thiết là hệ số cản lăn và hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực là những đại lợng không đổi: f = const; m = const Trên hình 6.1 là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hiệu suất kéo k và lực kéo Pm theo công thức (6.8), Qua hình 6.1 ta thấy khi lực kéo Pm=0 thì k=o, toàn bộ công suất động cơ đợc sử dụng chỉ để khắc phục lực ma sát trong hệ thống truyền lực và để thắng lực cản lăn. Với sự tăng lực kéo hiệu suất kéo cũng tăng lên và đạt giá trị cực đại kmax, sau đó giảm dần đến k=0 (ứng với độ trợt =1). Trờng hợp k =0 toàn bộ công suất động cơ bị hao tổn do ma sát trong hệ thống truyền lực và do trợt. Khi k= kmax máy kéo làm việc có hiệu quả nhất, do đó giá trị lực kéo ứng với kmax đợc gọi là lực kéo tối u Ptu.85Hình 6.1. Quan hệ giữa hiệu suất kéo và lực kéo ở mócPm0=100%kkmaxPtu Cần lu ý rằng, hệ số và đờng đặc tính trợt phụ thuộc vào các thông số cấu tạo của máy kéo và các tính chất cơ lý của đất. Do vậy các giá trị kmax và Ptu của các máy kéo khác nhau sẽ khác nhau và cũng sẽ thay đổi khi điều kiện sử dụng thay đổi . 6.2. Đồ thị cân bằng công suất và đờng đặc tính kéo thế năng 6.2.1. Đồ thị cân bằng công suấtPhơng trình (6.4) biểu thị sự cân bằng công suất của máy kéo không dùng trục thu công suất và chuyển động ổn định trên mặt đờng nằm ngang. Các thành phần công suất trong phơng trình đều phụ thuộc vào tải trọng kéo (Pm).Để dễ nhận thấy sự ảnh hởng của tải trọng kéo đến các thành phần công suất ta biểu diễn phơng trình (6.4) dới dạng đồ thị với trục hoành biểu diễn lực kéo Pm và trục tung là các thành phần công suất .Giả thiết máy kéo có hộp số vô cấp, nhờ đó động cơ luôn phát huy đợc hết công suất Ne = Nemax = const. Giả thiết này nhằm loại bỏ sự ảnh hởng của đặc tính động cơ và các thông số cấu tạo của hệ thống truyền lực đến công suất kéo. Đồ thị cân bằng công suất đợc thể hiện trên Hình 6.2.Ta đã biết công suất truyền cho bánh chủ động có thể đợc xác định theo công thức: Nk = Pkvt = (G +Pm)vtsuy ra vNfG PNfG Ptkmm em=+=+ Trong trờng hợp đang xét công suất động cơ luôn luôn bằng công suất danh nghĩa ( Ne=NeH = const), do đó đờng cong vận tốc lý thuyết có thể xây dựng theo công thức: vNG PTm eHm=+f (6.9)Vận tốc thực tế : v = vT(1 ) (5.10)Nh vậy, nếu biết quan hệ định lợng giữa độ trợt và lực kéo = f(Pm), công suất danh nghĩa của động cơ NeH , trọng lợng G, hiệu suất cơ học m, hệ số cản lăn f với giả thiết m = const, f = conts, thì ta có thể xác định đợc các thành phần công suất theo lực 86Hiình 6.3Đờng đặc tính kéo thế năng của máy kéo vvmaxvvtuNmaxPmaxPmPcpmaxPcpminPtu0NmNmHiình 6.2Đồ thị cân bằng công suất của máy kéo NNfNfvvTvNPfNeHNkNmmax =1NmNmNmNfNmaxvvTNm.s00Pt.uPmaxPm kéo ở móc và sẽ xây dựng đợc đồ thị cân bằng công suất.Trình tự xây dựng đồ thị cân bằng công suất:1 Xây dựng đờng cong trợt =(Pm) theo số liệu thực nghiệm hoặc theo công thức thực nghiệm.2 Xây dựng đờng cong vận tốc lý thuyết vT = (Pm). theo công thức (6.9) và vận tốc thực tế v = f(Pm) theo (6.10).3 Công suất hao tổn do ma sát trong hệ thống truyền lực: Nm.S = NeH(1 m)4 Công suất hao tổn do trợt : N = (Pm + fG)(vT v)6 Công suất hao tổn do cản lăn : Nf = Pf.v = f.G.v6 Công suấtt kéo ở móc: Nm = Pmv Qua đó ta thấy khi tăng lực cản kéo Pm công suất hao tổn do trợt N sẽ tăng vì lực kéo tăng sẽ làm tăng độ trợt dẫn đến làm giảm vân tốc thực tế, còn công suất hao tổn do cản lăn N giảm vì vận tốc giảm.6.2.2. Đờng đặc tính kéo thế năngĐồ thị biểu diễn sự phụ thuộc công suất kéo vào lực kéo Nm= (Pm) khi sử dụng hốp số vô cấp và động cơ làm việc ở chế độ danh nghĩa đợc gọi là đờng đặc tính kéo thế năng của máy kéo (hình 6.3) Đờng đặc tính kéo thế năng của máy kéo biểu thị khả năng tạo ra công suất kéo lớn nhất có thể với các giá trị lực kéo đã cho, trong điều kiện đất đai đã đợc xác định.Khi máy kéo chạy không công suất kéo Nm = 0, toàn bộ công suất truyền cho bánh chủ động chỉ để khắc phục lực cản lăn. Với sự tăng lực kéo công suất kéo cũng tăng dần đến giá trị cực đại Nmmax , sau đó sẽ giảm dần do độ trợt tăng nhanh. Khi độ tr-ợt = 1 (100%) thì Nm =0 và toàn bộ công suất truyền cho bánh chủ động sẽ tiêu hao vô ích cho hiện tợng trợt.Quy luật thay đổi công suất kéo cũng tơng tự nh sự thay đổi hiệu suất kéo. Nếu chọn tỷ lệ xích phù hợp đờng cong hiệu suất và đờng cong công suất kéo (đặc tính kéo thế năng) sẽ hoàn toàn trùng nhau vì trong trờng hợp này Nm và k quan hệ với nhau theo tỷ lệ thuận ( Nm =kNe max) .Đờng đặc tính kéo thế năng chỉ ra rằng, ở điều kiện đất đai xác định máy kéo làm việc có hiệu quả chỉ trong khoảng lực kéo nhất định (Pcpmin Pcpmax). Nếu lực kéo nằm ngoài khoảng đó công suất kéo và hiệu suất kéo đều giảm xuống quá thấp. Máy kéo làm việc có hiệu quả nhất khi lực cản của liên hợp máy bằng lực kéo tối u Ptu , khi đó hiệu suất và công suất kéo đạt giá trị cực đại.Phân loại máy kéo theo lớp lực kéoTrong lĩnh vực nông nghiệp, các máy kéo phải đảm nhiệm nhiều loại công việc khác trên những điều kiện đất đai khác nhau, do đó lực cản kéo thay đổi trong phạm vi rất rộng. Để máy kéo làm việc có hiệu quả cần phải chế tạo ra nhiều loại máy kéo với các cỡ công suất khác nhau, mỗi loại sẽ có khoảng lực kéo riêng của mình và chỉ làm việc có hiệu quả trong khoảng lực kéo đó.Lực kéo danh nghĩa Để phân loại máy kéo theo lớp lực kéo ngời ta quy ớc dùng giá trị lực kéo tối u làm tiêu chuẩn so sánh khi chúng làm việc trên cùng điều kiện chuẩn : ruộng gốc rạ, độ chặt và độ ẩm trung bình. Các giá trị lực kéo tối u nhận đợc trong điều kiện quy ớc nhvậy đợc gọi là lực kéo danh nghĩa PH. Độ trợt tơng ứng với lực kéo danh nghĩa PH dợc gọi là độ trợt danh nghĩa H. Thực nghiệm cho thấy giá trị H =16-18% đối với máy kéo bánh và H=6-7% đối với máy 87 kéo xích. Hệ thống máy kéo của các nớc khác nhau có thể khác nhau, tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng nớc. Thông thờng các máy kéo đợc phân theo các lớp: 2, 6, 9, 14, 20, 30, 40, và 60 KN (lực kéo danh nghĩa).6.3. Đờng đặc tính kéo của máy kéo dùng hộp số cơ học6.3.1. Khái niệm chung về đờng đặc tính kéo dùng hốp số cơ học Trong thực tế, trên các máy kéo hầu hết sử dụng loại hộp số cơ học phân cấp, không thể duy trì cho động cơ luôn luôn làm việc ở chế độ danh nghĩa, nghĩa là dộng cơ làm việc thiếu tải hoặc quá tải tuỳ thuộc vào tải trọng kéo và số truyền làm việc. Do vậy các đờng cong công suất ứng với các số truyền là khác nhau và đợc minh hoạ nh hình 6.4. Đờng bao của các đờng cong công suất chính là đờng đặc tính kéo thế năng. Nh vậy ở mỗi số truyền chỉ có nhiều nhất là một điểm tiếp xúc với đờng đặc tính kéo thế năng. Đối với máy kéo xích (Hình 6.4a) do khả năng bám tốt nên điểm cực đại của các đờng cong công suất nằm trên đờng đặc tính kéo thế năng, lúc đó động cơ làm việc ở chế độ danh nghĩa. ở các máy kéo bánh, khi lực kéo lớn độ trợt sẽ tăng nhanh nên điểm cực đại ứng với các số truyền thấp thờng không nằm trên đờng đặc tính kéo thế năng, ví dụ số truyền 1 trên hình 6.4b. Nh vậy chỉ khi dùng hộp số vô cấp máy kéo mới phát huy hết khả năng kéo, đó chính là lý do tại sao gọi đờng cong công suất kéo Nm=f(Pm ) trên hình 6.2 là đờng đặc tính kéo thế năng.Phân loại đờng đặc tính kéoĐờng đặc tính kéo của máy kéo là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ trợt , vận tốc chuyển động v, công suất kéo Nm, chi phí nhiên liệu giờ GT và chi phí nhiên liệu riêng gT 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, đờng đặc tính kéo của nó cũng thay đổi. Bởi vậy để có một khái niệm tổng quát về các tính chất đặc trng của máy kéo, thông thờng ngời ta xây dựng đờng đặc tính kéo của máy kéo trên các loại đất điển hình.Tuỳ thuộc vào phơng pháp xác định các chỉ tiêu kéo (v, , Nm, GT, gT), đờng đặc tính kéo của máy kéo có thể phân thành 2 loại: đờng đặc tính kéo thực nghiệm và đờng đặc tính kéo lý thuyết. Đờng đặc tính kéo thực nghiệm đợc xây dựng trên cơ sở các số liệu thực nghiệm thu đợc khi khảo nghiệm máy kéo trên đờng hoặc trên đồng ruộng. Các chỉ tiêu kéo có 88Hình 6.4. Đờng đặc tính kéo của máy kéo dùng hộp số cơ họca máy kéo xích; b máy kéo bánh bơmb)Nm32410PmĐường đặc tính kéo thế nănga)Nm43210PmĐường đặc tính kéo thế năng thể thu đợc trực tiếp trên thiết bị đo hoặc có sử dụng một số công thức đơn giản để tính toán. Đờng đặc tính kéo lý thuyết đợc 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 đợc tính toán theo công thức, còn các số liệu ban đầu chỉ đóng vai trò phụ.6.3.2. Xây dựng đờng đặc tính kéo lý thuyết Các số liệu ban đầu: Đờng đặc tính tự điều chỉnh hoặc đờng đặc tính tải trọng của động cơ (hình 6.6); Một số thông số kỹ thuật của máy kéo : loại máy, trọng lợng và toạ độ trọng tâm, bán kính bánh xe chủ động hoặc bánh sao chủ động ; Hệ số cản lăn f và đờng cong trợt thực nghiệm =f(Pm) của máy kéo tơng tự. Nếu không có đờng cong trợt =f(Pm) , độ trựơt có thể tính theo công thức thực nghiệm. Trình tự xây dựng :Việc xây dựng đờng đặc tính kéo lý thuyết có thể đợc tiến hành theo một vài ph-ơng pháp nhng đều cùng một cơ sở khoa học, chỉ khác nhau các bớc tính toán cụ thể. D-ới đây sẽ trình bày một phơng pháp với các bớc nh sau :1) Xây dựng đờng cong trợt =f(Pm)2) Xây dựng các đòng cong vận tốc thực tế v= f(Pm)Khi máy kéo chuyển động đều trên mặt đờng nằm ngang, mô men quay của động cơ Me và vận tốc thực tế của máy kéo v có thể đợc xác định theo các công thức: MG P riem km=+( . ) f (6.12) vrik e= ( )1 (6.13)Nh vậy, trên cơ sở sử dụng đờng đặc tính của động cơ =f(Me) và đờng cong trợt =f(Pm) ta sẽ xây dựng đợc các đờng cong vận tốc v =f(Pm) cho các số truyền khác nhau của máy kéo.3) Xây dựng các đờng cong công suất kéo Nm=f(Pm)Các đờng cong công suất kéo của máy kéo đợc xây dựng trên cơ sở công thức : Nm = Pm v (6.14)Do các đờng cong vận tốc v = f(Pm) phụ thuộc vào tỷ số truyền nên các đờng cong công suất Nm = f(Pm) cũng phụ thuộc vào tỷ số truyền.4) Xây dựng các đờg cong chi phí nhiên liệu giờ GT=f(Pm)Cho giá trị bất kỳ của lực kéo Pm . Sử dụng công thức (6.12) ta xác định mô men quay Me ứng với Pm đã cho, sau đó từ đờng đặc tính của động cơ GT =f(Me) xác định đ-ợc giá trị GT tơng ứng. Từ cặp giá trị (Pm, GT) vừa xác định đợc ta vẽ đợc một điểm của đồ thị . Thay các giá trị lực kéo khác nhau ta xác định đợc nhiều điểm và nối chúng lại sẽ đợc đờng cong GT = f(Pm ) của số truyền đã cho. Tất cả các đờng cong GT = f(Pm) sẽ cắt nhau tại một điểm, tơng ứng với lúc máy kéo đứng yên và động cơ làm việc ở chế độ chạy không GT = G T0. Tại các điểm cực đại G T = GTmax , tơng ứng với lúc động cơ làm việc ở chế độ danh nghĩa Ne = Nemax, Me = MeH và = H. Trên đồ thị các điểm cực đại GTmax phải nằm trên một đờng thẳng. Tơng tự nh vậy, các điểm mút của các đờng cong GT - Pm cũng nằm trên một đờng thẳng, tơng ứng với lúc Me = Memax.6).Xây dựng các đờng cong chi phí nhiên liệu riêng gT=f(Pm)Chi phí nhiên liệu riêng của máy kéo là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính tiết 89 kiệm nhiên liệu và đợc xác định theo công thức : gGNTTm= 103 , g/kWh (6.16)trong đó : G T - chi phí nhiên liệu giờ, kg/h; N - công suất kéo, kW.Các đờng cong gT=f(Pm) cũng đợc xây dựng cho từng số truyền. Cần lu ý rằng các đờng cong trên đờng đặc tính kéo biểu thị mối quan hệ giữa các chỉ tiêu kéo và lực kéo ở móc. Các quan hệ này là các quan hệ phi tuyến. Do đó để đảm bảo độ chính xác cần thiết phải xác định nhiều điểm, nhất là ở vùng lực kéo mà công suất kéo đạt cực đại Nmax và chi phí nhiên liệu riêng đạt cực tiểu gmin. Trên Hình 6.6 là dạng đờng đặc tính kéo lý thuyết.Một số nhận xét:Qua đờng đặc tính kéo ta thấy rằng các đờng cong công suất kéo đều có giá trị cực đại và các đờng cong chi phí nhiên liệu riêng đều có giá trị cực tiểu gmin và cùng đạt đợc trong một vùng lực kéo. Lúc đó hiệu quả làm việc và tính tiết kiệm nhiên liệu của máy kéo là cao nhất. Đối với từng số truyền, việc đánh giá tính tiết kiệm nhiên liệu của máy kéo đợc qui ớc là đánh giá theo mức độ chi phí nhiên liệu riêng trong khoảng lực kéo tơng ứng với sự thay đổi của công suất kéo từ Nmax đến 0,6Nmax.ở các số truyền cao, động cơ có thể bị quá tải và các số truyền này thờng đợc sử dụng ở vùng độ trựơt thấp, do vậy điểm cực đại của đờng cong công suất kéo và điểm 90Hình 6.6Đường đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo GT3GT2GT1Nm1Nm2Nm3gT1gT2gT3GT0NmgTPfv3v2v1v0v0GGT0PmPm.iHình 6.5Đường đặc tính tải trọng của động cơ MeHMe.ieNeeGeNenNeGemaxGeGe0Memax0Me cực đại của đờng cong chi phí nhiên liệu giờ G T thờng đạt đợc tại cùng một giá trị lực kéo. Trong trờng hợp này, sự giảm công suất kéo ở nhánh bên phải (còn gọi là nhánh quá tải) của đờng cong công suất chủ yếu là do động cơ làm việc ở chế độ quá tải, tốc độ quay của động cơ giảm nhanh. Do đó không đợc phép sử dụng máy kéo ở nhánh quá tải mặc dù công suất kéo giảm không nhiều so với công suất kéo cực đại.ở vùng lực kéo lớn, cũng là vùng hay sử dụng số truyền thấp, độ trựơt tăng nhanh do đó điểm cực đại của đờng cong công suất kéo thờng không nhận đợc tại vùng lực kéo có chi phí nhiên liệu giờ cực đại, thậm chí chi phí nhiên liệu giờ cha đạt giá trị cực đại do động cơ thiếu tải. Sự giảm công suất kéo ở nhánh quá tải chủ yếu là do độ trựơt lớn làm vận tốc máy kéo giảm nhanh. Trong trờng hợp này có thể cho phép máy kéo làm việc ở nhánh quá tải nếu hiệu suất kéo còn trong phạm vi cho phép và động cơ cha quá tải.Công dụng chính của đờng đặc tính kéo thực nghiệm là để xác định các chỉ tiêu kéo nhằm giúp cho việc chọn liên hợp máy đợc thích hợp và nâng cao hiệu quả sử dụng máy kéo. Ngoài ra, thông qua đờng đặc tính kéo ta có thể đánh giá mức độ phù hợp (thông qua hiệu suất kéo cực đại max) máy kéo với điều kiện sử dụng nó, mức độ phù hợp của công suất động cơ với hệ thống di động và sự phân bố tỷ số truyền .Đờng đặc tính kéo lý thuyết chủ yếu đợc sử dụng khi tính toán thiết kế về máy kéo để đánh giá sơ bộ (phỏng đoán) tính chất kéo của loại máy kéo đang thiết kế. Cũng có thể đợc sử dụng để phỏng đoán khả năng làm việc của những máy kéo đang sử dụng ở những điều kiện làm việc mới mà khi tính toán thiết kế cha đợc xem xét đến. 6.4. Đờng đặc tính kéo của máy kéo dùng hộp số thủy lựcĐờng đặc tính kéo của máy kéo dùng hộp số thuỷ lực có thể xây dựng theo số liệu thực nghiệm hoặc theo tính toán lý thuyết. Tuy nhiên, do các chỉ tiêu kéo phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên việc xây dựng chính xác các đờng đặc tính kéo chỉ có thể tiến hành theo phơng pháp thực nghiệm.Đờng đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo dùng hộp số thuỷ lực đợc xây dựng dựa trên đờng đặc tính không thứ nguyên K b i của hộp số thuỷ lực và đờng cong trợt của hệ thống di động của máy kéo Pm. Phơng pháp xây dựng có thể đợc tóm tắt nh sau:Khi máy kéo chuyển động đều trên đờng nằm ngang, phơng trình cân bằng lực kéo có thể biểu diễn theo công thức: Pk = M K ire b T mk. . = fG + Pm , ( N ) (6.16)còn vận tốc chuyển động thực tế : v = 3,6e i rk(1 - )Ti1 , ( km/h) (6.17)trong đó : Pk lực kéo tiếp tuyến, N; Me , e mô men quay ( Nm) và tốc độ góc (1/s) của động cơ ; iT , i tỷ số truyền của phần hộp số cơ học và phần hộp số thuỷ lực; m hiệu suất ma sát trong phần hộp số cơ học và trong nhánh xích chủ động (nếu là máy kéo xích) ; rk bán kính động lực học của bánh chủ động, giả thiết bán kính động lực học và bán kính lăn lý thuyết bằng nhau,m; f hệ số cản lăn; G trọng lợng sử dụng của máy kéo, N; Pm lực kéo ở móc, N.Nếu sau hộp số thủy lực không có hộp số cơ học thì các phơng trình trên sẽ đợc xác định theo các công thức sau:91 Pk = kmberKM = fG + Pm (6.18) v = 3,6ei rk(1 - ) (6.19)Trình tự xây dựng:Dựa vào các công thức trên ta có thể xây dựng đợc đờng đặc tính kéo của máy kéo (hình 6.7) theo các bớc sau:1) Xác định mô men quay Me và tốc quay của trục khuỷu e: Các giá trị Me và e phụ thuộc vào chế độ làm việc của động cơ và đặc tính làm việc của bộ phận truyền động thuỷ lực . Khi xây dựng đờng đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo ngời ta quy ớc rằng hộp số thuỷ lực đảm bảo cho động cơ luôn làm việc ở chế độ danh nghĩa, nghĩa là mô men quay và tốc độ của động cơ luôn bằng giá trị danh nghĩa Me = MeH và e = H .Đờng cong trợt có thể đợc xây dựng theo số liệu thực nghiệm hoặc sử dụng các công thức thực nghiệm để tính toán nh đã trình bày ở phần trên.2) Xây dựng các đờng cong vận tốc thực tế v = f(Pm)3) Xây dựng đờng cong trợt = f(Pm)Các giá trị lực kéo đợc tính nh sau: Trờng hợp không sử dụng hộp số cơ học: Pm = Pk Pf = MrK fGeHkb (6.20) Trờng hợp có sử dụng thêm hộp số cơ học: Pm =M irK fGeH T mkb. . (6.21)92MKbbbM2ii0KbKbHiình 6.7Đường đặc tính tốc độ của biến mô thuỷ lựcHiình 6.8Đờng đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo dùng hộp số thuỷcơ 2 số truyền a, b đờng đặc tính kéo thế năng ứng với hộp số thuỷ lực và hộp số cơ học. Ne= const =NeH Ge= const = Gemaxv1v2baNm.2Nm.1gT.1gT.20PmPmNmvGegT Nh vậy, nếu cho trớc các gia trị của tỷ số truyền mô men Kb và sủ dụng công thức (6.20) hoặc (6.21) ta sẽ tính đợc các gía trị tơng ứng của lực kéo Pm . Từ đờng cong trợt = f(Pm) ta cũng xác định đợc các giá trị của độ trợt ứng với các giá trị lực kéo đã tính đợc .Từ đờng đặc tính không thứ nguyên Kb = f(i) của hộp số thuỷ lực (hình 6.7) ta sẽ xác định đợc giá trị của tỷ số truyền động i.Thay các giá trị Kb , i công thức (6.20) ta xác định đợc lực kéo Pm . Từ đờng cong trợt = f(Pm) xác định giá trị của và thay vào (6.19) ta xác định đợc các gía trị của vận tốc thực tế v ứng với các gía trị Kb đã cho và ứng với các giá trị lực kéo đã tính đợc . Nh vậy ta sẽ xây dựng đợc đờng cong vận tốc tực tế v = f(Pm). Nếu sử dụng hộp số thuỷ-cơ, ta cần xây dựng các đờng cong v = f(Pm) cho các số truyền khác nhau (với các giá trị khác nhau của tỷ số truyền iT trong phần truyền động cơ học ).4) Xây dựng các đờng cong công suất kéo Nm = f(Pm) : Nm = P vm3 6, , kW (6.22)Trên cơ sở các đờng cong vận tốc v = f(Pm) đã xây dựng đợc và sử dụng công thức (6.22) ta sẽ xây dựng đợc các đờng cong công suất kéo Nm= f(Pm) cho các số truyền khác nhau .6) Xây dựng đờng biểu diễn chi phí nhiên liệu giờ Ge = f(Pm)Khi sử dụng hộp số thuỷ lực, nh trên đã giả thiết động cơ luôn làm việc ở chế độ danh nghĩa nên chi phí nhiên liệu giờ sẽ không thay đổi Ge = Gemax. Trên đồ thị đợc biểu diễn bới đờng thẳng song song với trục hoành.6) Xây dựng các đờng cong chi phí nhiên liệu riêng gT = f(Pm)Chi phí nhiên liệu riêng đợc tính theo công thức: gT = GNem103 , g/kWh (6.23)trong đó : Ge chi phí nhiên liệu giờ của động cơ , kg/h. Sử dụng các đờng cong công suất kéo và công thức (6.23) ta sẽ xây dựng đợc các đờng cong chi phí nhiên liệu riêng gT = f( Pm) cho các số truyền khác nhau .Trên hình 6.8 đợc trình bày dạng đờng đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo dùng hộp số thuỷ-cơ với 2 số truyền .Để so sánh với đờng đặc tính kéo của máy kéo chỉ dùng hộp số cơ học, trên hình 2.8 đợc xây dựng thêm các đờng dặc tính kéo thế năng cho hai loại hộp số. Đờng đặc tính kéo thế năng của máy kéo dùng hộp số thủy lực (đờng a) thấp hơn so với máy kéo dùng hộp số cơ học bình thờng (đờng b) vì công suất mất mát trong truyền động cơ học nhỏ hơn so với truyền động thuỷ lực. Mặc dù vậy, năng suất làm việc thực tế của các máy kéo dùng hộp số thuỷ lực vẫn cao hơn so với máy kéo dùng hộp số cơ học bình thờng nếu các điều kiện khác nh nhau. Điều này có thể đợc giải thích nh sau: ở các máy kéo dùng hộp số cơ học thờng xuyên phải dừngmáy hoặc giảm tốc độ chuyển động để sang số khi tải trọng kéo thay đổi hoặc khi quay vòng đầu bờ. Trong khi đó, nếu dùng hộp số thuỷ lực ít khi phải sang số vì truyền động thuỷ lực sẽ tự động điều chỉnh tỷ số truyền mô men cho phù hợp với sự thay đổi tải trọng kéo. Ngoài ra, khi làm việc với hộp số cơ học động cơ thờng thiếu tải, nghĩa là hệ số sử dụng tải trọng động cơ <1 vì phải luôn dự trữ một phần công suất để khắc phục các hiện tợng quá tải đột ngột mà ngời laí không kịp phản xạ. Còn ở loại hộp số thuỷ lực công suất động cơ luôn phát huy gần nh hoàn toàn =1.Tuy nhiên, do khoảng thay đổi tỷ số truyền của hộp số thuỷ lực rất hạn chế trong khi đó khoảng thay đổi lực kéo của máy kéo thờng rất lớn, do đó để mở rộng khoảng lực kéo nhằm đáp ứng đợc nhiều loại công việc khác nhau thì cần bố trí thêm phần hộp 93 [...]... Pmin thông qua lực kéo danh nghĩa PTH của lớp lực kéo đó, cụ thể là : Pmax = KT PTH, 96 Pmin = Pmax K = T PTH T T (6. 31) Trong đó : KT là hệ số quá tải lực kéo hoặc hệ số mở rộng khoảng lực kéo ; đối với máy kéo bánh KT = 1,1 - 1, 16 và đối với máy kéo xích KT = 1, 16 - 1, 26 6 .6. 2 Xác định trọng lợng tối u của máy kéo 1) Khái niệm về trọng lợng tối u Trọng lợng của máy kéo ảnh hởng đến tính năng kéo bám,... bình 6. 6.1 Xác định khoảng lực kéo của máy kéo Trớc hết là phải định trớc lớp lực kéo của máy kéo đang thiết kế Máy kéo đợc thiết kế phải có khả năng thực hiện đợc các công việc phù hợp với lớp lực kéo đã chọn Ngoài ra cần xem xét một số loại công việc liên quan đến các máy kéo có lớp lực kéo lân cận nhằm mở rộng khả năng sử dụng của loại máy kéo đang thiết kế Khoảng lực kéo Pmin Pmax của máy kéo đang... (6. 59) 0, 36 k max 0, 36 k max Trờng hợp có sử dụng trục thu công suất, công suất động cơ có thể tính theo công thức sau : Nm N Pm v N + 0 =d + 0 , kW NeH = d (6. 60) 0, 36 k max 0 0, 36 k max 0 Pm lực cản kéo của máy nông nghiệp ,N; k hiệu suất kéo ứng với giá trị của lực kéo Pm v tốc độ làm việc của máy kéo , km/h; No : công suất thu đợc ở trục thu công suất, kW; o : hiệu suất cơ học trong truyền động. .. bám, áp lực riêng trên đất, lực cản lăn, độ trợt và giá thành của máy Nh đã nghiên cứu ở phần trớc khả năng bám của máy kéo phụ thuộc vào trọng lợng bám Gb và đợc xác định theo công thức : Gb = K G (6. 32) Trong đó : K hệ số phân bố tải trọng trên các bánh chủ động ; ở máy kéo bánh 4 x 2 K = 0 ,66 - 0,7 ; ở các máy kéo bánh 4 x 4 và máy kéo xích K = 1 G trọng lợng sử dụng của máy kéo Qua công thức... để côn tự động đóng lại sẽ tùy thuộc vào hệ số không tơng ứng động học k2 Do đó ở các điều kiện làm việc khác nhau giá trị 2 để côn tự động đóng mở cũng sẽ khác nhau Sự thay đổi đó cũng xảy ra khi độ mòn của lốp hoặc áp suất không khí trong lốp bị thay đổi 6. 6 Tính toán sức kéo của máy kéo Tính toán sức kéo của máy kéo nhằm xác định các thông số kết cấu cơ bản của máy kéo, để đảm bảo tính năng kéo. .. của máy công tác (m) Từ công thức trên ta cũng có thể biến đổi lại : Pv N W = 0, 36 m = 0, 36 m , ha/h (6. 57) K K trong đó : K lực cản riêng của máy nông nghiệp, kN/m Với giá trị lực cản kéo Pm = KB sẽ tìm thấy các giá trị tơng ứng của hiệu suất kéo k và yếu tố lực kéo T trên đờng đặc tính k =f(T) Nếu với giá trị lực kéo tính theo công thức trên, khi đó động cơ sẽ làm việc ở chế độ danh nghĩa thì công... hỏi ngời sử dụng máy phải có kinh nghiệm phán đoán những khả năng xuất hiện công suất ký sinh mới có thể khai thac có hiệu quả các máy kéo 2 cầu chủ động Để khắc phục hiện tợng sinh ra công suất ký sinh có thể sử dụng khớp nối một chiều (côn vợt) để thực hiện tự động gài cầu trớc (ví dụ nh ở máy kéo MTZ-82, T-40A) Thông thờng ở các máy kéo 2 cầu chủ động côn vựơt sẽ tự động nối truyền động cho cầu trớc... từ đờng đặc tính kéo không thứ nguyên của các máy cùng loại với máy kéo đang thiết kế Đối với máy kéo xich và máy kéo bánh 4x4 0= 1 và máy kéo bánh 4x2 0= 0 ,65 0,7 khi làm việc trên truộng gốc rạ, đất có độ ẩm và độ chặt trung bình 6. 6.3 Lựa chọn số truyền và phân bố tỷ số truyền 1) Lựa chọn số truyền Tốc độ máy kéo thờng đợc xác định theo yêu cầu công việc do nó thực hiện Mỗi loại công việc đòi hỏi... thống truyền lực của máy kéo đảm bảo cho động cơ sẽ làm việc ở chế độ danh nghĩa, khi lực kéo bằng lực kéo tối u, thì công suất danh nghĩa của động cơ có thể đợc xác định theo công thức : PmtuVtu NeH = Nemax= (6. 54) k max trong đó : Pmtu lực kéo danh nghĩa của máy kéo ; Vtu vận tốc làm việc đợc dự định trớc theo nhiệm vụ thiết kế; kmax hiệu suất kéo cực đại, xác định từ đặc tính không thứ nguyên... toán công suất động cơ theo công thức sau: PmtuVtu NeH = d (6. 55) k max trong đó: d hệ số dự trữ công suất, d = 1,1 1,2 2) Xác định công suất động cơ theo năng suất liên hợp máy Trờng hợp tính theo năng suất của liên hợp máy thì ta chọn loại máy nông nghiệp sẽ đợc sử dụng nhiều nhất với máy kéo đang thiết kế Năng suất của liên hợp máy có thể đợc xác định theo công thức : W = 0, 36 vB, ha/h (6. 56) trong . các máy kéo đợc phân theo các lớp: 2, 6, 9, 14, 20, 30, 40, và 60 KN (lực kéo danh nghĩa) .6. 3. Đờng đặc tính kéo của máy kéo dùng hộp số cơ học6 .3.1.. nghiệm máy kéo trên đờng hoặc trên đồng ruộng. Các chỉ tiêu kéo có 88Hình 6. 4. Đờng đặc tính kéo của máy kéo dùng hộp số cơ họca máy kéo xích; b máy kéo