Đồ án liên hợp máy

Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50

Lời nói đầu

Trong ngành sản xuất nông nghiệp vấn đề xác định hợp lý nguồn động
lực cho các máy nông nghiệp là một vấn đề vô cùng quan trọng, có ý nghĩa
thực tiễn cao. Được tiếp xúc với Đồ án Lý thuyết liên hợp máy em thấy rất
hữu ích cho việc tìm hiểu kiến thức chuyên nghành, vận dụng kiến thức mình
đã học.
Trong bài Đồ án Tình toán liên hợp máy em đã sử dụng phương pháp
dùng đồ thị để tinh toán. Phương pháp này rất đơn giản trực quan dễ hiểu,
khả năng ứng dụng các phần mềm tin học cao đặc biệt là phần mềm Matlab.
Trong Đồ án này em cũng đã sử dụng nhiều kiến thức của các môn chuyên
ngành liên quan khác đặc biệt là môn Động lực học ôtô – máy kéo.
Trong quá trình thực hiện bài đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ tận
tình của các thầy cô trong khoa Cơ Điện – Trường ĐH Nông Nghiệp Hà Nội.
Đặc biệt là chỉ dẫn tận tình của thầy giáo, Ts. Nông Văn Vìn và em cũng đã
rất cố gắng hoàn thành một cách tốt nhất đồ án này. Nhưng trong quá trình
thực hiện cũng không thể tránh khỏi khiếm khuyết. Em rất mong được sự
nhận xét và góp ý của thấy. Để em có thể củng cố thêm kiến thức của mình.

Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 12/12/2009


c
= 25 cm
− Lực cản riêng của cày: K
0
= 70000 N/m
2

− Các số liệu kỹ thuật và thực nghiệm máy kéo Shibaurra−3000A (Nhật Bản):
+ Trọng lượng máy kéo: G = 1500 kG
+ Chiều dài cơ sở : L = 1,815 m
+ Khoảng cách từ trong tâm đến cầu sau: a= 0,799 m
+ Bán kính bánh chủ động r
k
= 0.668 m
Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50
+ Chiều cao điểm móc máy nông nghiệp: h
m
= 0,4 m
− Phân bố tỉ số truyền trong hệ thống truyền lực:
TÇng

I II II
Sè
I 719.93

560.71

458.51

II 317.38

9 3.8
2 1426

10 4.1
3 1515

10 4.4
4 1639

10 4.9
5 1793

10 5.5
6 2085

9 6.0
7 2142

9 6.2
8 2238

9 6.3
9 2331

8 6.7
10 2388

8 6.7
11 2506


500 1000 1500 2000 2500 3000
ne
[v/ph]
Me, [kGm]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Ge[kg/h]
Me Ge
Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50
−Kết quả khảo nghiệm độ trượt của máy kéo trên ruộng gốc rạ:
TT

Lùc
kÐo

D. tr-
ît

(kG)

(%)
1


823

13.6

7

945

16.4

8

1085

20.7

9

1235

30.0

10

1344

44.0

11


Phần I. Tính toán lực cản của liên hợp máy
1.1. Khái quát về 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 được vấn đề này trước hết cần nắm được các tính chất cơ lý
của đất.
Đất là một môi trường 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 thay đổi tuỳ 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 làm hai nhóm chính: nhóm đất sét
và nhóm đất cát. Nhóm đất sét được cấu tạo chủ yếu bởi các hạt sét, còn
nhóm đất cát chủ yếu là do các hạt cát cấu thành nên.
- Độ ẩm của đất biểu thị lượng nước chứa trong khối đất và được đánh
giá bởi tỉ 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.
- Độ chặt (còn gọi là 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 dưới 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 tuỳ thuộc vào mục đích nghiên cứu.
Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50

có tên gọi là đặc tính nén của đất hoặc đường cong nén đất.
H×nh 1.1

Quan hÖ gi÷a øng suÊt ph¸p
σ

vµ ®é biÕn d¹ng h 0
h
σ

σ
max

I
II

III
Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50
Đặc tính nén của đất có thể chia làm ba 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 nội lực 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

.
n
k h
σ
=
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 được xác định
bằng thực nghiệm
Sức chống cắt của đất được 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 các
ứng suất pháp tuyến. Thực tế cho thấy rằng mối quan hệ giữa ứng suất tiếp
tuyến
τ
và biến dạng l có dạng như hình 1.2.
Hình dạng của đường cong cắt đất cũng tương tự như đường cong nén
đất. Đối với đất dẻo sau khi ứng suất cắt đạt đến giá trị cực đại
max
τ
đường
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 giữ nguyên giá trị. Điều này được giải thích rằng ở đất cứng sức chống cắt
được tạo thành do lực ma sát giữa các phần tử đất khi

01

2
1
l
τ

τ
max2

τ
max1

ỏn liờn hp mỏy Lng Vn Thao_CKL50
Thc nghim cho thy rng mi quan h gia sc chng ct

v ng
sut phỏp

gn nh l tuyn tớnh, th hin nh hỡnh 1.3. i vi t khụ lc
dớnh l khụng ỏng k , th i t gc to , cũn cỏc loi t t nhiờn bao
gi cng tn ti lc dớnh gia cỏc phn t t trờn th c biu din bi
o


Mi quan h gia ng sut tip tuyn v ng sut phỏp tuyn c biu
din theo cụng thc :
o
à
= +

đến hệ số
à

Hình 1.3. Quan hệ giữa ứng suất tiếp

và

ứng suất pháp
đất mềm; 2

đất cứng

à

w




0

0

1

2



Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50

0
.B.h
m
= 7000.0,25.3.0,18 = 945 (kG)
- Tính lực kéo đảm bảo điều kiện bám P
mmax

• Tính phản lực pháp truyến lên cầu chủ động cho máy kéo bánh (Z
k
)
Z
k
=
L
hPaLG
mm
.).( +−
=
1500.(1,815 0,799) 945.0,4
1117,355( )
1,815
kG
− +
=
Trong đó: L: chiều dài cơ sở của máy kéo (m)
a: tọa độ dọc so với cầu sau (m)
h
m
: chiều cao điểm móc máy nông nghiệp (m)
• Tính lực kéo P

* Đường cong mômen quay Me (Nm)
Được tạo bởi hai đường. Một đoạn tuyến tính và một đoạn đường cong
bậc hai. Như trong hàm hồi quy
M
e
=





<<+
≤++
emaceHe
Heee
nnnkhibnb
nnkhianana
21
32
2
1
.a
1
= -1,523.10
-6
; a
2

21
32
2
1
.c
1
= -9,643.10
-7
; c
2
=6,3.10
-3
; c
3
= -2,810
d
1
= - 0,028; d
2
= 82,304
* Đường cong công suất N
e
(ml)
N
e
= M
e

), chi phí nhiên liệu
riêng (g
e
) theo mô men (Me) quay của động cơ.
Dựa vào các số liệu thực nghiệm ta xây dựng:
* Đường cong tốc độ quay n
e
(v/ph)
Được tạo bởi hai đường. Một đoạn tuyến tính và một đoạn đường cong
bậc hai. Như trong hàm hồi quy
n
e
=
1 2
2
1 2 3
.
. .
e e H
e e H e emac
a M a khi M M
b M b M b khi M M M
+ ≤



+ + < <




Hee
MMMkhidMdMd
MMkhicMc
32
2
1
21

.

c
1
= 0,42; c
2
= 3,757
d
1
= - 0,184; d
2
= 2,289; d
3
= 0,160
* Đường cong công suất N
e
(ml)
N
e
= M
e
.n

=
−
% (1)
Trong đó: A, B là các hệ số hồi qui
P
k
− lực kéo ở móc
Lưu ý: Các hệ số 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= kP
kmax
= const

k max k max k
A ln(kP ) A ln(kP P )
δ
= − −

Đặt A
1
= Aln(kP
kmax
) = const

1 k max k
A A ln(kP P )
δ
= − −
(2)
Như vậy hàm (2) chỉ là một hàm tuyến tính (bậc nhất)

Bán kính bánh xe chủ động r
k
= 0,668 [m]
Các bớc tính toán:
1 Cho giá trị lực kéo P
m
[kG]
2 Tính độ trợt của máy kéo
m
PB
B
A

= ln

%
3 Tính mô men động cơ theo mô men cản:
m
kmf
e
i
rPP
M

)(
+
= [kGm]
4 Tính tốc độ quay của động cơ n
e
[v/ph] :

7 Tính công suất kéo
270
VP
N
m
m
= [ml] (mã lực)
8 Tính chi phí nhiên liệu giờ của động cơ G
e
[kg/h] :




<++
+
=
max44
2
4
33
0
eeeHee
eHee
e
MMMkhicMbMa
MMkhibMa
G

9 Tính chi phí nhiên liệu riêng của máy kéo:

việc ta sẽ chọn số truyền II3.
• Công suất kéo: N
m
=17,652(ml)
• Độ trượt:
17,859%
δ
=

• Hiệu suất kéo:
0,639
k
η
=

• Mô men: Me = 7,314 kGm
• Số vòng quay: n
e
= 2705,7 vg/ph
• Chi phí nhiên liệu giờ: G
e
= 6,834(kg/h)
• Chi phí nhiên liệu riêng: g
e
= 387,141(g/ml.h)
• Vận tốc hoạt động : v
m
= 4,920 (km/h)
3.2. Tính toán thành lập liên hợp máy
Với loại máy kéo Shibaurra−

g
C
=
tt
e
W
G
=
6,834
0,418
= 16,349 (kg/ha)
Trong đó:
G
e
: chi phí nhiên liệu giờ (kg/h)
3.3. Phân tích, đánh giá các chỉ tiêu của liên hợp máy đã thành lập
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 g
min
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 6 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: N
m
=17,400 (ml)

δ
=

Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50
• Hiệu suất kéo:
0,639
k
η
=

• Mô men: Me = 7,314 kGm
• Số vòng quay: n
e
= 2705,7 vg/ph
• Chi phí nhiên liệu giờ: G
e
= 6,834(kg/h)
• Chi phí nhiên liệu riêng: g
e
= 387,141(g/ml.h)
• Vận tốc hoạt động : v
m
= 4,920 (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% N
mH
< 50% N
mH

plot(ne11,Me1/1.5),plot(ne12,Me2/1.5)
plot(ne21,Ge1),plot(ne22,Ge2)
Ne1= Me1.*ne11*pi/30*10/736;
ge1= Ge1*1000./Ne1;
Ne2= Me2.*ne12*pi/30*10/736;
ge2= Ge2*1000./Ne2;
plot(ne11,Ne1/3),plot(ne11,ge1/100)
plot(ne12,Ne2/3),plot([neH1 neH1],[0 Ne1(100)/3],' ')
plot([ne12(100) ne12(100)],[0 Ne1(100)/3],' ')
plot([ne11(1) ne11(1)],[0 Ne1(100)/3],' ')
Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50
plot(ne12(1:85),(ge2(1:85))/100)
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/3(ml)')
gtext('Me(Nm)'),gtext('Ge(kg/h)'),gtext('ge/100(g/ml.h)')
2. Đường cong trượt
P=[0 317 474 550 608 720 823 945 1085 1235 1344 1391 1410 1411];
D= [0 4.0 7.1 9.3 8.6 12.0 13.6 16.4 20.7 30.0 44.0 67.1 97.1 100];
hold on; grid on;plot(P,D,'o');
k=1.0015; B=k*max(P);
x=log(B-P), HS= polyfit(x,D,1);
a=HS(1),b=HS(2)
D1=polyval(HS,x);axis([0 1500 0 100])
plot(P,D1);
title('DUONG CONG TRUOT');
xlabel('Luc keo Pm(kG)');
ylabel('Do truot (%)');
3. Đường đặc tính tải trọng, vận tốc, công suất, chi phí nhiên liệu

plot([Me12(100) Me12(100)],[0 Ne2(1)*110],' ')
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*110(ml)')
gtext('ne(vg/ph)'),gtext('Ge.200(kg/h)'),gtext('ge.2(g/ml.h)')
figure(2), hold on, grid on % DO THI VAN TOC
P=[0 317 474 550 608 720 823 945 1085 1235 1344 1391 1410 1411];%kG
D= [0 4.0 7.1 9.3 8.6 12.0 13.6 16.4 20.7 30.0 44.0 67.1 97.1 100];
k=1.0015; B=k*max(P);
x=log(B-P); HS= polyfit(x,D,1);
D1=polyval(HS,x);
Đồ án liên hợp máy Lương Văn Thao_CKĐL50
h=0.18; bc=0.25; ko=7000;
f=0.06; G=1500; rk=0.668; nm=0.85;
h=0.18; bc=0.25; ko=7000;
f=0.06; G=1500; rk=0.668; nm=0.85;
for i= [144.47 113.76 91.82 68.98 ]
for P=0:1411
Me=(f*G+pk)*rk/i/nm;
D=HS(1)*(log(B)-log(B-P));
if Me<=MeH1
ne=polyval(a,Me);
elseif (Me>MeH1) & (Me<=100)
ne=polyval(b,Me);
else break
end
v=0.377*rk*ne./i;