Đồ án tốt nghiệp

Vũ Đức Duy – CKĐL k2_HĐ

MỞ ĐẦU
Trong quá trình công nghiệp hóa, không có nước nào có thể bỏ qua công
nghiệp hóa nông nghiêp và nông thôn. Lịch sử phát triển kinh tế thế giới cũng đã
chứng tỏ sự qua lại giữa tiến bộ nông nghiệp và công nghiệp hóa đã thể hiện nông
nghiệp hóa là yếu tố cất cánh nền kinh kế các nước kém phát triển và các nước này
quá trình công nghiệp hóa luôn được tiến hành từ sự phát triển nông nghiệp. Gia
tăng sản xuất nông nghiệp là nguyên nhân thúc đẩy công nghiệp hóa.Ngược lại nền
nông nghiệp lạc hậu kém phát triển lại trở thành nhân tố cản trở, kìm hãm công
nghiệp vươn lên.
Vào những thập kỷ tới đất nước ta bước vào thời kỳ công nghiệp hóa - hiện
đại hóa không ngừng tăng trưởng kinh tế trong đó việc thúc đẩy sự nghiệp phát triển
công nghiệp hóa nông nghiệp và nông thôn sẽ là một trong những nhiệm vụ trọng
tâm.
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học - kỹ thuật trên thế giới
thì những năm gần đây nền kinh kế Việt Nam đang phát triển mạnh. Bên cạnh
đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ. Trong đó phải nói đến nghành
động lực. Trong xu thế phát triển của thời đại thì máy móc trở thành một phần
vô cùng quan trọng, không thể thiếu trong hầu hết mọi lĩnh vực đời sống của
con người.
Để thực hiện mục đích trên chúng ta cần nghiên cứu để tìm ra phương pháp
,bước đi, các phương pháp khoa học công nghệ, một số biện pháp kinh tế xã
hội cho phù hợp với từng thời kỳ, từng giai đoạn và từng khu vực... Đây là vấn
đề đang được đảng nhà nước và các nghành các cấp có liên quan tập chung
giải quyết.

1


chỉ tiêu sử dụng của liên hợp máy MTZ-80 khi cày”.
Mục đích đề tài:

Nhằm xác định rỏ các yếu tố ảnh hưởng đến các chỉ tiêu sử dụng của
máy kéo MTZ-80, qua đó biết được các chỉ tiêu sử dụng mà có kế hoạch khai
thách hợp lý, sử dụng hiệu quả và cho năng xuất cao nhất.
2

2


Đồ án tốt nghiệp

3

Vũ Đức Duy – CKĐL k2_HĐ

3


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Đức Duy – CKĐL k2_HĐ

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN

1.1. Đặc điểm địa hình của nước ta.
Điều kiện sản xuất nông nghiệp ở nước ta có những đặc thù riêng, trước
hết là địa hình ở các vùng khác nhau. Vùng đồng bằng Bắc Bộ và Bắc Duyên

kéo nói riêng chưa phát triển. mặt khác do khả năng vốn đầu tư còn hạn chế
nên việc cải tiến máy nông nghiệp còn thấp. tuy nhiên vói các công việc đòi
hỏi các máy kéo có công xuất lớn và tính ổn định cao phải sử dụng các máy
chuyên dùng.
1.2. Vài nét về tình hình phát triển máy kéo trên thế giới
Hiệu quả sử dụng các liên hợp máy kéo phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố,
có thể chia ra làm 3 nhóm chính : các yếu tố về điều kiện sử dụng, về tính
năng kỹ thuật của máy kéo và tổ chức sử dụng máy giữa các yếu tố này có
mối quan hệ, phụ thuộc và ảnh hưởng lẫn nhau, có thể hỗ trợ cho nhau hoặc
kìm hảm nhau.
Do vậy việc nghiên cứu và hoàn thiện kết cấu và tổ chức sử dụng có
hiệu quả các liên hợp máy kéo là nhiện vụ trọng tâm và cũng là nhiện vụ khó
khăn nhất trong công cuộc cơ giới hóa nông nghiệp. Cũng chính vì vậy nhiều
cơ quan nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới đã đầu tư rất lớn vào nghiên
cứu giải quyết vấn đề trên, đặc biệt là các nước công nghiệp phát triển.
Máy kéo thuộc loại máy có cấu tạo phức tạp, có nhiều chi tiết đòi hỏi
độ bền và độ chính sác cao. Do đó công việc thiết kế chế tạo máy kéo là công
việc phức tạp đòi hỏi đầu tư cao về kỹ thuật công nghệ chế tạo và thiết bị máy
móc hiện đại. Đứng đầu lĩnh vực này là ở các nước Nhật Bản, Mỹ, Đức, Nga.
Ở các nước chậm phát triển hoặc đang phát triển việc trang bị một số
hệ thống máy kéo cho quốc gia mình chủ yếu theo hướng nhập khẩu. Tuy
nhiên do hạn chế về vốn, để tiết kiệm vốn và để kích thích, tạo điều kiện công
nghiệp trong nước phát triển cũng đã hình thành và phát triển nghành chế tạo
máy kéo.
1.3. Tình hình phát triển máy kéo ở Việt Nam
5

5



các nhóm cá nhân chuyên kinh doanh các máy nông nghiệp đi làm thuê vẫn
6

6


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Đức Duy – CKĐL k2_HĐ

còn khó khăn về vốn mặt khác do nền công nghiệp chế tạo máy kéo nước ta
chưa phát triển các máy kéo chủ yếu nhập ngoại không được quản lý về chất
lượng và cũng không có hướng dẫn cần thiết của các cơ quan khoa học. Vì
thế sự trang bị máy kéo ở các nông hộ gần giống như một cuộc thử nghiện với
trình độ rất thấp và không có sự hổ trợ của các nhà khoa học cũng như sự bảo
hộ của pháp luật đối với sư dụng máy hậu quả của việc trang bị máy móc
thiếu những cơ bản khoa học cần thiết của nhiều chủ máy có hiệu quả sử dụng
thấp thậm trí còn bị phá sản chủa thực sự có tác dụng kích thích phát triển sản
xuất nông nghiệp. Đây cũng là bài học thực tế cho các nghành khoa học các
nhà quản lý và những người sử dụng máy.
Tình trạng phát triển của các ngành chế tạo máy kéo ở nước ta nói
chung rất chậm và trong những năm tới chưa thể chế tạo ra máy kéo lớn có
chất lượng kỹ thuật cao đáp ứng yêu càu cơ giới hóa sản xuất Nông _ lâm _
nghiệp.
1.5. Khái quát về các tính chất cơ lý của đất
Các máy kéo chủ yếu làm việc trên ruộng đồng hoặc chuển động trên
các loại đường đất. Việc nghiên cứu các quá trình tác động tương hỗ giữa các
bộ phận di động của máy (bánh xe hoặc dải xích) và đất là cần thiết, quan
trọng. Để lắm được vấn đề này trước hết phải lắm được các tính chất cơ lý
của đất.

σmax
I
II
III

Khi quan sát sự tác động tương hỗ giữa bộ phận di động của máy và đất
người ta thấy thường suất hiện các hiện tượng sau:
- Sự phá vỡ không 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.
8

8


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Đức Duy – CKĐL k2_HĐ

- Đất bị nén lại và các phần tử đất dich chuyển theo nhiều hướng khác nhau.
Do đó suất hiện các ứng suất ở trong đất, trước tiên suất hiện ở vùng ứng suất
trực tiếp với bộ phận di động và sau đó sẽ được 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.
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
cắt và chống nén là hai tính chất cơ học cơ bản có ảnh hưởng lớn đến tính
năng kéo bám của máy kéo.
Sức chống nén của đất được đặc trưng bởi ứng suất pháp tuyến. Thực

Trị số của σmax phụ thuộc vào loại đất và các tính chất vật lý của nó, đặc biệt
là độ ẩm.
Hình 1.2
Quan hệ giữa ứng suất τ và độ biến dạng l
1− đất dẻo; 2- đất khô

0
l02
l01
2
1
l
τ
τmax2

Sự biến dạng của đất theo phương 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 của đất được 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 người ta
thường biểu diễn mối quan hệ giữa ứng suất pháp tuyến và độ biến dạng bằng
các công thức hồi quy thực nghiệm. Tuỳ theo mục đích nghiên cứu và quan
điểm của các tác giả và tuỳ thuộc vào loại đất, mối quan hệ đó có thể được
biểu diễn theo các công thức thực nghiệm khác nhau. Một trong các công thức
hay được sử dụng có dạng: σ = k.hn
10

10


Đồ án tốt nghiệp

11


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Đức Duy – CKĐL k2_HĐ
µ_ hệ số ma sát giữa các phần tử đất, µ = tgϕ,
ϕ_ góc nội ma sát,
σ_ ứng suất pháp tuyến.

Trong các tính chất vật lý độ ẩm ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất cơ
học của đất. Thực nghiệm cho thấy rằng mối quan hệ giữa hệ số µ và độ ẩm
W có dạng như hình 1.4.
Hình 1.4 ảnh hưởng của độ ẩm đến hệ sốµ
Hình 1.3 Quan hệ giữ ứng suất tiếp τ và ứng suất pháp σ
1−đất mềm; 2− đất cứng

µ
w
τ
τ0
0
1
2
σ

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 nước thoát ra các lỗ rỗng trong đất ảnh
hưởng đến tóc độ lan truyền ứng suất và tốc độ biến dạng mà tốc độ thoát
nước lại phụ thuộc vào tốc độ thay đổi lực tác dụng lên đất. Lực tác dụng của

2.1. Đường đặc tính của động cơ
Động cơ đặt trên các máy kéo chủ yếu là động cơ đốt trong loại piston.
Các chỉ tiêu năng lượng và tính kinh tế của động cơ được thể hiện rõ trên
đường đặc tính làm việc của nó. Tính chất hoạt động của động cơ ảnh hưởng
rất lớn đến tính năng sử dụng của máy kéo. Vì vậy cần thiết phải nắm vững
các đường đặc tính của động cơ để giúp cho việc giải quyết vấn đề cơ bản
trong lý thuyết máy kéo như nghiên cứu các tính năng kéo và tính năng động
lực học của máy kéo.
Các đường đặc tính của động cơ có thể chia làm 2 loại :
- Đường đặc tính tốc độ,
- 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, mô men quay Me, chi phí nhiên liệu giờ G T và 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 theo tốc độ góc ω của trục khuỷu.
Có hai loại đường đặc tính tốc độ :
− Đường đặc tính tốc độ ngoài, gọi tắt là đường đặc tính ngoài.
− Đường đặc tính cục bộ.
Các đường đặc tính của động cơ nhận được bằng cách khảo nghiệm
trên các thiết bị chuyên dùng (bàn khảo nghiệm động cơ).
14

14


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Đức Duy – CKĐL k2_HĐ



Đồ án tốt nghiệp

Vũ Đức Duy – CKĐL k2_HĐ

Trên hình 2.1 biểu diễn đường đặc tính ngoài tự điều chỉnh của động cơ
điêzen.

Hình 2.1: Đường đặc tính tự điều chỉnh của động cơ điezen
Qua đó ta thấy rằng, ở chế độ tốc độ n n công suất động cơ đạt giá trị
cực đại Nemax và chi phí nhiên liệu riêng đạt giá trị cực tiểu g emin, khi đó động
cơ làm việc có hiệu quả nhất và được gọi là chế độ làm việc danh nghĩa hoặc
chế độ làm việc định mức. Ở chế độ này các chỉ tiêu của động cơ cũng có tên
gọi tương ứng : Công suất định mức Nn = Nemax, mô men quay định mức Mn
và số vòng quay định mức nn.
Khoảng biến thiên tốc độ từ số vòng quay định mức n n đến số vòng
quay chạy không nck phụ thuộc vào độ không đồng đều của bộ điều tốc.
Phần đồ thị tương ứng khoảng tốc độ n n - nck được gọi là nhánh tự điều
chỉnh (các đường đồ thị có dạng đường thẳng), còn tương ứng với vùng tốc
độ nhỏ hơn nn là nhánh không có điều tốc hoặc nhánh quá tải (các đồ thị có
dạng đường cong). Ở nhánh quá tải công suất của động cơ giảm còn chi phí
16

16


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Đức Duy – CKĐL k2_HĐ


vi rộng nhiều khi người lái không kịp phản xạ để điều chỉnh ga hoặc thay đổi
số truyền và dẫn đến bị chết máy. Do vậy chỉ nên sử dụng công suất động cơ
nhỏ hơn công suất định mức và tất nhiên chỉ cho phép làm việc lâu dài ở
17

17


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Đức Duy – CKĐL k2_HĐ

nhánh tự điều chỉnh. Mức độ sử dụng công suất động cơ được đánh giá bởi hệ
số sử dụng tải trọng :
Mc
γ = Mn

(2.2)

Trong đó : Mc - mô men cản đặt lên trục khuỷu;
Mn - mô men quay định mức của động cơ.
Khi tính toán các chỉ tiêu kéo của máy kéo có thể chọn γ = 0,8 ÷ 0,9.
Đường đặc tính tốc độ ngoài được sử dụng như một tài liệu kỹ thuật để đánh
giá tính năng kinh tế - kỹ thuật của động cơ. Trong lý thuyết máy kéo thường
được sử dụng để tính toán tính năng kéo và tính năng động lực học hoặc sử
dụng để tính toán các chỉ tiêu sử dụng các liên hợp máy kéo.
2.1.2. Đường đặc tính tải trọng
Đường đặc tính tải trọng là đồ thị biểu diễn mối quan hệ của công suất
hiệu dụng Ne, số vòng quay của trục khuỷu n và chi phí nhiên liệu giờ G T với
mô men quay của động cơ Me. Đường đặc tính tải trọng có dạng như hình 1.4.

Memax
Mn

Hình 1.2. Đường đặc tính tải trọng của động cơ

19

19


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Đức Duy – CKĐL k2_HĐ

2.2. Tính năng kéo bám của máy kéo
Công dụng chính của các máy kéo nông nghiệp là dùng làm nguồn
động lực cho các liên hợp máy thực hiện các công việc trên đồng ruộng. Hiệu
quả làm việc của các liên hợp máy phụ thuộc rất lớn vào tính năng kéo của
máy kéo.
2.2.1. Khái niệm về lực kéo tiếp tuyến, lực bám và hệ số bám của bánh xe
chủ động
2.2.1.1. Khái niệm về lực kéo ttếp tuyến (lực chủ động)
Quá trình tác động tương hỗ giữa bánh xe với mặt đường hoặc đất xảy ra
rất phức tạp, song về nguyên lý làm việc của bánh xe chủ động có thể biểu
diễn như hình 2.3.
Dưới tác dụng của mô men chủ động Mk bánh xe tác động lên mặt đường
một lực tiếp tuyến P (không vẽ trên hình), ngược lại mặt đường tác dụng lên
bánh xe một phản lực tiếp tuyến P k cùng chiều chuyển động với máy kéo và
có giá trị bằng lực P (Pk = P). Phản lực Pk có tác dụng làm cho máy chuyển
động.

Pk =

Trong đó :

(2.4)

M k - mô men chủ động;
Me - mô men quay của động cơ;
i, ηm -tỷ số truyền và hiệu suất cơ học của hệ thống truyền

lực;
rk- bán kính bánh xe chủ động.
Qua đó ta thấy rằng, lực kéo tiếp tuyến sẽ đạt giá trị cực đại P kmax khi sử
dụng số truyền có tỷ số truyền lớn nhất i = imax và mô men quay động cơ đạt
giá trị lớn nhất Me = Mmax, nghĩa là :
M e max i maxη m
rk
Pkmax =

(2.4)

Khi máy kéo chuyển động không ổn định mô men chủ động còn phụ
thuộc vào gia tốc và mô men quán tính của các chi tiết chuyển động quay
không đều trong hệ thống truyền lực và trong động cơ. Lực kéo tiếp tuyến có
thể được xác định theo công thức :

21

21


trượt quay hoàn toàn, lúc đó trị số của lực kéo tiếp tuyến cũng đạt đến giá trị
cực đại.
Giá trị cực đại của lực kéo tiếp tuyến theo khả năng bám của bánh xe
được gọi là lực bám Pϕ , nghĩa là:
Pkmax = Pϕ
Về bản chất, lực bám được tạo thành bởi 2 thành phần chính: lực ma sát
giữa bánh xe và mặt đường, sức chống cắt của đất được sinh ra do tác động
của các mấu bám. Khi chuyển động trên đường cứng, lực bám được tạo tành
do lực ma sát, còn khi chuyển động trên nền đất mềm lực bám được tạo thành
do cả lực ma sát và lực chống cắt của đất. Do vậy lực bám sẽ phụ thuộc vào
22

22


Đồ án tốt nghiệp

Vũ Đức Duy – CKĐL k2_HĐ

đặc điểm cấu tạo của bánh xe, tính chất cơ lý của đất và tải trọng pháp tuyến.
Khi chuyển động trên mặt phẳng ngang ( hình 2.4) tải trọng pháp tuyến G k là
phần trọng lượng máy kéo tác động lên bánh xe bao gồm cả trọng lượng bản
thân của bánh xe. Tải trọng pháp tuyến Gk sẽ được cân bằng với phản lực
pháp tuyến Zk của đất.
Thực nghiệm đã khẳng định rằng, lực bám phụ thuộc rất lớn vào tải
trọng pháp tuyến và có mối quan hệ tỷ lệ thuận. Do đó mối quan hệ này
thường hay được sử dụng khi nghiên cứu khả năng bám của bánh xe.
Tỷ số giữa lực bám P ϕ và tải trọng pháp tuyến G k được gọi là hệ số bám
và thường được ký hiệu là ϕ, nghĩa là :
Pϕ

Vũ Đức Duy – CKĐL k2_HĐ

Tóm lại, khi tính toán lực kéo tiếp tuyến hoặc lực chủ động của máy kéo
cần phải xem xét cho 2 trường hợp :

- Khi đủ bám Pk sẽ tính theo mô men của động cơ, có thể sử dụng công
thức (2.3) hoặc (2.5).
- Khi không đủ bám Pkmax sẽ tính theo lực bám :
Pkmax = Pϕ

(2.9)

2.2.2. Phương trình cân bằng công suất và hiệu suất kéo
Phương trình cân bằng công suất của máy kéo là phương 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. Trường hợp không sử dụng trục thu
công suất :
ηk =

Nm
Ne

(2.10)

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 lượng 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 như 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.

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 − Nδ = Pkv
Nm− công suất kéo ở móc.
25

25