Đồ án Liên hợp máy
ĐỒ ÁN LIÊN HỢP MÁY
Sinh viên thực hiện: PHẠM DUY HANH
.
LỜI NÓI ĐẦU
Máy kéo và ôtô được sử dụng trong nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau
như 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 tư nông nghiệp hoặc liên hợp
các khâu tĩnh tại.
Liên hợp máy là một đơn vị công cụ cơ khí cần thiết cho sản xuất nói
chung và sản xuất nông nghiệp nói riêng, vì vậy môn học lý thuyết liên hợp
máy là một trong những môn khoa học chuyên ngành cơ khí hoá sản xuất
nông nghiệp, ngành máy động lực.
Để tiếp thu tốt Lý thuyết liên hợp máy, hiếu sâu hơn về động lực học
ôtô máy kéo trong trường còn đào tạo môn học Đồ án liên hợp máy. Đồ án
liên hợp máy rất thiết thực với sinh viên nắm bắt được quy trình thành lập
liên hợp máy.
Trong quá trình thực hiện đồ án môn học chắc chắn có sai xót, đặc
biệt là sử dụng phần mềm Matlap vào trong tính toán thành lập liên hợp
máy. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Nông Văn Vìn đã tận
tình giúp đỡ để em hoàn thành tốt bài đồ án này.
Sinh viên thực hiện
Sv: Phạm Duy Hanh.
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
Phần I
TÍNH TOÁN LỰC CẢN LIÊN HỢP MÁY
1.1. Khái quát 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 đợc vấn đề này trước hết cần nắm được các tính
chất cơ lý của đất.
Đất là một môi trờng 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 sẽ thay đổi tùy
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 thành hai nhóm chính :
nhóm đất sét và nhóm đất cát. Nhóm đất sét đợc cấu tạo chủ yếu bởi các
hạt sét, còn nhóm đất cát chủ yếu là do các hạt cát cấu thành nên. Tuỳ
theo hàm lượng của các thành phần các nhóm này còn được phân loại ra
một số loại cụ thể.
Độ ẩm của đất biểu thị lượng nước chứa trong khối đất và được
đánh giá bởi tỷ 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.
2
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
Độ chặt ( hay 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 dới 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 tùy thuộc vào mục đích
nghiên cứu.
Các tính chất cơ học của đất
Khi quan sát sự tác động tương hỗ giũa bộ phận di động của máy
và đất ngời ta thấy thờng xuất hiện các hiện tợng sau đây :
Sự phá vỡ 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.
Đất bị nén lại và các phần tử đất dịch chuyển theo nhiều hớng
khác nhau. Do đó xuất hiện các ứng suất ở trong đất, trớc tiên xuất hiện
ở vùng tiếp xúc trực tiếp với bộ phận di động và sau đó sẽ đợc 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.
Để tiện cho việc nghiên cứu người ta phân tích sự biến dạng của đất
theo hai phương : phương pháp tuyến (vuông góc với mắt đất) và phư-
ơng tiếp tuyến (song song với mặt đất). Các ứng suất cũng đợc phân tích
thành hai thành phần tương ứng với hai phương 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 hưởng lớn
đến tính năng kéo bám của máy kéo.
3
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
s
smax
Sức chống nén của đất được đặc tưrng
bởi ứng suất pháp tuyến .Thực ngiệm cho
thấy rằng, mối quan hệ định lượng giữa ứng
suất pháp tuyến và độ biến dạng h của đất
có tính chất phi tuyến. Đường cong biểu
diễn mối quan hệ đó có dạng như hình 1.
Đặc tính nén của đất có thể chia thành
III
II
I
0
h
Hình 1.
Quan hệ giữa ứng suất
pháp s
3 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 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 tượng trượt
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 xảy ra hiện tượng
truợt của khối đất, ứng suất không tăng những biến dạng vẫn tiếp tục
tăng. ở một số loại đất trong giai đoạn này ứng suất còn giảm xuống chút
ít.
Sự xuất hiện ứng suất pháp tuyến trong đất là do tác động của ngoại
lực (lực nén). Khi tăng lực nén sẽ làm tăng ứng suất cho đến khi đạt đến
ứng suất cực đại, sau đó dù có tăng lực nén ứng suất không tăng nữa. Do
đó ứng suất cực đại max sẽ đặc trng cho khả năng chống nén của đất. Trị
số của smax phụ thuộc loại đất và các tính chất vật lý của nó, đặc biệt là
độ ẩm.
4
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
Sự biến dạng của đất theo phơng 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 đất đợc 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 ngời
ta thường biểu diễn mối quan hệ giữa ứng suất pháp tuyến và độ biến
dạng bằng các công thức hồi quy thực nghiệm. Tùy theo mục đích
nghiên cứu và quan điểm của các tác giả và tùy thuộc cả loại đất, mối
quan hệ đó có thể đợc biểu diễn theo các công thức thực nghiệm khác
nhau. Một trong các công thức hay đợc sử dụng có dạng :
=k.hn
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
đợc xác định bằng thực nghiệm.
Sức chống cắt của đất đợc 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
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 như hình 2.
Hình dạng của đường cong cắt đất cũng tương tự đường cong nén
đất. Đối với đất dẻo, sau khi ứng suất cắt đạt đến giá trị cực đại max đ-
ường 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 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 tử đất. Khi < max trong đất xuất hiện ma sát nghỉ nhưng
5
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
khi = max sẽ bắt đầu xảy ra hiện tượng trượt hoàn toàn và do đó xuất
hiện ma sát trượt và ứng suất cắt sẽ giảm xuống.
t
tmax1
1
Người ta thường sử dụng ứng suất cắt cực
tmax2
2
đại max để đặc trng cho khả năng chống cắt của
đất và gọi là sức chống cắt của đất. Giá trị max
phụ thuộc vào áp suất pháp tuyến (ứng suất nén),
loại và trạng thái vật lý của đất.
0
l
l0
Hình 2.
l0
Thực nghiệm cho thấy rằng, mối quan hệ
giữa sức chống cắt t và ứng suất pháp gần như là
tuyến tính, thể hiện như hình 3. Đối với đất khô
lực dính là không đáng kể, đồ thị đi từ gốc tọa
Quan hệ giữa ứng suất tiếp
t
và độ biến dạng l
độ, còn ở các loại đất tự nhiên bao giờ cũng tồn tại lực dính giữa các
phần tử đất, trên đồ thị được biểu diễn bởi o.
Mối quan hệ giữa ứng suất tiếp tuyến và ứng suất pháp tuyến có thể
được biểu diễn theo công thức :
= o +
trong đó : o là ứng suất do lực dính giữa các phần tử đất tạo nên;
- hệ số ma sát giữa các phần tử đất:
- góc nội ma sát;
= tg
- ứng suất pháp tuyến.
Trong các tính chất vật lý, độ ẩm ảnh hưởng rất lớn đến các tính
t
m
1
2
t0
0
s
w
6
Hình 4. ảnh hưởng
độ ẩm đến hệ số m
Hình 3. Quan hệ giữa ứng
suất tiếp t và ứng suất pháp
s
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
chất cơ học của đất. Thực nghiệm cho thấy rằng, mối quan hệ giữa hệ số
và độ ẩm W có dạng như hình 4.
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 thoát nước qua các lỗ rỗng trong đất ảnh h-
ởng 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 trượt của máy
kéo.
1.2. Tính toán lực cản liên hợp máy
1.2.1. Khái niệm về liên hợp máy và phân loại
Liên hiệp máy là một tập hợp gồm có ba phần: máy nông nghiệp (máy
công tác), động lực và bộ phận truyền động với cơ cấu phụ.
Theo những đặc điểm sử dụng chủ yếu, liên hợp máy được chia ra
làm nhiều loại:
Theo phương pháp tiến hành công việc có liên hợp máy di động
và liên hợp máy tĩnh tại.
Theo loại năng lượng (động cơ) có liên hợp máy với động cơ nhiệt và
liên hiệp máy với động cơ điện.
Theo thành phần máy nông nghiệp và theo số khâu canh tác được
thực hiện đồng thời có liên hợp máy đơn giản, liên hợp máy phức tạp,
liên hợp máy liên hoàn và liên hợp máy vạn năng.
Theo sự phân bố các bộ phận làm việc của máy nông nghiệp tương
đối so với trục dọc của liên hợp máy ta có liên hợp máy đối xứng và không
đối xứng.
Theo phương pháp nối máy nông nghiệp vào máy kéo có liên hợp
máy treo, liên hiệp máy nửa treo và liên hợp máy móc;
7
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
Theo loại công việc cần thực hiện có liên hợp máy cày, bừa, gieo
trồng và liên hợp máy thu hoạch ...
1.2.2. Tính toán lực cản của liên hợp máy kéo
Lực cản liên hợp máy cày:
R=K0 .h.bc.n
Trong đó:
- Số thân cày: n=4
- Độ sâu cày: h= 18 cm
- Bề rộng cấu tạo của một thân cày: bc= 25 cm
- Lực cản riêng của cày: K0 = 70000 N/m2
Vậy:
R= 0,18.0,25.70000.4=12600 N=1260 KG
Phần II
XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH KÉO CỦA MÁY KÉO
2.1. Xây dựng đường đặc tính kéo của động cơ
Các đường đặc tính kéo của có thể chia thành 2 loại: đường đặc tính
tốc độ và 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, momen quay Me, 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
tốc độ góc của trục khuỷu.
Để xác định đường đặc tính tốc độ thì ta dựa vào có thông số thực
nghiệm sau:
TT
ne
Me
Ge
(v/ph)
(Nm)
(kg/h)
1
2
3
4
5
998
329
335
330
319
317
8.7
9.6
10.3
10.9
11.6
1084
1214
1304
1377
8
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
6
7
8
9
1520
1630
1630
1833
1956
2037
2078
2139
2200
2241
2281
2322
2383
2404
2441
301
303
290
282
268
257
258
255
252
241
239
190
112
51
12.0
12.0
12.1
13.0
14.0
14.2
13.8
14.6
14.5
14.6
14.5
11.6
7.7
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
5.0
4.3
0
Các hàm mô tả gần đúng đường cong mô men Me = f(ne) và đường cong
chi phí nhiên liệu giờ Ge=f(ne) có dạng:
a n b
khi neH1 ne nemax
1
e
1
M
(1)
e
a n2 b n c khi nemin ne neH1
2
e
2
e
2
a n b
khi neH2 ne nemax
3
e
3
G
(2)
e
a n2 b n c khi nemin ne neH2
4
e
4
e
4
Các đơn vị đo: Me[Nm]; Ge[kg/h]; ne[v/ph]
Các hệ số hồi quy thực nghiệm là:
a1= -0,015; b1=3,6925; a2=0; b2 =-0,0027; c2=360,2159; neH1=2287 vg/ph,
a3 =-0,671; b3= 167,350; a4 =0; b4 =0,0093; c4=1,1677; neH2=2276 vg/ph;
Ge
103
[g/mlh]
Chi phí nhiên liệu riêng của máy kéo:
Công suất của động cơ được xác định:
ge
Nm
736.Me.ne.π.10
30
Ne=
(ml)
9
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
Dựa vào thuật giải trên và dùng phần mềm matlab ta vẽ được đường
đặc tính tốc độ của động cơ:
Cũng dùng phần mềm matlap mà ta có thể xác định được các thông số
hồi quy thực nghiệm, các gía trị ứng với số vòng quay cực đại:
MeH=237,9134(Nm)
GeH=14,6697(Kg/h)
NeH=77,4196(ml)
geH= 1915,1(g/ml.h)
2.1.2. Đường đặc tính tải trọng
Đường đặc tính tải trọng là đồ thị biểu thị mối quan hệ của công suất
hiệu dụng Ne, số vòng quay trục khuỷu n, và chi phí nhiên liệu giờ Ge, chi
phí nhiên liệu riêng ge theo momen quay của động cơ Me.
Cũng dựa vào bảng số liệu trên và theo thuật giải sau:
Tính tốc độ của động cơ, ne (vg/ph):
a M b
khi 0 Me MeH
1
e
1
n f (Me)
e
a2 Me2 b2 Me c2 khi MeH Me Me max
10
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
a1= -0,0007; b1=2,4434; a2=0;b2 =0,0065; c2=2,6262; MeH1=237,5812 Nm;
Tính chi phí nhiên liệu giờ của động cơ , Ge :
a M b
khi 0 Me MeH
3
e
3
G f (Me)
e
a4 Me2 b4 Me c4 khi MeH Me Me max
a3 =0,044;b3= 3,4109;a4 =-0,004;b4 =0,1505;c4=-0,895;MeH2=249,6915 Nm;
Theo phần mềm Matlap ta vẽ được đường đặc tính tải trọng sau:
2.2. Xây dựng đường đặc tính trượt của máy kéo
Ta có kết quả khảo nghiệm để xây dựng đường đặc tính kéo:
Độ
trượt
(%)
Lùc
kÐo
Đường đặc tính trượt của máy kéo MTZ-80
TT
100
(kG)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
400
750
0
5
8
1100
1200
1400
1450
1600
1650
1750
1800
15
18
22
24
32
38
52
75
10
11
0
300
600
900
1200 1500 1800
Lực kéo Pk[kG]
11
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
12
1811
100
Hệ số cản lăn: f= 0.07
THUẬT GIẢI XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TRƯỢT CỦA MÁY KÉO
Đường đặc tính trượt của máy kéo có thể mô tả theo một số hàm toán học
quen thuộc. Thường sử dụng hàm logarit hoặc hàm mũ.
Theo hàm logarit:
B
Aln
% (1)
B Pk
Trong đó: A, B là các hệ số hồi qui
0
Pk lực kéo ở móc
P
P
Lưu ý: Các hệ sô 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= kPkmax = const
Aln(kPk max ) Aln(kPk max Pk )
Đặt A1= Aln(kPkmax) = const
A1 A ln(kP
Pk )
(2)
k max
Như vậy hàm (2) chỉ là một hàm tuyến tính (bậc nhất)
Trong đó hệ số k có thể chọn trước : k= 1.001 – 1.002
Dựa vào phần mềm Matlap ta xác định được đường cong trượt:
12
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
Ta xác định được:
A=15,3153
B=k. Pmax=1,0015.1811= 1813,7
P=1260 kG nên độ trượt là :
B
1813,7
t A.ln
15,3153ln
18,17%
B P
1813,7 1260
k
thoả mãn độ trượt t < 20%
2.3. Xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo
Đường đặc tính kéo của máy kéo là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của
độ trượt , vận tốc chuyển động v, công suất kéo Nm, chi phí nhiên liệu giờ
GT và chi phí nhiên liệu riêng gm 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, đường đặc
tính kéo của nó cũng thay đổi. Bởi vậy để có một khái niệm tổng quát về
các tính chất đặc trưng của máy kéo, thông thường người ta xây dựng
13
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
đường đặc tính kéo của máy kéo trên các loại đất điển hình.
Tuỳ thuộc vào phương pháp xác định các chỉ tiêu kéo (v, Mm, Nm, GT,
gT), đường đặc tính kéo của máy kéo có thể phân thành 2 loại: đường đặc
tính kéo thực nghiệm và đường đặc tính kéo lý thuyết.
Đường đặc tính kéo thực nghiệm được xây dựng trên cơ sở các số
liệu thực nghiệm thu được khi khảo nghiệm máy kéo trên đường hoặc trên
đồng ruộng. Các chỉ tiêu kéo có thể thu được trực tiếp trên thiết bị đo hoặc
có sử dụng một số công thức đơn giản để tính toán.
Đường đặc tính kéo lý thuyết được 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
được tính toán theo công thức, còn các số liệu ban đầu chỉ đóng vai trò phụ.
Xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết
Các số liệu ban đầu:
– Trọng lượng máy kéo : G=3500 [kG]
– Hệ số cản lăn
– lực cản lăn:
f=0.07
Pf = f.G= 245 [kG]
– Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực: i
Số
I
i
Số
V
i
241.95
142.1
83.55
68
57.43
49.06
39.94
33.73
18.13
II
VI
II
VII
VIII
I X
IV
– Hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực
hm= 0,85
– Bán kính bánh xe chủ động
rk =0,72
[m]
Các hàm hồi qui của đặc tính động cơ
Hàm hồi qui đường cong trượt của máy kéo
Trình tự xây dựng:
1- Giá trị lực kéo Pm= 1260 [kG]
2- Tính độ trượt của máy kéo
14
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
B
1813,7
t A.ln
15,3153ln
18,17%
B P
1813,7 1260
k
Đồ thị độ trượt được vẽ trên phần trước.
3- Tính momen động cơ theo momen cản
Lựa chọn một số tỷ số truyền thích hợp trong dãy tỷ số truyền làm việc để
biểu diễn (chọn 3 số truyền để tiện so sánh). Cơ sở lựa chọn dựa theo công
thức:
(Pf Pm ).rk
MH Me =
i.m
Trong đó:
MH : mô men quay định mức của động cơ, MH 24 (kG.m)
Pf : lực cản lăn , Pf = G.f = 245 (kG)
Pm : lực kéo máy kéo phải sinh ra, Pm = 12600 (N)=1260 (kG)
i : tỷ số truyền của máy kéo
: hệ số ma sát trong hệ thống truyền lực, chọn
= 0,85
m
m
rk : bán kình bánh xe chủ động, rk = 0,72 (m)
Từ công thức trên ta có thể tính được lực kéo tối ưu đạt có thể đạt
được ứng với mỗi tỷ số truyền của hệ thống truyền lực là:
i.m .M H
i.0,85.24
Pmtu
=
- f.G =
- 0,07.3500
rk
0,72
Số t 1
2
3
4
5
6
7
8
9
i
241,95 142,1 83,55 68
57,43 49,06 39,94 33,73 18,13
710,6 268,6
Pmtu 6610 3781,1 2122 1681 1382 1145 886
Từ đó ta thấy chọn các số truyền 5, 6, 7 để xây dựng đường đặc tính
kéo lý thuyết là hợp lý nhất. Vì giá trị lực kéo tối ưu của máy kéo tại các số
truyền này gần bằng với giá trị lực kéo của máy nông nghiệp ta có. Và giá
trị lực kéo đó vẫn đảm bảo điều kiện bám Pm < Pmmax
Xây dựng đường cong vận tốc thực tế v = f(Pm)
15
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
Để xây dựng đường cong vận tốc thực tế của máy kéo v = f(Pm), ta sử
dụng các biểu thức và mối quan hệ giữa các biểu thức sau:
(Pf Pm ).rk
Me =
i.m
ne = f(Ne)
rk .ne..(1.0,01)
v =
i.30
Xây dựng đường cong công suất kéo Nm = f(Pm)
Các đường cong công suất kéo được xây dựng trên co sở công thức:
Nm = Pm.v
Đường cong v = f(Pm) đã được xây dựng ở trên. Nó phụ thuộc vào tỷ số
truyền nên Nm cũng phụ thuộc vào tỷ số truyền.
Xây dựng đường cong chi phí nhiên liệu giờ GT = f (Pm)
Để xây dựng đường cong chi phí nhiên liệu giờ ta sử dụng các biểu thức
và mối quan hệ giữa các biểu thức sau:
(Pf Pm ).rk
Me =
i.m
Ge = f(Me)
Đường cong Ge = f(Me) đã được xây dựng ở phần xây dựng đường đặc
tính động cơ.
Các đường cong chi phí nhiên liệu giờ đều cắt nhau tại một điểm nằm
bên trái trục tung, điểm này tưng ứng với lúc máy kéo đứng yên và đông cơ
chạy ở chế độ chạy không . Đoạn từ điểm đó tới trục tung là chi phí nhiên
liệu khắc phục lực cản lăn.
Xây dựng đường cong chi phí nhiên liệu riêng gT = f(Pm)
Chi phí nhiên liệu riêng của máy kéo là một tiêu chí quan trọng để đánh giá
tính tiết kiệm nhiên liệu và được xác định theo công thức:
GT
gT =
.103
Nm
Trong đó các hàm GT, Nm đã được xác định ở trên.
16
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
Lực kéo P
Đường đặc tính kéo
17
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
Từ đường đặc tính kéo ta thấy ứng với lực kéo 1260kG theo điều kiện
đầu bài thì sau khi kẻ một đừơng thẳng ta thấy khi đi ở số truyền 6 và 7 thì
sẽ ở nhánh quá tải nên ta chi đi được số truyền 5. Thông số:
Công suất kéo: Nm =41,3316(ml);
Momen quay của động cơ: Mem=22,2 (Nm);
Chi phí nhiên liệu giờ: Gm = 13,177 (kg/h);
Chi phí nhiên liệu riêng: gm = 318,8 (g/ml.h);
Vận tốc hoạt động : vm = 8,85 (km/h) .
Phần III
TÍNH TOÁN THÀNH LẬP LIÊN HỢP MÁY
3.1. Các yêu cầu tính toán liên hợp máy
Khi tính toán thành lập liên hợp máy thì ta phải xác định được năng
suất của máy, chi phí sử dụng của liên hợp máy và thông số và chế độ làm
việc tối ưu của liên hợp máy.
3.2. Trình tự tính toán thành lập liên hợp máy
Với loại máy kéo MTZ – 80 liên hợp với loại máy cày lưỡi diệp mã
hiệu (4 thân – bề rộng 1 thân là 25 cm). Sau khi dùng phương pháp đồ thị
xác định được các chỉ tiêu làm việc của liên hợp máy ở số truyền 5 có tỷ số
truyền i = 57,43. Ta tính toán các thông số khác của liên hợp máy.
- Năng suất lý thuyết của liên hợp máy (ha/h)
Wlt = 0,1.B.V = 0,1.4.0,25.8,85 = 0,885(ha/h)
Trong đó:
B : bề rộng cấu tạo (m)
V : vận tốc liên hợp máy (km/h)
- Năng suất thực tế của liên hợp máy (ha/h)
W = W . = 0,885.0,85 = 0,752 (ha/h)
tt
lt
Trong đó:
18
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
: hệ số tính đến các hao phí về vận tốc, bề rộng làm việc và
thời gian ở đây = 0,85.
- Tính chi phí nhiên liệu riêng trên ha (kg/ha)
Ge
13,177
0,752
gC =
=
= 17,52 (kg/ha)
Wtt
Trong đó:
Ge : chi phí nhiên liệu giờ (kg/h)
3.3. Kết quả tính toán thành lập một liên hợp máy cụ thể
Với số truyền 5 : i=57,43
Công suất kéo: Nm =41,3316(ml);
Momen quay của động cơ: Mem=22,2 (Nm);
Chi phí nhiên liệu giờ: Gm = 13,177 (kg/h);
Chi phí nhiên liệu riêng: gm = 318,8 (g/ml.h);
Vận tốc hoạt động : vm = 8,85 (km/h) .
Năng suất lý thuyết LHM Wlt= 0,885(ha/h)
Năng suất thực tế LHM Wtt= 0,752 (ha/h)
3.4. Phân tích, đánh giá các chỉ tiêu của liên hợp máy đã thành lập
3.4.1 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 gmin 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 5 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: Nm =41,3316 (ml)
19
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
Chi phí nhiên liệu giờ: Gm = 13,177 (kg/h)
Chi phí nhiên liệu riêng: gm = 318,8 (g/mh.h)
Vận tốc hoạt động : vm = 8,85 (km/h)
Trong đó chỉ tiêu kéo định mức:
Công suất kéo: NmH = 77,495 (ml)
Chi phí nhiên liệu giờ: GmH = 14,66(kg/h)
Chi phí nhiên liệu riêng: gmH = 1915,1 (g/ml.h)
Vận tốc hoạt động : vmH = 10 (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% NmH < 50% NmH . Tỷ lệ này vừa đảm bảo tính kinh tế của
các chi tiêu kéo, vừa đảm bảo dự trữ công suất kéo trong trường hợp gặp
quá tải đột ngột. Tỷ lệ phần trăm sai khác chi phí nhiên liệu riêng giữa hai
chế độ làm việc cũng rất nhỏ hoàn toàn chấp nhận được.
3.4.2. Hiệu suất kéo
Ta có hiệu suất kéo của máy kéo là:
Nm
Ne
41,3316
77,4196
K =
=
= 0,53
Với các máy kéo bình thường thí hiệu suất kéo như trên là khá cao,
các chi phí nhiên liệu cũng khá hợp lý. Hơn nữa chế độ làm việc của động
cơ ở chế độ này cũng khá gần chế độ làm việc định mức của động cơ là chế
độ làm việc tốt nhất của nó.
Kết luận: Vậy liên hợp máy nông nghiệp giữa máy cày lưỡi diệp với
máy kéo MTZ - 80 làm việc đảm bảo cả về tính kỹ thuật và tính kinh tế.
20
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
Phần lập trình Matlap
1. Duong dac tinh toc do
ne=[998 1084 1214 1304 1377 1520 1630 1630 1833 1956 2037
2078 2139 2200 2241 2281 2322 2383 2404 2441];
Me=[329 335 330 319 317 301 303 290 282 268 257 258 255 252
241 239 190 112 51 0];
Ge=[8.7 9.6 10.3 10.9 11.6 12 12 12.1 13 14 14.2 13.8 14.6
14.5 14.6 14.5 11.6 7.7 5 4.3];
hold on, grid on
plot(ne,Me,'o'),plot(ne,Ge*12,'p')
ne1=ne(1:16);ne2=ne(16:20);
Me1=Me(1:16);Me2=Me(16:20);
Ge1=Ge(1:16);Ge2=Ge(16:20);
a=polyfit(ne1,Me1,2);
b=polyfit(ne2,Me2,1);
c=polyfit(ne1,Ge1,2);
d=polyfit(ne2,Ge2,1);
ne3=roots([a(1),a(2)-b(1),a(3)-b(2)]); neH1=ne3(2);
ne4=roots([c(1),c(2)-d(1),c(3)-d(2)]); neH2=ne4(2);
ne11=linspace(ne(1),neH1,100);
ne12=linspace(neH1,ne(20),100);
ne21=linspace(ne(1),neH2,100);
ne22=linspace(neH2,ne(20),100);
plot(ne11,Me1),plot(ne12,Me2)
plot(ne21,Ge1*12),plot(ne22,Ge2*12)
Me1=polyval(a,ne11);
Me2=polyval(b,ne12);
Ge1=polyval(c,ne21);
Ge2=polyval(d,ne22);
Ne1= Me1.*ne11*pi/30/736;
ge1= Ge1*1000./Ne1;
Ne2= Me2.*ne12*pi/30/736;
ge2= Ge2*1000./Ne2;
plot(ne11,Ne1*4),plot(ne11,ge1/3)
plot(ne12,Ne2*4),plot([neH1 neH1],[0 330],'-.')
plot([ne12(100) ne12(100)],[0 330],'-.')
plot([ne11(1) ne11(1)],[0 330],'-.')
plot(ne12(1:85),(ge2(1:85))/3)
MeH=max(Me2), NeH=max(Ne1),GeH=max(Ge1), ge=max(ge2)
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*4(ml)')
gtext('Me(Nm)'),gtext('Ge.12(kg/h)'),gtext('ge/3(g/ml.h)')
2. Duong dac tinh do truot
% xay dung duong dac tinh truot
D=[0;5;8;15;18;22;24;32;38;52;75;100];
21
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
Pm=[0;400;750;1100;1200;1400;1450;1600;1650;1750;1800;1811]
;
plot(Pm,D,'o')
grid on , hold on
ylabel(' Do truot D%');
xlabel('Luc keo Pm (kG)');
k=1.0015;
a=max(Pm); c= k*a
X=log(c-Pm);
i= polyfit(X,D,1)
A=i(1);
C=i(2);
B=exp(C/A);
disp('ham hoi quy tim duoc la')
D1=A*log(B)+ A*log(c-Pm);
plot(Pm,D1)
3. Dac tinh keo ly thuyet
Me=[0 51 112 190 239 241 252 255 257 258 268 282 290 301
303 317 319 330 335 329];
Me=Me/10;
ne=[2441 2404 2383 2322 2281 2241 2200 2139 2037 2078 1956
1833 1630 1520 1630 1377 1304 1214 1084 998];
Ge=[4.3 5 7.7 11.6 14.5 14.6 14.5 14.6 14.2 13.8 14 13 12.1
12 12 11.6 10.9 10.3 9.6 8.7];
ne1=ne(1:5);ne2=ne(5:20);
Me1=Me(1:5);Me2=Me(5:20);
Ge1=Ge(1:5);Ge2=Ge(5:20);
a=polyfit(Me1,ne1,1);
b=polyfit(Me2,ne2,2);
c=polyfit(Me1,Ge1,1);
d=polyfit(Me2,Ge2,2);
Me3=roots([b(1),b(2)-a(1),b(3)-a(2)]); MeH1=Me3(1);
Me4=roots([d(1),d(2)-c(1),d(3)-c(2)]); MeH2=Me4(1);
Me11=linspace(Me(1),MeH1,100);
Me12=linspace(MeH1,Me(20),100);
Me21=linspace(Me(1),MeH2,100);
Me22=linspace(MeH2,Me(20),100);
ne1=polyval(a,Me11);
ne2=polyval(b,Me12);
Ge1=polyval(c,Me21);
Ge2=polyval(d,Me22);
figure(1), hold on , grid on
plot(Me,ne,'o'),plot(Me,Ge*100,'p')
plot(Me11,ne1),plot(Me12,ne2)
plot(Me21,Ge1*100),plot(Me22,Ge2*100)
Ne1= ne1.*Me11*pi/30*10/736;
ge1= Ge1*1000./Ne1;
Ne2= ne2.*Me12*pi/30*10/736;
22
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
ge2= Ge2*1000./Ne2;
plot(Me11,Ne1*35),plot(Me11(5:100),ge1(5:100)*2)
plot(Me12,Ne2*35),plot([MeH1 MeH1],[0 Ne2(1)*35],'-.')
plot([Me12(100) Me12(100)],[0 Ne2(1)*35],'-.')
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*35(ml)')
gtext('ne(vg/ph)'),gtext('Ge.100(kg/h)'),gtext('ge.2(g/ml.h
)')
figure(2), hold on, grid on
P=[0 400 750 1100 1200 1400 1450 1600 1650 1750 1800 1811];
D=[0 5 8 15 18 22 24 32 38 52 75 100];
plot(P,D,'o') , k=1.0015;
B=k*max(P); x=log(B-P);y=polyfit(x,D,1);
D1=polyval(y,x); plot(P,D1)
h=0.18; bc=0.25; ko=70000;
f=0.07; G=3500; rk=0.72; nm=0.85;
figure(3), hold on, grid on %DO THI VAN TOC THUC TE
for i= [57.43 49.06 39.94 ]
for P=0:1811
Me=(f*G+P)*rk/i/nm;
D=y(1)*log(B-P)+y(2);
if Me<=MeH1
ne=polyval(a,Me);
elseif (Me>MeH1) & (Me<=33.5)
ne=polyval(b,Me);
else break
end
v=0.377*rk*ne./i*(1-D/100);
plot(P,v)
end
end
ylabel('v(Km/h)')
gtext('5'),gtext('6'),gtext('7')
figure(4), hold on, grid on
for i= [57.43 49.06 39.94 ]
for P=0:1811
%DO THI CHI PHI NHIEN LIEU
Me=(f*G+P)*rk/i/nm;
D=y(1)*log(B-P)+y(2);
if Me<=MeH2
Ge=polyval(c,Me);
elseif Me>MeH2 & Me<=33.5
Ge=polyval(d,Me);
else break
end
23
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
plot(P,Ge)
end
end
for i= [57.43 49.06 39.94]
for P=0:1811
Me=(f*G+P)*rk/i/nm;
D=y(1)*log(B-P)+y(2);
if Me<=MeH1
ne=polyval(a,Me);
elseif Me>MeH1 & Me<=33.5
ne=polyval(b,Me);
else break
end
if Me<=MeH2
Ge=polyval(c,Me);
elseif Me>MeH2 & Me<=33.5
Ge=polyval(d,Me);
else break
end
v=0.377*rk*ne./i*(1-D/100);
Nm=P*v/270;
ge=Ge./Nm*1000;
if ge<400
plot(P,ge/50)
end
end
end
xlabel('Luc keo Pm(kG)'),ylabel('Ge(kg/h)')
gtext('Ge5'),gtext('Ge6'),gtext('Ge7')
gtext('ge5'),gtext('ge6'),gtext('ge7')
gtext('ge(g/ml.h)')
figure(5), hold on, grid on
SUAT
%DO THI CONG SUAT VA HIEU
plot(P,D1),
for i= [57.43 49.06 39.94]
for P=0:0.5:1811
Me=(f*G+P)*rk/i/nm;
D=y(1)*log(B-P)+y(2);
nk=nm*(1-D/100)*P/(f*G+P);
if Me<=MeH1
ne=polyval(a,Me);
elseif (Me>MeH1) & (Me<=33.5)
ne=polyval(b,Me);
else break
end
v=0.377*rk*ne./i*(1-D/100);
Nm=P*v/270;
plot(P,Nm*2), plot(P,nk*80)
end
24
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
end
gtext('5'),gtext('6'),gtext('7'),gtext('8')
gtext('Ne*2(ml)'),gtext('D(%)'),gtext('Eta')
gtext('Eta*80(%)')
i=57.43; P=1260; % THONG SO TINH TOAN O SO TRUYEN 5
disp('Cac thong so can tinh la:')
D=y(1)*log(B-P)+y(2)
nk=nm*(1-D/100)*P/(f*G+P)
Me=(f*G+P)*rk/i/nm
Ge=polyval(c,Me)
ne=polyval(a,Me)
v=0.377*rk*ne./i*(1-D/100)
Nm=P*v/270
ge=Ge./Nm*1000
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nông Văn Vìn. Động lực học chuyển động ô tô máy kéo. Nhà xuất bản
Nông nghiệp, Hà Nội 2007.
2. Dương Mạnh Đức. Lý thuyết liên hợp máy. Nhà xuất bản Nông nghiệp.
Hà Nội, 2005.
25
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
MỤC LỤC
Lời nói đầu
Phần I
TÍNH TOÁN LỰC CẢN LIÊN HỢP MÁY
1.1. Khái quát các tính chất cơ lý của đất..............................................2
1.2. Tính toán lực cản liên hợp máy......................................................7
1.2.1. Khái niệm về liên hợp máy và phân loại.....................................7
1.2.2. Tính toán lực cản của liên hợp máy kéo......................................8
Phần II
XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH KÉO CỦA MÁY KÉO
2.1. Xây dựng đường đặc tính kéo của động cơ……………………...8
2.1.1. Đường đặc tính tốc độ………………………………………….8
2.1.2. Đường đặc tính tải trọng……………………………………....10
2.2. Xây dựng đường đặc tính trượt của máy kéo………………… ..11
2.3. Xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo………......13
Phần III
TÍNH TOÁN THÀNH LẬP LIÊN HỢP MÁY KÉO
3.1. Các yêu cầu tính toán lien hợp máy kéo………………………..18
3.2. Nội dung tính toán ............................…………………………...18
3.3. Kết quả tính toán thành lập một liên hợp máy cụ thể...................19
3.4. Phân tích đánh giá các chỉ tiêu của lien hợp máy đã thành lập…19
3.4.1. Giữa chế độ làm việc và chế độ định mức của máy kéo……...19
3.4.2. Hiệu suất kéo………………………………………………….20
Phần Matlap
Mục lục
26
.
Đồ án liên hợp máy
Phạm Duy Hanh CKĐL-K51
27
28 trang
26/09/2024
860
Bạn đang xem tài liệu "Đồ án Liên hợp máy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- do_an_lien_hop_may.pdf
