Luận án Tiến sĩ Kĩ thuật cơ khí: Nghiên cứu động lực học của hệ thống truyền động thuỷ lực - cơ khí trên liên hợp máy xúc lật

Chia sẻ: Dopamine Grabbi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:153

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài nghiên cứu nhằm xây dựng mô hình động lực học, khảo sát ảnh hưởng của một số thông số kết cấu và điều kiện sử dụng cho hệ thống truyền động kết hợp thuỷ lực – cơ khí của LHM xúc lật, mở rộng phạm vi hoạt động và nâng cao hiệu suất khai thác sử dụng các loại máy kéo hiện có trong các hoạt động sản xuất nông lâm nghiệp của Việt Nam. Mời các bạn tham khảo nội dung đề tài!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kĩ thuật cơ khí: Nghiên cứu động lực học của hệ thống truyền động thuỷ lực - cơ khí trên liên hợp máy xúc lật

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐẶNG ĐỨC THUẬN NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC - CƠ KHÍ TRÊN LIÊN HỢP MÁY XÚC LẬT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2021
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐẶNG ĐỨC THUẬN NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC - CƠ KHÍ TRÊN LIÊN HỢP MÁY XÚC LẬT Ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 9520103 Người hướng dẫn khoa học: TS. Bùi Việt Đức PGS.TS. Nguyễn Ngọc Quế HÀ NỘI - 2021
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày… tháng … năm 2021 Tác giả luận án Đặng Đức Thuận i
LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới tập thể Thầy hướng dẫn: TS. Bùi Việt Đức, PGS.TS. Nguyễn Ngọc Quế đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Động lực, Khoa Cơ điện - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án./. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày ... tháng … năm 2021. Nghiên cứu sinh Đặng Đức Thuận ii
MỤC LỤC Trang Lời cam đoan ................................................................................................................ i Lời cảm ơn ................................................................................................................... ii Mục lục ........................................................................................................................ iii Danh mục chữ viết tắt ................................................................................................ vi Danh mục các kí hiệu ................................................................................................ vii Danh mục bảng........................................................................................................... xi Danh mục hình .......................................................................................................... xii Trích yếu luận án ...................................................................................................... xv Thesis abstract ......................................................................................................... xvii Phần 1. Mở đầu ........................................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................... 2 1.3. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................ 3 1.4. Những đóng góp mới của đề tài .............................................................................. 3 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................ 3 Phần 2. Tổng quan ...................................................................................................... 5 2.1. Tổng quan về hệ thống truyền động ....................................................................... 5 2.1.1. Các loại hệ thống truyền động ................................................................................ 5 2.1.2. So sánh các loại truyền động ................................................................................ 11 2.2. Các tính năng cơ bản của máy kéo và xe chuyên dụng ........................................ 13 2.2.1. Tính năng kinh tế kỹ thuật của máy kéo ............................................................... 13 2.2.2. Phân tích ưu nhược điểm của truyền động cơ khí phân cấp và truyền động vô cấp hay bán vô cấp trên quan điểm tính năng kéo của máy kéo ........................................... 16 2.3. Các tính chất cơ bản của bộ truyền động thủy tĩnh............................................... 17 2.4. Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước ................................................... 19 2.4.1. Các công trình nghiên cứu ngoài nước ................................................................. 19 2.4.2. Các nghiên cứu trong nước ................................................................................... 26 2.5. Đề xuất hướng nghiên cứu của luận án................................................................. 30 2.5.1. Phân tích lựa chọn hệ thống truyền động bán vô cấp ........................................... 30 iii
2.5.2. Nguyên lý cải tiến hệ thống truyền động thủy lực - cơ khí cho máy kéo với truyền động cơ khí ..................................................................................................................... 30 2.6. Kết luận phần 2 ..................................................................................................... 32 Phần 3. Phương pháp nghiên cứu............................................................................ 35 3.1. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................................. 35 3.2. Thời gian nghiên cứu ............................................................................................ 35 3.3. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................... 35 3.4. Nội dung nghiên cứu............................................................................................. 36 3.5. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 36 3.5.1. Phương pháp mô hình hóa và mô phỏng ................................................................ 36 3.5.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ................................................................... 38 3.6. Cơ sở lý thuyết của phương pháp nghiên cứu ...................................................... 40 3.6.1. Đặc tính môi chất truyền động .............................................................................. 40 3.6.2. Cấu trúc mạch truyền động và điều khiển thủy lực .............................................. 45 3.7. Kết luận phần 3 ..................................................................................................... 53 Phần 4. Kết quả và thảo luận ................................................................................... 54 4.1. Lựa chọn mô hình nghiên cứu .............................................................................. 54 4.1.1. Mô hình liên hợp máy thực hiện xúc vật liệu ....................................................... 54 4.1.2. Mô hình liên hợp máy vận chuyển khối vật liệu bằng gầu xúc ............................ 56 4.1.3. Mô hình liên hợp máy vận chuyển bằng rơ mooc ................................................ 57 4.2. Xây dựng mô hình truyền động của máy kéo ....................................................... 58 4.2.1. Sơ đồ tổng thể của hệ thống truyền động máy kéo ............................................... 58 4.2.2. Mô hình động cơ diesel......................................................................................... 60 4.2.3. Mô hình truyền động thuỷ lực .............................................................................. 63 4.2.4. Mô hình bánh xe chủ động ................................................................................... 68 4.2.5. Mô hình bộ phận công tác xúc lật ......................................................................... 70 4.2.6. Hệ phương trình vi phân chuyển động của liên hợp máy xúc lật ......................... 72 4.3. Xây dựng mô hình mô phỏng ............................................................................... 74 4.3.1. Lựa chọn các mục tiêu nghiên cứu mô hình và các tham số đầu vào ................... 74 4.3.2. Mô hình mô phỏng Matlab-Simulink ................................................................... 76 4.4. Kết quả khảo sát mô hình ..................................................................................... 79 iv
4.4.1. Phân tích sự tương quan giữa các đặc tính của các thông số khảo sát trong hệ thống truyền động của máy kéo ...................................................................................... 79 4.4.2. Khảo sát ảnh hưởng van xả áp .............................................................................. 82 4.4.3. Khảo sát thay đổi mức ga động cơ ........................................................................ 82 4.4.4. Khảo sát thay đổi góc nghiêng đĩa điều khiển lưu lượng bơm ............................. 84 4.4.5. Ảnh hưởng của thay đổi số truyền ........................................................................ 85 4.4.6. Khảo sát trạng thái hoạt động của liên hợp máy khi làm việc .............................. 86 4.5. Đề xuất phương án cải thiện tính năng phanh liên hợp máy khi xuống dốc......... 88 4.5.1. Mô hình phanh xe bằng van tiết lưu ..................................................................... 88 4.5.2. Kết quả khảo sát .................................................................................................... 90 4.6. Chiến lược điều khiển tỷ số truyền vô cấp của hệ thống truyền động theo tải trọng kéo của máy kéo ............................................................................................................. 93 4.6.1. Lựa chọn phương án điều khiển tỷ số truyền động của hệ thống ......................... 93 4.6.2. Một số kết quả khảo sát ........................................................................................ 96 4.7. Nghiên cứu thực nghiệm ..................................................................................... 101 4.7.1. Đối tượng, mục đích, điều kiện nghiên cứu và các thông số cần đo .................. 101 4.7.2. Tổ chức thí nghiệm ............................................................................................. 108 4.7.3. Thí nghiệm đối chứng đánh giá độ chính xác của mô hình mô phỏng ............... 111 Phần 5. Kết luận và kiến nghị ................................................................................ 118 5.1. Kết luận ............................................................................................................... 118 5.2. Đề nghị ................................................................................................................ 119 Danh mục các công trình công bố có liên quan đến luận án ............................... 120 Tài liệu tham khảo .................................................................................................. 121 Phụ lục...................................................................................................................... 125 v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt BMM: Bộ biến mô HTTĐ: Hệ thống truyền động HSPNCS: Hộp số phân nhánh công suất LHM: Liên hợp máy (máy kéo và bộ phận công tác) MK&XCD: Máy kéo và xe chuyên dụng TĐTL: Truyền động thủy lực TĐTT: Truyền động thủy tĩnh vi
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU Ký hiệu Tên gọi Đơn vị 𝑎 Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau máy [m] 𝛽 Hệ số nén của chất lỏng [m2/N] 𝛽𝑉 Hệ số nén thể tích của chất lỏng [m2/N] 𝛽𝑡 Hệ số giãn nở nhiệt của chất lỏng 𝑐 Khoảng cách từ cầu sau đến điểm móc rơ mooc [m] 𝐶𝑡đ Độ cứng tương đương [Nm/rad] 𝐶𝐻 Độ cứng thủy lực của hệ chuyển động quay [Nm/rad] 𝐷 Thể tích riêng của động cơ thủy lực [cm3/vòng] 𝐷𝑚 Hệ số kết cấu động cơ thủy lực [cm3/rad] 𝑑𝑝 Lượng thay đổi áp suất của chất lỏng [N/m2] 𝑑𝑉 Lượng thay đổi thể tích chất lỏng [m3] 𝛿 Độ trượt của máy kéo 𝛿𝑥 Độ trượt quay của bánh xe chủ động 𝛾 Trọng lượng riêng của chất lỏng [N/m3] 𝑓 Hệ số ma sát 𝑔𝑒 Chi phí nhiên liệu riêng của động cơ [g/kW.h] 𝑔𝑇 Chi phí nhiên liệu riêng của máy kéo [g/kW.h] 𝐺 Trọng lượng máy kéo [N] 𝐺𝑔𝑎𝑢 Tọng lượng gầu (bao gồm cả vật liệu) [N] 𝐺𝑔𝑎𝑢0 Trọng lượng chế tạo gầu xúc [N] 𝐺𝑇 Chi phí nhiên liệu giờ [kG/h] ℎ𝑔 Chiều cao trọng tâm máy kéo [m] ℎ𝑚 Chiều cao điểm móc rơ mooc [m] 𝑖 Tỉ số truyền hệ thống truyền động 𝑖𝑐 Tỷ số truyền của truyền động cuối 𝑖𝐻 Tỷ số truyền hộp số cơ khí 𝑖0 Tỷ số truyền của truyền động chính 𝑖1 Tỷ số truyền từ động cơ diesel đến bơm vii
Ký hiệu Tên gọi Đơn vị 𝐽 Mô men quán tính [kg.m2] 𝐽𝑒 Mô men quán tính của động cơ đốt trong [kg.m2] 𝐽𝑘 Mô men quán tính của bánh xe chủ động [kg.m2] Mô men quán tính khối lượng quy về trục mô 𝐽𝑀 [kg.m2] tơ thủy lực Mô men quán tính khối lượng quy về trục bơm 𝐽𝑝 [kg.m2] thủy lực 𝐾 Mô đun đàn hồi của chất lỏng [N/m2] 𝑘∝ Mức xoay góc nghiêng của đĩa điều khiển bơm [%] 𝐾𝑏𝑧 Hệ số lưu lượng van xả áp [m5/(N.s)] 𝑘𝑔𝑎 Mức ga động cơ [%] 𝑘𝑀 Hệ số ma sát cản nhớt của mô tơ thủy lực [Nm.s] 𝑘𝑙𝑒 Hệ số rò rỉ của bơm 𝑘𝑃 Hệ số ma sát cản nhớt của bơm [Nm.s] 𝐿 Chiều dài cơ sở của máy kéo [m] Khoảng cách từ trọng tâm hình học của trọng 𝐿𝑔𝑎𝑢0 tâm gầu đến cầu trước máy kéo khi gầu hạ [m] xuống nền 𝑀𝐶𝐸 Mô men cản trục bơm lên động cơ diesel [Nm] 𝑀𝐶𝐻 Mô men cản từ cầu sau lên hộp số cơ khí [Nm] 𝑀𝐶𝑇 Mô men cản hộp số lên trục mô tơ thuỷ lực [Nm] 𝑀𝑒 Mô men quay của động cơ diesel [Nm] 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 Mô men quay cực đại [Nm] 𝑀𝑒𝑁 Mô men quay danh nghĩa [Nm] 𝑀𝑘 Mô men quay của bánh xe chủ động [Nm] 𝑚 Khối lượng máy kéo [kg] 𝜇 Độ nhớt động lực học của chất lỏng [N.s/m2] 𝑛𝑒 Tốc độ quay động cơ diesel [vòng/ph] 𝑛𝑒𝐻 Tốc độ quay danh nghĩa [vòng/ph] 𝑛𝑒𝑀 Tốc độ quay khi mô men cực đại [vòng/ph] viii
Ký hiệu Tên gọi Đơn vị 𝑛𝑒𝑚𝑎𝑥 Tốc độ quay cực đại [vòng/ph] 𝑛𝑒𝑚𝑖𝑛 Tốc độ quay ổn định nhỏ nhất [vòng/ph] 𝑁𝑒𝐻 Công suất danh nghĩa của động cơ [Hp] 𝑛𝐻 Tốc độ quay trục thứ cấp hộp số cơ khí [vòng/ph] 𝑛𝑘 Tốc độ quay của bánh xe chủ động [vòng/ph] 𝑛𝑘𝑝 Tốc độ quay bánh xe chủ động bên phải [vòng/ph] 𝑛𝑘𝑡 Tốc độ quay bánh xe chủ động bên trái [vòng/ph] 𝑛𝑚 Tốc độ quay của mô tơ thủy lực [vòng/ph] 𝑛𝑃 Tốc độ quay của bơm thủy lực [vòng/ph] 𝜂𝛿 Hiệu suất mất mát công suất do trượt 𝜂𝑚ℎ𝑀 Hiệu suất thủy – cơ khí của mô tơ thủy lực 𝜂𝑚ℎ𝑃 Hiệu suất thủy – cơ khí của bơm 𝜂𝑃 Hiệu suất bơm thủy lực 𝜂𝑉𝑃 Hiệu suất thể tích của bơm 𝜗 Độ nhớt động học của chất lỏng [cm2/s] 𝜔𝑘 Tốc độ quay trục bơm thủy lực [rad/s] 𝑃𝐶𝑇 Lực cản máy công tác [N] 𝑃𝑘 Lực kéo tiếp tuyến của máy kéo [N] Phản lực tiếp tuyến bánh xe bên phải và bên 𝑃𝐾𝑝 , 𝑃𝐾𝑡 [N] trái 𝑃𝑚 Lực kéo (hoặc đẩy) ở mooc máy kéo [N] 𝑝 Áp suất của dầu thủy lực [bar] 𝑝𝑎 Áp suất khí quyển [N/m2] 𝑝𝐴𝑚𝑎𝑥 Áp suất cực đại [bar] 𝑝𝐴𝑚𝑖𝑛 Áp suất cực tiểu [bar] 𝑝𝑍 Áp suất mở van xả áp [bar] 𝜑𝑥 Hệ số bám dọc của bánh xe chủ động 𝑄𝑀 Lưu lượng cửa mô tơ thủy lực [m3/s] 𝑄𝑃 Lưu lượng của bơm thủy lực [m3/s] 𝑄𝑉 Lưu lượng trả về qua van áp suất [m3/s] ix
Ký hiệu Tên gọi Đơn vị 𝜌 Khối lượng riêng của chất lỏng [kg/m3] 𝑟𝑘 Bán kính của bánh xe chủ động [m] Hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào loại chất lỏng thủy 𝜏 lực 𝑣 Vận tốc của máy kéo [m/s] 𝑉 Thể tích ban đầu của chất lỏng [m3] 𝑉𝐴 Dung tích bình tích áp [lit] 𝑉𝑔𝑎𝑢0 Dung tích gầu xúc lật [m3] 𝑉𝑀𝑚𝑎𝑥 Thể tích riêng của mô tơ [m3/vòng] 𝑉𝑃𝑚𝑎𝑥 Thể tích riêng của bơm [m3/vòng] Phản lực pháp tuyến lên bánh xe cầu trước và 𝑍1 , 𝑍2 [N] cầu sau x
DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1. Các chỉ số đánh giá các loại truyền động ........................................................... 11 4.1. Số liệu tham khảo các hệ số c1, c2, c3 của máy xúc ........................................... 69 4.2. Các thông số kỹ thuật sử dụng trong mô phỏng động lực học liên hợp máy xúc74 4.3. Kết quả kiểm chứng mô hình lý thuyết so với thực nghiệm ............................. 116 xi
DANH MỤC HÌNH TT Tên hình Trang 2.1. Sơ đồ truyền động cơ khí trên ô tô, máy kéo và xe chuyên dụng .................... 5 2.2. Sơ đồ kết cấu hộp số vô cấp kiểu bộ truyền đai ............................................... 6 2.3. Sơ đồ nguyên lý hai dạng truyền động thuỷ lực cơ bản ................................... 8 2.4. Truyền động thủy tĩnh cho bộ phận di động .................................................... 9 2.5. Sơ đồ truyền động thủy lực thủy tĩnh dạng mạch hở và mạch kín .................. 9 2.6. Hệ thống truyền động hybrid ......................................................................... 10 2.7. Đường đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo.................................................... 15 2.8. Các phương án liên kết bơm với mô tơ thủy lực............................................ 18 2.9. Hệ thống truyền động thuỷ cơ dùng bộ truyền thuỷ động ............................. 20 2.10. Hệ thống truyền động thủy tĩnh cho bộ phận di động .................................... 22 2.11. Bộ truyền động di động máy ủi D39-EX ....................................................... 23 2.12. Sơ đồ truyền động cho xe hai cầu chủ động .................................................. 24 2.13. Mô hình thực nghiệm hệ thống truyền động thủy lực .................................... 25 2.14. Hộp số thủy lực - cơ khí cải tiến .................................................................... 25 2.15. Hệ thống truyền động bán vô cấp dùng bộ truyền đai .................................... 28 2.16. Sơ đồ hộp số phân nhánh công suất cấu hình SRO......................................... 29 2.17. Mô hình máy kéo cơ sở và máy kéo cải tiến .................................................... 31 2.18. Mô hình máy kéo liên hợp bộ phận xúc lật ...................................................... 32 3.1. Quá trình nghiên cứu bằng phương pháp mô phỏng......................................... 38 3.2. Mô hình xác định độ cứng tương đương của động cơ thủy lực ..................... 43 3.3. Mô hình dao động của hệ thủy lực chuyển động quay ................................... 43 3.4. Mạch thủy lực có RL- C ................................................................................. 44 3.5. Mô hình nghiên cứu quy luật thay đổi áp suất ................................................ 45 3.6. Mạch thủy lực dạng hở .................................................................................. 46 3.7. Mô hình bơm với mạch nguồn thủy lực kín.................................................... 47 3.8. Mô hình động cơ thủy lực ............................................................................... 48 3.9. Mô hình tải trọng quán tính đàn hồi của chuyển động quay ........................... 48 3.10. Mạch thủy lực điều khiển bằng van tiết lưu ..................................................... 49 3.11. Đặc tính tải và điều khiển van tiết lưu ............................................................. 49 xii
3.12. Hiệu suất truyền động thủy lực sử dụng van tiết lưu ...................................... 50 3.13. Mô hình động lực học bánh xe......................................................................... 52 4.1. Sơ đồ các lực tác dụng lên liên hợp máy khi xúc vật liệu.............................. 55 4.2. Mô hình xác định toạ độ trọng tâm liên hợp máy khi vận chuyển vật liệu bằng gầu xúc ........................................................................................................................ 56 4.3. Mô hình liên hợp máy xúc vận chuyển bằng rơ moóc một trục ..................... 57 4.4. Sơ đồ hệ thống truyền động của liên hợp máy................................................ 59 4.5. Đường đặc tính ngoài của động cơ YM-3T84 ................................................ 61 4.6. Đặc tính cục bộ của động cơ diesel ................................................................. 62 4.7. Sơ đồ truyền động thuỷ lực ............................................................................. 63 4.8. Các trạng thái làm việc của bình tích áp kiểu màng ....................................... 66 4.9. Mô hình bánh xe chủ động .............................................................................. 68 4.10. Đặc tính bám của bánh xe chủ động ............................................................... 69 4.11. Mô hình xúc đất cát trên nền xi măng .............................................................. 70 4.12. Đặc tính lực cản Pxuc(t) khi xúc cát trên nền xi măng ...................................... 71 4.13. Một số phương án khảo sát lực cản xúc đất cát ............................................... 71 4.14. Mô hình Simulink mô phỏng động lực học liên hợp máy xúc lật................... 78 4.15. Đồ thị tương quan giữa các đặc tính của hệ thống truyền động thuỷ lực trên liên hợp máy xúc ......................................................................................................... 80 4.16. Ảnh hưởng van xả áp ....................................................................................... 81 4.17. Diễn biến các thông số động lực học khi điều khiển mức ga .......................... 83 4.18. Điều khiển đĩa nghiêng của bơm ..................................................................... 84 4.19. Điều khiển số truyền làm việc.......................................................................... 86 4.20. Liên hợp máy thực hiện công việc xúc nạp tải ................................................ 87 4.21. Mô hình phanh hãm xe bằng van tiết lưu......................................................... 88 4.22. Sơ đồ kết cấu và nguyên tắc làm việc của van tiết lưu .................................... 89 4.23. Ảnh hưởng tốc độ đóng van tới vận tốc chuyển động của xe .......................... 91 4.24. Ảnh hưởng của van áp suất .............................................................................. 91 4.25. Ảnh hưởng của mức độ đóng van tiết lưu ........................................................ 92 4.26. Đặc tính kéo của bánh xe chủ động ................................................................. 94 4.27. Điều khiển tỷ số truyền thuỷ lực theo tải trọng kéo của máy kéo .................... 97 xiii
4.28. Ảnh hưởng tỷ số truyền của hộp số cơ khí đến khoảng lực kéo có thể điều khiển được vô cấp tỷ số truyền thuỷ lực ..................................................................... 98 4.29. Điều khiển đĩa nghiêng của bơm theo lực kéo ................................................. 99 4.30. Sơ đồ hệ thống thử nghiệm động cơ qua trục trích công suất ........................ 103 4.31. Thực nghiệm xác định lực bám của liên hợp máy xúc lật ............................. 104 4.32. Ảnh màn hình đo lực bám trên nền đất nông nghiệp và trên đường ............. 104 4.33. Thực nghiệm xác định lực cản lăn của liên hợp máy xúc lật ......................... 105 4.34. Thực nghiệm xác định lực cản của liên hợp máy xúc lật ............................... 105 4.35. Kết quả đặc tính thực nghiệm lực cản liên hợp máy...................................... 105 4.36. Cảm biến lưu lượng, áp suất và số vòng quay ............................................... 106 4.37. Sơ đồ liên kết các thiết bị đo .......................................................................... 107 4.38. Bộ khuếch đại và bộ gom dữ liệu NI DAS-USB6009 ................................... 108 4.39. Sơ đồ vị trí lắp đặt cảm biến trên liên hợp máy ............................................. 108 4.40. Thí nghiệm thay đổi lực kéo của liên hợp máy .............................................. 109 4.41. Worksheet đo trên phần mềm DasyLab ......................................................... 109 4.42. Kết quả thí nghiệm xác định lực kéo của máy kéo ........................................ 110 4.43. Thí nghiệm liên hợp máy di chuyển trên đường mấp mô .............................. 111 4.44. Kết quả thí nghiệm khi liên hợp máy di chuyển trên đường mấp mô............ 111 4.45. Đặc tính hệ thống truyền động khi lực cản thay đổi ..................................... 115 xiv
TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Đặng Đức Thuận Tên luận án: Nghiên cứu động lực học của hệ thống truyền động thuỷ lực - cơ khí trên liên hợp máy xúc lật. Ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số: 9 52 01 03 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Ứng dụng phát triển hệ thống truyền động thuỷ lực - cơ khí cho các loại máy kéo nông nghiệp đang sử dụng hộp số cơ khí, nhằm cải thiện tính năng, mở rộng phạm vi hoạt động và nâng cao hiệu suất khai thác sử dụng các loại máy kéo hiện có trong các hoạt động sản xuất nông lâm nghiệp của Việt Nam. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết: Xây dựng mô hình động lực học hệ thống truyền động kết hợp thủy lực cơ khí trên máy tự hành, khảo sát phân tích đánh giá tính năng làm việc của hệ thống máy khi chịu tác động của các yêu tố kết cấu và điều kiện sử dụng. Nghiên cứu thực nghiệm: Thiết kế và chế tạo mô hình liên hợp máy kéo - xúc lật có sử dụng hệ thống truyền động kết hợp thuỷ lực - cơ khí, mô hình được sử dụng trong các thí nghiệm xác định thông số cho mô hình mô phỏng và kiểm chứng các kết quả tính toán khảo sát. Kết quả chính và kết luận Trên cơ sở một máy kéo 4 bánh sử dụng hộp số cơ khí phân cấp, luận án đã đã thiết kế và chế tạo được mô hình thí nghiệm động lực học hệ thống truyền động bán vô cấp kết hợp thủy lực - cơ khí trên máy kéo, mô hình có tính cơ động cao, phù hợp để thực hiện thí nghiệm với máy công tác xúc lật trong các điều kiện làm việc thực tế. Máy kéo với hệ thống truyền động kết hợp thủy lực - cơ khí có sự cải thiện rõ rệt về tính năng, cho phép thay đổi tỷ số truyền linh hoạt trong phạm vi rộng, giúp cho động cơ làm việc ổn định trên điểm làm việc lựa chọn trong khi tải trọng ngoài biến động lớn, kết cấu hệ thống truyền động đơn giản hơn với hộp số cơ khí có hai số truyền và không cần li hợp. Các kết quả khảo sát mô hình động lực học hệ thống máy trong các trường hợp khởi hành, phanh dốc, xúc nạp tải..vv, xv
cho thấy hệ thống máy làm việc ổn định, an toàn, đảm bảo quá trình làm việc liên tục không xảy ra quá tải làm động cơ ngừng hoạt động. Đề xuất các giải pháp điều khiển lưu lượng dầu thủy lưc trong thiết kế bộ phận phanh hãm bằng van tiết lưu cho máy tự hành trang bị hộp số thủy lực, sử dụng để hạn chế tốc độ di chuyển của liên hợp máy khi xuống dốc và điều khiển lưu lượng bơm thủy lực phù hợp với sự thay đổi tải trọng, ổn định hoạt động của động cơ trong vùng hiệu suất làm việc cao. Truyền động thủy lực với bơm thủy lực điều khiển lưu lượng tích hợp trong mạch truyền động thủy lực cơ bản có thể ứng dụng tốt cho các loại máy kéo công suất trung bình (> 30 Hp) hiện có tại Việt Nam. Cải tiến hoặc chế tạo hộp số mới với chi phí đầu tư thấp, phù hợp với diều kiện sử dụng cũng như công nghệ chế tạo máy của Việt Nam. xvi
THESIS ABSTRACT PhD candidate: Dang Duc Thuan Thesis title: Research on the dynamics of the hydraulic transmission system on the tractor – wheel loader complex. Major: Mechanical engineering Code: 9 52 01 03 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives Application of developing hydraulic - mechanical transmission systems for agricultural tractors using mechanical gearboxes, form a scientific basis for the improvement of the tractor's power transmission system from the transmission system using a mechanical gearbox to a hydraulic - mechanical combined transmission system to improve the performance and expand the range of operation and improve the exploitation efficiency and use of existing tractors in agricultural and forestry production activities in Vietnam. Materials and Methods Theoretical research: Building dynamic models of transmission system combined with mechanical hydraulic on self-propelled machines, surveying the model and analyzing and evaluating the working performance of the machine system when affected by structural factors and usage conditions. Experimental study: Designing and manufacturing a tractor-excavator combination model using hydraulic-mechanical transmission system. The model is used in the experiments to determine parameters for the simulation model and verify the survey calculation results.. Main findings and conclusions On the basis of a 4-wheel tractor using a decentralized mechanical gearbox, the thesis has designed and manufactured a dynamic test model of semi-infinite hydraulic - mechanical transmission system on the tractor. The model is highly maneuverable, suitable for carrying out experiments with the wheel loader under real-world working conditions. Tractor with hydraulic-mechanical power transmission system has a marked improvement in performance, allowing flexible transmission ratio change in a wide range, helping the engine to work stably on the xvii
working point. the powertrain structure is simpler, with a mechanical transmission with two gears and no clutch required. The survey results of the machine system dynamics model in the cases of departure, ramp braking, loading, etc., show that the machine system works stably, safely, ensuring inter-working process. Continuity does not occur overload causes the engine to stop working. Proposing solutions for hydraulic oil flow control in brake valve design for self-propelled machines equipped with hydraulic gearboxes, used to limit the movement speed of the machine complex when downhill and oil pump flow control suitable for the load change, stabilizing the engine operation in the high performance area. Hydraulic drive with flow control hydraulic pump integrated in the basic hydraulic transmission circuit can be used well for medium capacity tractors (> 30 Hp) available in Vietnam. Improving or manufacturing a new gearbox with low investment costs, in accordance with the conditions of use as well as the machine manufacturing technology of Vietnam. xviii