Lời nói đầu
Máy kéo và ô tô đợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau nh 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 t nông nghiệp hoặc liên hợp với các máy tĩnh tại.
Do nhu cầu của sản xuất, ngành chế tạo máy kéo đã sớm phát triển, trớc hết là ở
các nớc châu Âu. Từ khoảng giữa thế kỷ XVIII ở Anh, Pháp đã sản xuất ra một số loại
máy kéo bánh và đến năm 1879 ở Nga đã sản xuất ra loại máy kéo xích đầu tiên trên
thế giới. Lúc bấy giờ chủ yếu dùng động cơ hơi nớc. Đến năm 1910 ở Nga đã chế tạo ra
máy kéo dùng động cơ đốt trong. Đó cũng là những chiếc máy kéo đầu tiên trong lịch
sử phát triển máy kéo hiện đại.
Từ đó đến nay đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, kết cấu của máy kéo không
ngừng đợc cải tiến và ngày càng đợc hoàn thiện. Nhờ đó hiệu quả sử dụng chúng ngày
càng cao và phạm vi sử dụng cũng đợc mở rộng ra.
Cùng với sự phát triển của ngành chế tạo ô tô máy kéo, môn Động lực học
chuyển động ô tô máy kéo cũng đã đợc hình thành và phát triển. Đó là một môn khoa
học chuyên nghiên cứu các vấn đề động học, động lực học của từng cơ cấu hoặc của
toàn máy trong các điều kiện sử dụng khác nhau; nghiên cứu các tính năng sử dụng,
xác lập các chỉ tiêu và các thông số đánh giá các tính năng đó nhằm xây dựng cơ sở
khoa học để hoàn thiện kết cấu máy, và xác định các chế độ sử dụng hợp lý nhằm nâng
cao hiệu quả sử dụng chúng.
Môn Động lực hoc chuyển động ô tô máy kéo đợc hình thành trên cơ sở phân tích
các kết cấu của máy, kết hợp với những kinh nghiệm đúc kết đợc trong quá trình sử
dụng chúng. Môn khoa học này đợc hình thành muộn hơn ngành chế tạo ô tô máy kéo.
Tuy vậy trong thực tế nó đã đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát
triển ngành chế tạo ô tô máy kéo. Kinh nghiệm của nhiều nớc cho thấy rằng, đa số các
trờng hợp thành công trong lĩnh vực thiết kế chế tạo ô tô máy kéo là nhờ vào sự khai
thác các môn lý thuyết về ô tô máy kéo. Tuy nhiên, sự phát triển của ngành chế tạo
máy kéo cũng nh sự tích lũy kinh nghiệm sử dụng chúng sẽ là nguồn thúc đẩy và hỗ trợ
cho môn khoa học này ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn.
Giáo trình này sẽ giới thiệu các kiến thức cơ bản về tính chất động lực học của ô

chuyên dùng (còn gọi là tính năng đặc thù).
Các tính năng kinh tế-kỹ thuật. Những tính năng quan trọng nhất trong nhóm này
là tính năng kéo, tính năng động lực học và tính kinh tế của máy kéo và ô tô.
Tính năng kéo của máy kéo khi thực hiện các công việc trong nông nghiệp đợc
đặc trng bởi khả năng thực hiện các công việc kéo ở các điều kiện đất đai khác nhau.
Tính năng này phụ thuộc rất lớn vào khả năng bám của bộ phận di động với mặt đồng.
Khi vận chuyển, tính năng kéo của ô tô và máy kéo đợc đặc trng bởi tốc độ chuyển
động trung bình trên các loại đờng khác nhau.
Tính năng động lực học của máy kéo khi thực hiện các công việc trên đồng ruộng
hoặc các công việc xây dựng sẽ đợc đặc trng bởi khả năng khắc phục hiện tợng quá tải,
khả năng rời chỗ và tăng tốc với tải trọng kéo lớn. Khi vận chuyển tính năng động lực
học của ô tô và máy kéo đợc đặc trng bởi tốc độ chuyển động cực đại, gia tốc và độ
dốc lớn nhất mà xe có thể vợt đợc.
Tính năng kéo và tính năng động lực học ảnh hởng rất lớn đến năng suất của liên
hợp máy kéo và ô tô. Do vậy việc nghiên cứu và tìm hiểu các tính năng này là một
trong những nhiệm vụ cơ bản của môn động lực học chuyển động của máy kéo và ô tô.
Tính kinh tế của các máy kéo và ô tô đợc đánh giá thông qua giá thành công việc
do chúng thực hiện. Tính kinh tế phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh chi phí nhiên liệu và
các vật liệu bôi trơn, chi phí cho chăm sóc kỹ thuật và sửa chữa, trả tiền lơng cho công
nhân ... Trong môn học này chỉ xem xét đến tính tiết kiệm nhiên liệu. Tính tiết kiệm
nhiện liệu của máy kéo chủ yếu phụ thuộc vào tính tiết kiệm nhiên liệu của động cơ, sự
phân bố tỷ số truyền trong hệ thống truyền lực cũng nh việc sử dụng hợp lý các số
truyền đó và còn phụ thuộc điều kiện sử dụng cụ thể.
Tính năng kỹ thuật chung. Nhóm tính năng này chủ yếu liên quan đến độ bền,
tuổi thọ, tính thuận tiện trong điều khiển, chăm sóc kỹ thuật , tính an toàn và sự chuyển
động êm dịu của máy kéo và ô tô.
2
Độ bền và tuổi thọ của ô tô máy kéo đợc thể hiện ở khả năng làm việc mà không
xảy ra hỏng hóc hoặc xẩy ra sự mài mòn các chi tiết quá nhanh buộc phải dừng máy để
sửa chữa. Để cải thiện tính năng này cần phải xác định đợc một cách chính xác các lực

chủ yếu là tính năng kéo bám và các kích thớc hình học. Ngoài ra những đặc điểm cấu
tạo của các cụm riêng biệt của máy kéo cũng nh trình độ nghề nghiệp của ngời lái cũng
có ảnh hởng đến tính năng cơ động.
Tính năng lái của ô tô máy kéo đợc đặc trng bởi khả năng chuyển động theo quĩ
đạo định trớc nhờ tác động vào cơ cấu lái khi ô tô máy kéo làm việc trên các điều kiện
đờng xá và điều kiện đất đai khác nhau. Một trong những chỉ tiêu quan trọng là tính ổn
định chuyển động thẳng vì nó ảnh hởng đến năng suất, chất lợng công việc và tính an
toàn chuyển động, đặc biệt là khi làm việc trên đồi dốc và khi vận chuyển trên đừơng.
Tính năng lái chủ yếu phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo của cơ cấu lái và trình độ ngời
lái.
Tóm lại, máy kéo và ô tô cần có nhiều tính năng sử dụng và giữa các tính nằng đó
có những mối liên hệ chặt chẽ, phức tạp và phụ thuộc lẫn nhau . Mức độ ảnh hởng của
từng tính năng riêng biệt đến hiệu quả sử dụng chung của máy là khác nhau tuỳ thuọcc
vào kết cấu và điều kiện sử dụng cụ thể. Do vậy để nâng cao hiệu quả sử dụng máy kéo
và ô tô cần phải nghiên cứu ảnh hởng của từng tính năng riêng rẽ và các mối liên hệ
giữa chúng, trên cơ sở đó tìm ra các giải pháp thiết kế chế tạo và sử dụng hợp lý. Nội
dung của các chơng sau sẽ xem xét cụ thể các vấn đề trên.
3
1.2. Các tính chất cơ lý của đất
Các máy kéo chủ yếu làm việc trên đồng ruộng hoặc chuyển động trên các loại đ-
ờng đất. Việc nghiên cứu các quá trình tác động tơng hỗ giữa bộ phận di động của máy
(bánh xe hoặc dải xích) và đất là cần thiết và quan trọng. Để nắm đợc vấn đề này trớc
hết cần nắm đợc các tính chất cơ lý của đất.
Đất là một môi trờng phức tạp - phân tán rời rạc, không đồng nhất và đợc cấu tạo
bởi ba pha : pha cứng (các hạt cứng), pha lỏng (nớc) và pha khí (không khí và hơi). Các
tính chất cơ lý của đất sẽ thay đổi tùy thuộc vào tính chất và thành phần của các pha
chứa trong đất. Việc nghiên cứu các tính chất cơ lý của đất đã đợc trình bày kỹ trong
môn cơ học đất. ở đây chỉ xem xét những tính chất cơ bản có ảnh hởng lớn đến khả
năng kéo bám của máy kéo.
Những tính chất vật lý có ảnh hởng lớn đến tính năng kéo bám của máy kéo là

Để tiện cho việc nghiên cứu ngời ta phân tích sự biến dạng của đất theo hai phơng
: phơng pháp tuyến (vuông góc với mắt đất) và phơng tiếp tuyến (song song với mặt
đất). Các ứng suất cũng đợc phân tích thành hai thành phần tơng ứng với hai phơng đó :
ứng suất pháp tuyến (ứng suất nén) và ứng suất tiếp tuyến (ứng suất cắt).
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 nén và chống cắt là hai
tính chất cơ học cơ bản có ảnh hởng lớn đến tính năng kéo bám của máy kéo.
Sức chống nén của đất đợc đặc trng bởi ứng suất pháp tuyến .Thực ngiệm cho
thấy rằng, mối quan hệ định lợng giữa ứng suất pháp tuyến và độ biến dạng h của đất
có tính chất phi tuyến. Đờng cong biểu diễn mối quan hệ đó có dạng nh hình 1.1. Đồ
4
thị này còn có tên gọi là đặc tính nén của đất hoặc
đờng cong nén đất.
Đặc tính nén của đất có thể chia thành 3 phần
tơng 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 nh-
ng đồng thời xuất hiện cục bộ hiện tợng cắt đất ở
một số vùng bao quanh khối đất. Khi đó ứng suất
lớn hơn lực nội 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 chặt đất kết thúc và
bắt đầu xảy ra hiện tợng trợt hoàn toàn giữa khối
đất và vùng đất bao quanh nó và ứng suất pháp
tuyến đạt giá trị cực đại. Trong giai đoạn thứ ba chỉ

Trong quá trình cắt đất theo phơng ngang xảy ra sự biến dạng và xuất hiện các
ứng suất tiếp tuyến. Thực nghiệm cho thấy rằng, mối quan hệ giữa ứng suất tiếp tuyến
và biến dạng l có dạng nh hình 1.2.
Hình dạng của đờng cong cắt đất cũng tơng tự nh đờng cong nén đất. Đối với đất
dẻo,sau khi ứng suất cắt đạt đến giá trị cực đại
max
đờng biểu diễn là đờng nằm ngang,
chứng tỏ ứng suất không thay đổi. Nhng đối với đất cứng, sau khi đạt giá trị cực đại
ứng suất cắt giảm xuống chút ít rồi sau đó sẽ giữ nguyên giá trị. Điều này đợc giải
thích rằng, ở đất cứng sức chống cắt đợc tạo thành chủ yếu do lực ma sát giữa các phần
5
Hình 1.1
Quan hệ giữa ứng suất pháp và độ biến dạng h

0
h


max
I
II
III
tử đất. Khi <
max
trong đất xuất hiện ma sát nghỉ nh-
ng khi =
max

- ứng suất pháp tuyến.
Trong các tính chất vật lý, độ ẩm ảnh hởng rất lớn đến các tính chất cơ học của
đất. Thực nghiệm cho thấy rằng, mối quan hệ giữa hệ số à và độ ẩm W có dạng nh
hình 1.4.
Độ ẩm còn gây ảnh hởng đến cả tốc độ biến dạng của đất khi nó chịu tác động tải
trọng động. Vì tốc độ thoát nớc qua các lỗ rỗng trong đất ảnh hởng đến tốc độ lan
truyền ứng suất và tốc độ biến dạng mà tốc độ thoát nớc lại phụ thuộc vào tốc độ thay
đổi lực tác động lên đất. Lực tác động của bộ phận di động của máy kéo lên đất mang
tính chất tải trọng động lực học. Do đó độ ẩm sẽ gây ảnh hởng đến tính năng kéo bám
và độ trợt của máy kéo.
Tóm lại, sức chống nén và sức chống cắt của đất là những thông số quan trọng và
thờng đợc sử dụng để tính toán cờng độ chịu tải, tính ổn định của đất ở những công
trình thủy lợi, xây dựng và là một trong những thông số cơ bản xác định độ lún, số l-
ợng, tiết diện và góc nghiêng của các loại mấu bám bánh xe máy kéo làm việc trên đất
có độ ẩm cao.
6
Hình 1.2
Quan hệ giữa ứng suất tiếp và độ biến dạng l
1 đất dẻo; 2 đất khô.
0
l
02
l
01
2
1
l

để giúp cho việc giải quyết vấn đề cơ bản trong lý thuyết ô tô máy kéo nh nghiên cứu
các tính năng kéo và tính năng động lực học của máy kéo.
Các đờng đặc tính của động cơ có thể chia làm 2 loại : đờng đặc tính tốc độ và đ-
ờng đặc tính tải trọng.
2.1.1. Đờng đặc tính tốc độ
Đờng đặc tính tốc độ là đồ thị chỉ sự phụ thuộc của công suất hiệu dụng N
e
, mô
men quay M
e
, chi phí nhiên liệu giờ G
T
và chi phí nhiên liệu riêng g
e
(lợng chi phí
nhiên liệu để sản ra một đơn vị công suất hiệu dụng) theo số vòng quay n hoặc theo tốc
độ góc của trục khuỷu.
Các loại động cơ điezen lắp trên máy kéo đều có bộ điều tốc (máy điều chỉnh tốc
độ) để duy trì tốc độ quay của trục khuỷu khi tải trọng ngoài (mô men cản M
c
) thay
đổi. Đờng đặc tính tốc độ của động cơ điezen phụ thuộc rất lớn vào đặc ítnh của bộ
điều tốc, do đó nó còn gọi là đờng đặc tính tự điều chỉnh.
Có hai loại đờng đặc tính tốc độ :
Đờng đặc tính tốc độ ngoài, gọi tắt là đờng đặc tính ngoài.
Đờng đặc tính cục bộ.
Các đờng đặc tính của động cơ nhận đợc bằng cách khảo nghiệm trên các thiết bị
chuyên dùng (bàn khảo nghiệm động cơ).
Đờng đặc tính ngoài của động cơ nhận đợc khi khảo nghiệm động cơ ở chế độ
cung cấp nhiên liệu cực đại, tức là khi đặt tay thớc nhiên liệu (ở động cơ điêden) ở vị trí

M
n
g
e
G
e
G
eo
n
M
n
n
n
ck