Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu dao động của liên hợp máy kéo Bông sen BS-20 với rơ mooc một trục vận chuyển gỗ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:65

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của luận văn nhằm nghiên cứu dao động của liên hợp máy kéo Bông sen BS-20 với rơ moóc một trục vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp làm cơ sở đề xuất giải pháp giảm thích ứng giá trị của chúng và cải tiến hợp lý thiết bị. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu dao động của liên hợp máy kéo Bông sen BS-20 với rơ mooc một trục vận chuyển gỗ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN VĂN DƯƠNG NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO BÔNG SEN-20 VỚI RƠ MOOC MỘT TRỤC VẬN CHUYỂN GỖ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN VĂN DƯƠNG NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO BÔNG SEN-20 VỚI RƠ MOOC MỘT TRỤC VẬN CHUYỂN GỖ Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và Thiết bị cơ giới hoá Nông Lâm nghiệp Mã số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Nguyễn Văn Bỉ Hà Nội, 2011
1 Mở đầu Ôtô, máy kéo bánh hơi là những thiết bị vận chuyển quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân, chúng cũng là những phương tiện chính để vận chuyển hàng hoá nói chung và lâm sản trong ngành lâm nghiệp hiện nay. Chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá khả năng và hiệu quả sử dụng các loại thiết bị này là sự an toàn trong quá trình chuyển động với năng suất hợp lý và được đặc trưng bằng tính ổn định thông qua dao động của chúng; các dao động này gây nên tải trọng động ảnh hưởng đáng kể đến quá trình lưu thông, gây rung sóc, hư hỏng các cụm chi tiết, giảm năng suất vận chuyển, mất an toàn và hại sức khoẻ cho người lái. Vì vậy việc nghiên cứu dao động của ôtô, máy kéo bánh bơm và rơ mooc đã và đang được các nhà khoa học quan tâm thích đáng trong nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và sử dụng. Từ các đặc trưng dao động, các nhà nghiên cứu có thể xác định được tải trọng động thông qua hệ số đọng lực học; là cơ sở để thiết kế các hệ thống phụ trợ như hệ thống treo, vỏ xe, rơ mooc; các thông số kỹ thuật và công nghệ của thiết bị đồng thời cũng là cơ sở xác lập phạm vi và khả năng sử dụng, thiết kế, cải tiến chúng một cách hợp lý. Hiện nay để góp phần công nghiệp hoá và hiện đại hoá nông thôn, ngành lâm nghiệp nước ta đang có chủ trương đẩy nhanh tiến độ áp dụng cơ giới hoá đưa tiến bộ khoa học kỹ thuật vào các khâu công việc nói chung và đặc biệt là công nghệ khai thác, vận chuyển gỗ và các lâm sản khác. Việc nghiên cứu xác định hệ số tải trọng động thông qua dao động của ôtô, máy kéo trong quá trình vận chuyển lâm sản cũng sẽ là một nội dung rất thiết thực có ý nghĩa khoa học. Mục tiêu nghiên cứu hệ số tải trọng động của ôtô, máy kéo là để xác định mức độ ảnh hưởng trực tiếp của các tham số công nghệ như tải trọng, vận tốc… đến phương tiện và hàng hoá đặc biệt là cho người điều khiển phương
2 tiện đó trong quá trình di chuyển trên đường; từ đó có giải pháp giảm thiểu sự cố do tải trọng động gây ra. Với những lý luận trên đây tác giả thực hiện đề tài: “Nghiên cứu dao động của liên hợp máy kéo Bông sen BS-20 với rơ mooc một trục vận chuyển gỗ”
3 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Khái quát về thiết bị vận xuất vận chuyển cự ly ngắn 1.1.1. Tình hình vận chuyển bằng máy kéo trên thế giới Hiện nay việc sử dụng máy kéo vào công việc vận chuyển đã trở thành phổ biến. ở các nước tiên tiến việc sử dụng máy kéo vào vận chuyển đã đạt ở mức độ cao; đặc biệt trong sản xuất nông nghiệp. Thí dụ ở Pháp: 90% công việc; Mỹ 35%; Tây Đức 75%; Liên Xô 60%. Như vậy vai trò của máy kéo trong vận chuyển là rất lớn [30] Theo các nhà nghiên cứu, việc sử dụng máy kéo vào công việc vận chuyển có nhiều đặc điểm khác với sử dụng ô tô, đó là: - Thực hiện các nguyên công vận chuyển liên quan một cách trực tiếp đến công việc tại hiện trường. - Sử dụng rơ moóc sau đầu máy kéo với vận tốc thấp, tính an toàn lái cao (V < 33 Km/h) - Nhiều kiểu máy kéo rất khác nhau về tính chất kéo (từ 2 - 60 KW); về phạm vi vận tốc (4-33 km/h). - Rơ moóc máy kéo rất khác nhau về công dụng cũng như về cấu tạo. Tuỳ theo công dụng vận chuyển, loại hàng hoá và chất lượng đường vận chuyển để thiết kế rơ moóc cho phù hợp.... Để đáp ứng các yêu cầu trên, ở các nước công nghiệp phát triển đã chế tạo và đưa vào sử dụng các loại máy kéo chuyên dùng cho vận xuất, vận chuyển lâm sản đó là: LKT 80 - Tiệp Khắc sản xuất, Volvo - Thuỵ Điển; Komatsu - Nhật Bản... Các máy kéo này có khả năng ổn định cao, công suất lớn. Tuy nhiên các loại máy này thường có cấu tạo phức tạp, giá thành cao, vốn đầu tư rất lớn, phụ tùng thay thế khó mua và nhiều tiền... Các loại máy
4 kéo này chỉ phù hợp cho những cơ sở lâm nghiệp quy mô lớn và thích ứng với các khu vực khai thác gỗ và lâm sản tập trung có khối lượng lớn, cự ly vận chuyển ngắn (
5 - Đối với máy kéo nói chung, máy kéo lớn nói riêng đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và được công bố [39],[44], [45], [40], [42] [2], [11], [6].... Các công trình nghiên cứu này thường là xây dựng cơ cở lý thuyết động lực học hoặc dạng các mô hình toán. Các công trình này là thành tựu to lớn cho phát triển lĩnh vực ô tô - máy kéo, làm cơ sở cho các cán bộ chuyên môn triển khai áp dụng. Tuy nhiên các công trình nghiên cứu tải trọng động của LHM khi vận chuyển gỗ chưa thấy công bố đặc biệt là LHM có rơ mooc một trục chở gỗ vùng đồi dốc chưa được đề cập. Nghiên cứu máy kéo nông nghiệp dùng trong lâm nghiệp: Ngoài máy kéo chuyên dùng trong lâm nghiệp các máy kéo thông thường được sử dụng trong một số khâu công việc của lâm nghiệp là máy kéo nông nghiệp [3], [4], [20], [8].... Các loại máy kéo này thường sử dụng để thực hiện tổng hợp các nguyên công cần thiết. Thực tế nếu sử dụng máy kéo loại này trong khâu vận xuất, vận chuyển lâm sản thì cần phải nghiên cứu cho phù hợp, đặc biệt nếu không nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng trước khi sử dụng sẽ không an toàn, kém hiệu quả, tuổi thọ của máy thiết bị sẽ giảm. Thành tựu nghiên cứu về cơ giới hoá lâm nghiệp thể hiện qua kết quả một số đề tài nghiên cứu, các báo cáo khoa học; các tác giả đều tiến hành nghiên cứu, thiết kế cải tiến các thiết bị chuyên dùng lắp trên máy kéo nông nghiệp dùng trong vận xuất, vận chuyển gỗ thể hiện trong một số đề tài tiêu biểu sau: - Thiết kế, chế tạo, thử nghiệm rơ moóc chuyên dùng được trang bị tời cáp để bốc dỡ vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng, động lực là máy kéo Zetor do Viện nghiên cứu Lâm nghiệp tiến hành. Tuy nhiên công trình này còn nặng về thiết kế, ít quan tâm tới các nhân tố ảnh hưởng động lực học ổn định hướng chuyển động của máy kéo; ý nghĩa thực tiễn chưa cao (chưa được áp dụng trong thực tiễn sản xuất).
6 - Đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước mã số KN03-04: “Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm sản xuất thiết bị vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển để khai thác vùng nguyên liệu giấy, vùng gỗ nhỏ rừng trồng” [3]. Trước yêu cầu về khai thác, vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng ở vùng nguyên liệu giấy, các tác giả đã đề xuất phương án thiết kế, chế tạo loại thiết bị vận xuất, vận chuyển trên máy kéo bánh hơi nông nghiệp nhập ngoại từ Liên Xô đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam, máy kéo MTZ50 với rơ moóc 1 trục có trang bị thiết bị tời cáp để gom và bốc gỗ. Thiết bị đã được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo khảo nghiệm và chuyển giao công nghệ áp dụng bước đầu vào sản xuất và kết quả có tính khả quan. Đây là công trình có cơ sở khoa học và thực tiễn. Tuy nhiên công trình phần nào còn được nghiên cứu tiếp để hoàn thiện thông qua các tác động biến đổi tải trọng trên rơ moóc, các thông số ảnh hưởng khác... tác dụng trên máy kéo ảnh hưởng đến động lực học của LHM trong điều kiện vận chuyển gỗ vùng đồi núi Việt Nam cho phù hợp. + Đề tài trọng điểm cấp Nhà nước mã số KC 07-26: “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và hệ thống thiết bị cơ giới hoá các khâu làm đất, trồng, chăm sóc rừng trồng và khai thác gỗ” [20]. Đề tài đã được Bộ khoa học nghiệm thu năm 2006. Một trong những kết quả của đề tài là nghiên cứu thành công việc thiết kế, cải tiến máy kéo nông nghiệp (Shibaura) phục vụ cho một số công việc lâm nghiệp, làm việc trên vùng đồi dốc; đặc biệt là sử dụng máy kéo trong cơ giới hoá các khâu làm đất, vận xuất, vận chuyển gỗ. Tuy nhiên đề tài này đi sâu vào nghiên cứu thiết kế cải tiến ra sản phẩm khoa học, chưa quan tâm nghiên cứu về an toàn chuyển động, đặc biệt là hệ số động lực học của LHM khi vận chuyển lâm sản do chất lượng đường xấu gây ra. Để có cơ sở khoa học cho việc đề xuất những phương án vận chuyển có lợi nhất, sử dụng máy kéo hợp lý có hiệu quả và an toàn, chúng tôi tiến hành nghiên cứu hệ số động lực học của LHM ở các chế độ tải trọng, vận tốc, gia tốc thay đổi nhằm đưa ra một số giải pháp hợp lý theo điều kiện an toàn, kỹ thuật cho cả người
7 lái, thiết bị và hàng hoá khi vận chuyển, góp phần hoàn thiện kết cấu và nâng cao chất lượng làm việc Qua nghiên cứu tài liệu, tìm hiểu một loạt các công trình nghiên cứu ở trên, về điều kiện vận chuyển lâm sản vùng đồi núi Việt nam, tác giả đưa ra một số kết luận sau: Trên thế giới việc sử dụng máy kéo trong công tác vận chuyển gỗ chiếm tỷ lệ cao, mang lại hiệu quả kinh tế xã hội, đang được sử dụng rộng đặc biệt là ở các nước phát triển (máy kéo vạn năng). Vấn đề cơ giới hoá lâm nghiệp ở Việt Nam còn nhiều hạn chế cần phải đầu tư nghiên cứu thoả đáng góp phần công nghiệp hoá nông thôn hiện tại và trong tương lai. Máy kéo cỡ nhỏ, vốn đầu tư nhỏ, thích hợp với điều kiện địa hình và kinh tế nông thôn miền núi [8], [20] phù hợp với tính năng sử dụng phục vụ cho khu vực hàng hoá phân tán; khối lượng trung bình. Việc đầu tư nghiên cứu loại máy kéo này là cần thiết góp phần hoàn thiện kết cấu và tăng khả năng sử dụng có hiệu quả trong điều kiện sản xuất lâm nghiệp. 1.2. Khái quát về nghiên cứu dao động của ô tô, máy kéo Khi ô tô, máy kéo chuyển động trên đường không bằng phẳng thường chịu những tải trọng dao động do mấp mô mặt đường sinh ra. Những dao động này ảnh hưởng xấu đến hoạt động của người lái, hàng hoá và thiết bị. Theo thống kê cho thấy, khi phương tiện vận tải chạy trên đường xấu ghồ ghề, so với cùng loại chạy trên đường tốt bằng phẳng thì vận tốc trung bình giảm 40 - 50%. Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của dao động ô tô tới cơ thể con người đều đi tới kết luận là nếu con người phải chịu đựng lâu trong môi trường dao động của ô tô sẽ mắc các bệnh về thần kinh và não. Vì vậy tính êm dịu chuyển động là một trong những chỉ tiêu quan trọng của xe. [2] Những vấn đề nêu trên cho thấy, nghiên cứu dao động ô tô không chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn rất cao.
8 1.2.1. Nghiên cứu dao động của ô tô máy kéo trên thế giới Việc nghiên cứu dao động ô tô - máy kéo bắt đầu rất sớm, ngay cả khi chúng còn rất đơn giản. Một trong những tác giả với nhiều đóng góp có thể kể đến là Mitschke, Schiehlen. Năm 1970 Mitschke đã tập trung vào tác phẩm nổi tiếng "Dynamik der Kraftfahrzeuge" tập hợp tất cả các công trình nghiên cứu trước đó, bao gồm 200 trích dẫn. Nội dung chính là dao động xe con, mô hình là mô hình 1/4 và được xem xét ở các yếu tố kết cấu có ảnh hưởng đến dao động và tối ưu hệ treo. Sau đó, tác giả đề cập chỉ tiêu đánh giá dao động ôtô. Những năm sau này, 1980, Schiehlen trình bày phương pháp hệ nhiều vật. Ông đã sử dụng sự trợ giúp của máy tính để nghiên cứu sâu hơn về hệ thống treo, bánh xe; tuy nhiên các nghiên cứu đó vẫn tập trung chủ yếu vào xe con. Năm 1973 Barski I.B [42] nghiên cứu Động lực học máy kéo. Tác giả đã nghiên cứu đầy đủ động lực học của máy kéo bánh hơi, máy kéo bánh xích và độ êm dịu chuyển động của máy kéo. Năm 1983 Dobrưnhin Iu.A [50] nghiên cứu động lực học thẳng đứng của máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ trong chặt chăm sóc. Năm 1987 Zucov A.V [49] đã nghiên cứu những vấn đề dao động của máy kéo lâm nghiệp. Năm 1992 Kozmin S.F [48] đã nghiên cứu quá trình dao động thẳng đứng của máy kéo bánh hơi lâm nghiệp cỡ 6 kN. Năm 1995 Alêchxăngđrôp [39] đã nghiên cứu dao động của máy kéo và các thiết bị nâng dùng trong khai thác, bốc dỡ vận chuyển gỗ. Đây là một công trình có ý nghĩa thực tiễn cao; được ứng dụng trong đào tạo, nghiên cứu khoa học và thực tiễn sản xuất. Trong công trình [36], Muller đã đưa ra mô hình không gian mô tả tất cả các loại dao động của máy kéo bánh hơi, tác giả đã bỏ qua các tác động của tải trọng kéo và các yếu tố ảnh hưởng khác. Theo tác giả, một máy kéo có thể có 7 bậc tự do: dao động thẳng đứng, dao động xoay quanh trục ngang, dao động dọc, dao động xoay quanh trục dọc và dao động liên kết xoay quanh trục cân bằng.
9 Tác giả Volgel [37] đã nghiên cứu tính chất động lực học của liên hợp máy cày, khi lực kéo và tải trọng thẳng đứng dao động có kể đến tính đàn hồi, cả của hệ truyền lực và bánh xe. Công trình cho phép đánh giá một cách khái quát tác động của các yếu tố ảnh hưởng tới dao động của máy khi cày đất, tuy nhiên chưa có thực nghiệm để chứng minh các giả thiết đưa ra. Trong công trình của Wendebon [38] bằng lý thuyết và thực nghiệm, tác giả đã xây dựng mô hình nghiên cứu tính chất động lực học của dao động thẳng đứng máy kéo, tác giả không quan tâm đến chuyển động quay và các chuyển động khác. Do vậy công trình này chưa đánh giá và thể hiện được đầy đủ các tính chất động lực học của máy cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển động của máy kéo nói riêng và liên hợp máy nói chung. Ngày nay trên thế giới các nghiên cứu về dao động của ô tô đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể. Dao động ô tô được nghiên cứu trong tổng thể hệ thống “Đường-Xe-Người”. Để nghiên cứu riêng biệt và tổng thể mối quan hệ vừa nêu, các hãng sản xuất ô tô và các cơ quan chuyên môn hàng đầu trên thế giới đã thiết lập các phòng thí nghiệm, xây dựng các khu thử nghiệm để nghiên cứu dao động của ô tô, trong đó có kể đến biên dạng thực tế của mặt đường và khả năng của con người chịu tác động của dao động. Việc nghiên cứu hệ thống tổng thể theo mô hình “Đường-Xe-Người” được chia thành 3 hướng: - Nghiên cứu về biên dạng mặt đường (nguồn gây ra dao động). - Nghiên cứu hệ dao động ô tô (hệ thống treo khi ôtô chuyển động trên đường phức tạp...). - Nghiên cứu tâm sinh lý của con người và sự an toàn hàng hoá, thiết bị. 1.2.2. Nghiên cứu dao động của ô tô máy kéo ở Việt Nam Mức độ an toàn và ổn định của ôtô, máy kéo bánh bơm không chỉ được đánh giá thông qua khả năng chống lật, chống trượt, khả năng điều khiển lái, quá trình phanh mà còn thể hiện qua độ êm hay sự dao động của chuyển động. Hiện tượng dao động khi ôtô máy kéo chuyển động trên đường đặc biệt
10 là với chất lượng đường xấu có ảnh hưởng rất lớn đến tính ổn định của xe, nó biểu hiện qua: trạng thái sức khoẻ của người điều khiển phương tiện, độ bền của các cụm chi tiết, chất lượng hàng hoá, chi phí nhiên liệu… hay nói khác đi nó có ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và hiệu quả làm việc của phương tiện. Nghiên cứu dao động của ôtô, máy kéo bánh hơi đã được nhiều tác giả quan tâm và có rất nhiều kết quả nghiên cứu ở hầu hết các dạng dao động, trong số đó dao động thẳng đứng giữa khung xe với mặt đường là chủ yếu [2],[11], Việc nghiên cứu dao động của khung xe được mô hình bằng hệ cơ học tương đương có 2 bậc tự do với các liên kết đàn hồi có độ cứng thay đổi như hình 1.1 hoặc hình 1.2. Hình 1.1: Sơ đồ dao động tương đương của ôtô, máy kéo 4 bánh v B1 T A B’ φ ’A1 MZ Z2 z1 A B c2z2 c1z1 a b L Hình 1.2: Sơ đồ dao động đơn giản của ôtô, máy kéo 4 bánh
11 Phương trình vi phân dao động thẳng đứng lập được có dạng [2]:  ab   2  c1L2 Z1  2 2 . Z 2  .Z1  0  b M (  2  b2 )  ab   2  c2 L2 Z 2  2 2 . Z1  .Z2  0  a M ( 2  a2 ) Từ hệ phương trình (1.1) ta thấy rằng dao động của ôtô thông qua 2 điểm A, B tương ứng với dao động của các khối lượng được treo phân ra cầu trước, cầu sau có ảnh hưởng lẫn nhau nghĩa là trong quá trình chuyển động khi cầu trước gặp mấp mô hay chướng ngại vật dao động xuất hiện ở cầu trước cũng sẽ gây ra dao động ở cầu sau và ngược lại. ảnh hưởng dao động qua lại của 2 cầu xe được đặc trưng bằng hệ số liên kết . ab  f 2 ab  f 2 1  2 ; 2  2 (1.2)  b 2   a2 Trong (1.2) nếu: 1 = 2 = 0 các cầu có dao động độc lập với nhau (trường hợp này rất hiếm khi xảy ra), thường 1  2 1  2 : các cầu có dao động ảnh hưởng lẫn nhau 1  2  0  2  0  ta có  2 = ab. ; : hệ số ảnh hưởng đến dao động nằm trong khoảng 0,8  1,2 Tần số dao động riêng của các khối lượng được treo phân ra cầu trước và cầu sau được tính như sau: c1L2 c2 L2 1  2 ; 2  2 (1.3) M (  2  b2 ) M (  2  a2 ) 1: tần số dao động đặc trưng cho dao động của khối lượng được treo tại điểm A khi điểm B cố định. 2: tần số dao động đặc trưng cho dao động của khối lượng được treo tại điểm B khi điểm A cố định. : Bán kính quán tính của khối lượng được treo đối với trục Y đi qua trọng tâm T
12 Từ 1.3 và 1.2 thay vào 1.1 ta có: z1  1 z2  12 z1  0 (1.4) z2  2 z1  22 z2  0 Nghiệm tổng quát của (1.4) đã xác định được như sau: Z 1  A. sin 1 t  B. sin  2 t Z 2  C. sin 1 t  D. sin  2 t 1, 2: tần số dao động liên kết; A, B, C, D: hằng số Trên đây là cơ sở lý thuyết để nghiên cứu ảnh hưởng dao động của ôtô, máy kéo bánh hơi 4 bánh (chưa kể đến kích động của mấp mô mặt đường gây ra khi xe chuyển động, chưa kể đến khối lượng không được treo, bỏ qua lực cản của các bộ phận cản)[2]. Hiện nay khi nghiên cứu dao động có tác giả đã nghiên cứu dao động của máy kéo có kể đến đặc trưng phi tuyến của các phần tử đàn hồi [17]. Cụ thể tác giả đã nghiên cứu dao động của ôtô máy kéo bánh hơi khi chịu lực kích động mấp mô mặt đường [8], [17], [27].Tác giả đã nghiên cứu dao động ngẫu nhiên theo hướng bài toán tổng hợp hệ thống cho cầu trước, cầu sau và ghế ngồi nhằm xác định các thông số tối ưu của hệ thống, đã xác định được hàm mục tiêu là hạn chế tới mức thấp nhất xác suất mất liên kết giữa bánh xe với mặt đường, đã xác định gia tốc dao động cực đại của ghế ngồi, hệ số cản lăn của bộ phận treo ghế… làm cơ sở thiết kế, cải tiến ghế ngồi phù hợp với yêu cầu chạy êm của xe. Tuy nhiên nếu nghiên cứu dao động ngẫu nhiên của máy kéo theo mô hình không gian phi tuyến với cả dao động xác định và dao động ngẫu nhiên sẽ đầy đủ hơn, chưa nghiên cứu tới dao động của máy kéo trong quá trình chuyển tiếp khi vận tốc chuyển động của máy kéo thay đổi. Khi nghiên cứu dao động tác giả chưa đề cập đến ảnh hưởng sự thay đổi lực cản, đặc biệt là chưa chú ý đến ảnh hưởng của điều kiện địa hình (vùng đồi núi).Vấn đề là khi máy kéo 4 bánh có kéo theo rơ mooc một trục thì dao động và ảnh hưởng của chúng như thế nào là nội dung cần nghiên cứu trong luận văn này.
13 Trong lâm nghiệp việc nghiên cứu dao động của ôtô máy kéo bánh hơi khi vận xuất, vận chuyển gỗ đã được một số tác giả thực hiện [25], [7 ], [1]…. Nhìn chung các tác giả đều tập trung giải quyết bài toán về dao động theo phương thẳng đứng của cơ hệ gồm máy kéo và rơ moóc (gỗ), chúng được liên kết bằng khớp bản lề (hình 1.3) H. 1-3a H. 1-3b H. 1-3c Hình 1.3: Sơ đồ tính toán dao động của máy kéo khi kéo gỗ a. Tải trọng gỗ phân tán (tập trung 5 khối lượng) [25]. b. Tải trọng gỗ tập trung [7]. c. Tính tải trọng gỗ theo độ thon thân cây [1].
14 Dao động thẳng đứng của cơ hệ được khảo sát khi ôtô máy kéo hoạt động trên đường gồ ghề (sự mấp mô mặt đường). Sự khác nhau trong các công trình đã công bố đó là một số tác giả khi nghiên cứu giả thiết sự mấp mô mặt đường theo quy luật điều hoà [7], [1], … ; một số tác động khác [25], [17] thì nghiên cứu dao động theo quy luật ngẫu nhiên. Với moóc [8], bó gỗ, gỗ được mô hình hoá thành các khối lượng phân tán [Vũ]- phân tán thành 5 khối lượng tập trung; vận xuất theo bó [7]; theo cây [1], khối lượng thu gọn [39]. Từ mô hình tính toán trong từng trường hợp, bằng các phương pháp toán học các tác giả đã xác định được các phương trình vi phân thể hiện sự dao động. Khảo sát các hệ phương trình vi phân đó của cơ hệ các tác giả đều khẳng định ảnh hưởng của sự mấp mô mặt đường đến các đặc trưng động lực học của máy kéo, sự an toàn của thiết bị, hàng hoá và người điều khiển; từ đó làm cơ sở xác định một số thông số kết cấu, cải tiến, hoàn thiện góp phần nâng cao năng lực và an toàn máy khi sử dụng. Rất nhiều công trình nghiên cứu về dao động của ô tô, máy kéo bánh hơi ở Việt Nam, tuỳ theo mục tiêu đề ra để nghiên cứu ảnh hưởng do dao động. Việc nghiên cứu hệ số động lực học (tải trọng động) cho LHM cũng là một trong những nội dung quan trọng cần nghiên cứu. Những kết quả nghiên cứu đó có ý nghĩa lớn cho việc thiết kế cải tiến và chọn ra chế độ sử dụng hợp lý cho ô tô, máy kéo. Đường vận chuyển gỗ, lâm sản là loại đường nhánh và đường cấp III, hoạt động của máy kéo phần nhiều trên đường đất, vòng, có độ dốc. Với loại hàng hoá là gỗ rừng trồng, khối lượng phân tán, cự ly vận chuyển ngắn (5-15 km). Việc chọn, sử dụng máy kéo cỡ nhỏ cải tiến, áp dụng vào công tác vận chuyển gỗ là phù hợp. Cần nghiên cứu đến tác động của tải trọng động gây ra cho LHM khi vận chuyển làm cơ sở cho thiết kế, tính toán, cải tiến hoàn thiện thiết bị và có giải pháp giảm thiểu tác động do ngoại cảnh gây ra, góp phần đảm bảo an toàn, nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị.
15 Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu dao động của liên hợp máy kéo Bông sen BS-20 với rơ moóc một trục vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp làm cơ sở đề xuất giải pháp giảm thích ứng giá trị của chúng và cải tiến hợp lý thiết bị. 2.2. Đối tượng nghiên cứu. - Đối tượng nghiên cứu là liên hợp máy kéo nông nghiệp BS-20 có rơ moóc một trục chở gỗ RMH 3000. 2.2.1. Đặc trưng kỹ thuật Bảng 2.1 : Các thông số chính của máy kéo BS-20. TT Các thông số Đơn vị Giá trị ĐỘNG CƠ 1 Loại động cơ: -- D.50 2 Công suất Kw 18-32 3 Số vòng quay danh nghĩa v/ph 1000 4 Số vòng quay khi mômen cực đại v/ph 1600 5 Nhiên liệu --- Gart MÁY KÉO 6 Chiều dài cơ sở mm 1440 7 Chiều rộng mm 1205 8 Chiều cao đến ống xả mm 2065 9 Chiều cao không tính ống xả mm 1370 10 Chiều cao gầm mm 450 11 Tâm 2 bánh mm 2360 12 Bề rộng cầu trước mm 1200
16 13 B rộng cầu sau mm 1300 14 Bán kính quay vòng tối thiểu m 3.6 15 Trọng lượng: Cấu tạo kg 1060 16 Trọng lượng sử dụng kg 1150 17 Trọng lượng phụ kg 90 18 Tọa độ trọng tâm: -Dọc (so với cầu sau & cầu trước) mm 525/915 -Ngang (lệch trái) mm 10 - cao mm 783 19 Bánh lốp trước:- số hiệu 6.2-20 -- -Tải trọng cho phép 2 bánh N 1100 20 Bánh lốp sau: - số hiệu 12,-38 -- -Tải trọng cho phép 2 bánh N 3600 RƠ MOOC MỘT TRỤC 21 Chiều dài thùng mooc (L0) mm 3060 22 Chiều rộng (B) mm 1780 23 Chiều cao (hm) mm 1320 24 Chiều dài đoạn nối móc mm 900 25 Trọng lượng (m3) không tải & tải 2t kg 1200/3200 26 Trọng tâm: - Dọc, cách trục bánh mooc (ao=l5) mm 700 Khi có tải 1 tấn (a1=l5) mm 460 Khi có tải 2 tấn (a2=l5) mm 370 - Đứng, (hg) không tải/tải 1t/ tải 2t mm - - - Khoảng cách l4 (không tải/tải 2t) mm 2394/2724 Các tham số động lực học của LHM được tiến hành trực tiếp thông qua thí nghiệm từ đó tính toán xác định các tham số cần thiết phục vụ cho khảo sát mô hình lý thuyết, hoặc theo phương pháp tra bảng (từ kết quả nghiên cứu của một số tác giả đã được công bố). Để có thông số trên trong luận văn này
17 chúng tôi sử dụng các số liệu kế thừa và tra bảng từ các tài liệu của Nga [8], [40], [41], [42], [44] . 2.2.2.Mô men quán tính (MMQT) đối với các trục OXYZ Xét cấu tạo của m/k Shibaurra 3000A và máy kéo BS-20, ta thấy chúng có kết cấu giống nhau, chỉ khác nhau về trọng lượng. Do đó có thể sử dụng phép biến đổi tỷ lệ giữa MMQT của 2 loại m/k này như sau: Từ J1x= m1ρ2 . J2x= m2 ρ2 Hay J2x= J1xm2/m1 (1) Trong đó: J1x, J2x – m2qt của đối vớị trục ox của shibaura 3000A [8] và của máy kéo BS-20 (bảng 1.1). Thay các số liệu từ bảng các thông số kỹ thuật của 2 loại máy kéo nói trên vào (1) ta có : Bảng 2.2: Mô men quán tính đối với các trục của m/k BS-20. MMQT Shibaurra 3000A BS-20 Rơmooc 1 trục m (kg) 1477 1150 1200 Jix (kgm2) 84 84 -- (cầu trước m/k) Jx ( kgm2) 305 237.5 218 Jy (kgm2) 911 709.3 1040 Jz (kgm2) 1492 1161.7 1050 Ghi chú: m1=232kg; d=1,2m. m1=230kg; Trục trước Jix=84(kgm2) d=1,2(m), (tháo riêng tính Jx=84(kgm2) được) 2.2.3.Độ cứng các bánh lốp. Độ cứng của các bánh lốp được lấy theo số liệu của các tác giả nghiên cứu thông qua thực nghiệm. Cụ thể: độ cứng của các bánh lốp rơ mooc theo số liệu đã công bố của TS.Phạm Minh Đức [8], độ cứng của các bánh lốp máy