Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Những cơ sở khoa học của việc áp dụng xe tải xích cao su MST-600 vào vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm xác định được khả năng kéo bám, ổn định và quay vòng của xe tải xích cao su MST - 600 trong vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. Đưa ra những khuyến cáo về sử dụng xe tải xích cao su MST - 600 trong vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. 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: Những cơ sở khoa học của việc áp dụng xe tải xích cao su MST-600 vào vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --------------------- DƯƠNG VĂN CƯỜNG NHỮNG CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC ÁP DỤNG XE TẢI XÍCH CAO SU MST- 600 VÀO VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2010
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --------------------- DƯƠNG VĂN CƯỜNG NHỮNG CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC ÁP DỤNG XE TẢI XÍCH CAO SU MST- 600 VÀO VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA NÔNG - LÂM NGHIỆP Mã số: 60. 52. 14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. NGUYỄN NHẬT CHIÊU Hà Nội, 2010
1 MỞ ĐẦU Trong ngành khai thác gỗ ở nước ta hiện nay, khâu vận chuyển gỗ từ nơi khai thác ra kho bãi ven đường quốc lộ được thực hiện chủ yếu nhờ các loại máy kéo kéo rơ moóc một trục, những thiết bị tự chế như xe công nông và các loại xe vận tải khác. Những loại phương tiện trên khi làm việc trên đường lâm nghiệp có khả năng kéo, bám, ổn định thấp, dẫn đến ảnh hưởng tới an toàn của người và thiết bị, năng suất không cao, hiệu quả kinh tế thấp. Chính vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng phương tiện phù hợp trong vận chuyển gỗ, lâm sản cần được quan tâm. Trong thời gian vừa qua đề tài cấp nhà nước mã số KC 07.26 do trường Đại học Lâm nghiệp thực hiện, nghiên cứu chế tạo rơ moóc một trục chủ động lắp sau máy kéo shibaura nâng cao được khả năng bám nhưng khả năng ổn còn hạn chế. Hiện nay, thị trường nước ta xuất hiện loại xe tải xích cao su MST - 600 của Nhật Bản, với những ưu điểm vượt trội như: Kết cấu nhỏ gọn, khả năng quay vòng tốt, di chuyển linh hoạt, đặc biệt là loại xe này có thể có sức bám và tính ổn định cao nên di chuyển được trên địa hình đường rừng phức tạp, độ dốc lớn. Ngoài ra xe MST - 600 còn có thùng xe tự đổ được dẫn động bằng hệ thống thuỷ lực rất thuận tiện cho công tác bốc dỡ, vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. Để có cơ sở khoa học đưa xe tải xích cao su MST - 600 vào hoạt động vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp Việt Nam, hiện tại chưa có nghiên cứu về khả năng kéo, bám ổn định, quay vòng của xe tải xích cao su MST - 600. Để giải quyết vấn đề tồn tại trên tôi tiến hành thực hiện nghiên cứu đề tài: “Những cơ sở khoa học của việc áp dụng xe tải xích cao su MST – 600 vào vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp”
2 Mục tiêu của đề tài: Xác định được khả năng kéo bám, ổn định và quay vòng của xe tải xích cao su MST - 600 trong vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. Đưa ra những khuyến cáo về sử dụng xe tải xích cao su MST - 600 trong vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Đối tượng nghiên cứu của đề tài là xe tải xích cao su MST - 600 được sản xuất từ Nhật Bản, vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp. Ý nghĩa khoa học của đề tài: Xác định khả năng kéo, bám, ổn định, quay vòng của xe tải xích cao su MST - 600 khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Kết quả nghiên cứu của đề tài làm căn cứ cho việc sử dụng xe tải xích cao su MST - 600 vào vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ Vận chuyển gỗ từ bãi tập trung trong rừng tới nơi tiêu thụ, nơi chế biến nào đó có thể thực hiện bằng đường ô tô, đường sắt, đường thủy. 1.1.1. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ trên thế giới Hiện nay trên thế giới vận chuyển gỗ lâm sản chủ yếu bằng đường ô tô vì vận chuyển theo hình thức này khá cơ động và gía thành vận chuyển tương đối thấp so với hình thức vận chuyển khác. Hình thức vận chuyển bằng đường sắt, đường thủy chỉ được thực hiện tại những nơi có gần hệ thống sông suối, gần đường sắt công cộng. Một số nước tiên tiến đã và đang sử dụng ô tô vận chuyển gỗ và lâm sản, các loại như: Xe tải 3 trục với rơ moóc 3 trục có tải trọng chuyến tương đối lớn đạt 35 - 40 m3. Xe tải 3 trục với rơ moóc 2 trục có tải trọng chuyến 30 - 35 m3 có mặt sàn của moóc phẳng khi sử dụng cho vận chuyển gỗ ngắn, mặt sàn làm bằng khung thép với các cột trống hai bên. Xe tải hai trục đơn loại này hiện nay trên thế giới sử dụng khá phổ biến cho vận chuyển gỗ rừng trồng ngắn, cắt khúc có tải trọng chuyến từ 10 - 15 m3. Phổ biến ở các nước phát triển như Mỹ, Canada... có sử dụng xe tải hai trục đơn, ba trục đơn những loại xe này thường được trang bị một gía đỡ phụ một trục có bánh. Để vận chuyển gỗ dài một đầu gỗ được cố định trên giá đỡ phụ còn đầu kia cố định chặt trên xe tải, để xe di chuyển cơ động khi không tải thì giá đỡ phụ được thiết kế cơ cấu có thể nâng đặt trên sàn xe hoặc gập vào khung bằng thép đặc biệt ở phía sau xe. Những năm 1980 - 1995, Thụy Điển là một trong những nước sản xuất nhiều loại phương tiện bốc dỡ, vận chuyển gỗ đặc trưng nhất là hãng Volvo
4 với đủ các chủng loại. Ngoài ra còn có hãng Allrouder và Hinght - HFT (Mỹ), hãng Arbro – lift (Canada). Tại các nước Đông Âu trong thời điểm thập kỷ 90 sử dụng rất phổ biến các phương tiện tự bốc dỡ và vận chuyển gỗ cự ly trung bình, như: FMG 910 LOKOMO, PONSSE.S.15, FISKARS F70S, F900Z, F1200 (Phần Lan), FMV 350-84 (Thụy Điển). Tại Châu Á như Myanma, Indonesia, Nhật Bản sử dụng chủ yếu loại PRAMI-TRAC của (Nhật Bản), các thiết bị trên có công suất 35 - 145 kW trọng tải từ 6 - 15 tấn, có ưu điểm tính năng việt dã cao, làm việc được trong điều kiện địa hình cũng như thời tiết khắc nghiệt. Trong vận chuyển gỗ cự ly dài trên thế giới sử dụng rất nhiều các loại xe kéo rơ moóc, xe vận tải chuyên dụng. Các loại xe này có công suất từ 100 - 240 mã lực, lực kéo lớn, cấu tạo gồm một đầu kéo và rơ moóc chở hàng dùng để vận chuyển gỗ lớn rừng tự nhiên, gỗ nguyên cây, gỗ nhỏ rừng trồng cắt khúc trên các tuyến đường lớn, đường nhánh. Các loại xe này có rất nhiều nước sản xuất và sử dụng như hãng Bell 2WD, 4WD, T25 (Austraylia), Nissan TZA 52 (Nhật Bản), Scania L80, L81, L85, L110, LB81, LB86 (Thụy Điển), Maz 509A, Kpaz 255 (Liên Xô cũ), Praga V3S, S5T (Tiệp)... Phương tiện vận tải thủy chủ yếu gồm các loại bè, mảng, ca nô, xà lan... Hiện nay trên thế giới rất ít sử dụng, hầu như là không sử dụng nữa do nhiều nhược điểm như tốc độ chậm, không chủ động do phụ thuộc vào thiên nhiên, luồng lạch sông ngòi. Gỗ, lâm sản vận chuyển bị ảnh hưởng nhiều không đảm bảo chất lượng trong môi trường nước, khó chế biến. Nói chung trên thế giới với những nước tiên tiến việc khai thác vận chuyển lâm sản được quy hoạch trên quy mô lớn, tập trung, thiết bị khai thác vận chuyển hiện đại, năng suất cao.
5 1.1.2. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ ở Việt Nam Việt Nam với số liệu thống kê năm 1990 thì ngành lâm nghiệp có giá trị tổng sản phẩm xã hội chiếm 3,5% cả nước, hàng năm ngành được nhà nước đầu tư xây dựng cơ bản với số vốn chiếm 6,6% vốn đầu tư trong cả nước. Mỗi năm ngành lâm nghiệp khai thác trung bình 1,2 triệu m 3 gỗ tròn và nhiều lâm sản khác. Ngành lâm nghiệp nước ta vào thời điểm này chủ yếu hoạt động theo hai thành phần chính là quốc doanh và ngoài quốc doanh [1]. Các đơn vị lâm nghiệp quốc doanh được thành lập sau năm 1954 tại miền Bắc phục vụ cho các kế hoạch xây dựng kinh tế và chiến tranh, khi giải phóng năm 1975 đến trước năm 1990 các cơ sở này hoạt động theo cơ chế bao cấp của khối các nước Xã hội chủ nghĩa [7]. Sản xuất lâm nghiệp cần có những máy móc thiết bị cần thiết, mà ngành cơ khí chế tạo của nước ta còn rất yếu, chỉ sản xuất được một số thiết bị chế biến gỗ chất lượng thấp, các loại máy móc thiết bị khai thác vận chuyển lâm sản phần lớn là nhập ngoại từ các nước xã hội chủ nghĩa. Đa số các máy móc thiết bị nhập ngoại đã qua sử dụng 10 năm như ô tô MA3 509 A... ở Miền Bắc có một số loại máy tư bản được nhập ngoại phục vụ vùng nguyên liệu giấy Bãi Bằng. Ở nước ta phương tiện vận chuyển gỗ lâm sản theo đường bộ gồm các loại ô tô và máy kéo bánh bơm. Các loại ô tô vận tải nhập từ Liên Xô và các nước xã hội chủ nghĩa như Praga S5T, V3S (Tiệp Khắc), Zil 130, Maz 5091, Kamaz 54112, Kraz 255, MTZ 82 (Liên Xô cũ). Trong đó loại Praga V3S được sử dụng rất rộng rãi trong vận chuyển gỗ và lâm sản. Xe có 3 cầu chủ động, tính cơ động cao, tải trọng trung bình, thích hợp với vận tải gỗ nhỏ ở phía Bắc và miền Trung.
6 Hình 1- 1. Máy kéo MTZ 82 kéo rơ moóc một trục chở gỗ Loại xe Maz 509A của Liên Xô cũ dùng vận chuyển gỗ dài và lớn, loại này nhập vào nước ta cuối năm 70 và đến nay vẫn còn hoạt động. Năm 1981 Viện Công nghiệp rừng kết hợp với Viện Snimê (Liên Xô cũ) khảo nghiệm trong sản xuất xe Maz 509 kéo rơ moóc TMZ-803 trong đề tài" Nghiên cứu dây chuyền khai thác hợp lý trên cơ sở thiết bị Liên xô" qua khảo nghiệm thấy rằng đây là loại phương tiện vận chuyển có nhiều ưu điểm hơn hẳn với nhiều loại ô tô vận chuyển trước đây. Đoàn xe có năng suất cao, tiết kiệm nhiên liệu, ổn định cao, thích hợp với địa bàn Tây Nguyên. Hình 1- 2. Xe Reo chở gỗ
7 Hiện nay ngoài các loại máy sử dụng đã nêu trên, các xí nghiệp sản xuất lâm nghiệp đã sử dụng các loại xe Reo 7 (hình 1-2) [7] và những cải tiến của xe Reo 7 (Mỹ), xe Bò Vàng (Pháp) để vận xuất, vận chuyển. Các loại xe này len lỏi trong rừng, dùng cáp gom gỗ kéo lên xe và chở về các bãi gỗ. Đối với địa hình bằng phẳng, loại xe trên vận xuất gỗ rất năng suất. Đồng thời người ta cũng dùng chúng để vận chuyển gỗ về các xí nghiệp chế biến. Đối với các nông hộ, trang trại người ta sử dụng chủ yếu là máy kéo nhỏ 2 bánh và ôtô nhỏ 4 bánh kèm theo rơmooc để vận chuyển, mỗi chuyến có khả năng kéo được 1 đến 3 tấn hàng. Các loại ôtô này liên hợp với các loại máy công tác khác có khả năng làm được nhiều việc trong sản xuất nông nghiệp. Vừa có khả năng làm đất, bơm tưới vừa có khả năng vận chuyển, xay xát... Do vậy, các hộ nông dân đã sử dụng chúng rất phổ biến. Đối với gỗ nhỏ rừng trồng vùng nguyên liệu giấy ở nước ta, phương tiện vận chuyển chủ yếu là các loại ôtô. Vận chuyển ở cự ly ngắn thường dùng xe Volvo, máy kéo shibaura kéo rơ moóc (hình 1 - 3). Hình 1- 3. Máy kéo Shibaura, lắp tay bốc thủy lưc, kéo rơ moóc chở gỗ
8 Đối với vận chuyển gỗ đường dài thì phổ biến nhất dùng ôtô với đầy đủ chủng loại hiện đại có công suất cao. 1.2. Tổng quan về khả năng kéo, bám và quay vòng của máy kéo xích Để đưa một loại máy kéo nào đó vào sản xuất ta cần nghiên cứu khả năng kéo, bám, ổn định và quay vòng. Khả năng kéo, bám và quay vòng của máy kéo trong quá trình chở gỗ trên đường phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Công suất động cơ, độ dốc, hệ số cản lăn, tải trọng ... Một trong những yếu tố ảnh hưởng quan trọng đến khả năng kéo, bám đó là lực công nghệ phát sinh tại móc nối giữa moóc và máy kéo tác dụng lên máy kéo. Tại điểm này máy kéo chịu các lực tác động từ rơ moóc tác động lên. Đó là lực cản kéo (Px) song song với phương chuyển động và phản lực tại móc (Pz) vuông góc với phương chuyển động. Các lực này phụ thuộc vào tải trọng của xe, lực Px , Pz làm thay đổi sự phân bố trọng lượng trên máy kéo, làm thay đổi phản lực pháp tuyến lên các bánh xe trước và sau, từ đó dẫn tới sự thay đổi về khả năng kéo, bám của máy kéo, đặc biệt có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng lái; trong nhiều trường hợp máy kéo có đủ khả năng kéo, bám nhưng không thỏa mãn điều kiện lái cũng không cho phép làm việc được. Việc nghiên cứu các thành phần lực này làm cơ sở tính toán một số phần tử kết cấu của rơ moóc, xác định được tải trọng hợp lý cho máy kéo khi vận chuyển trong điều kiện đường lâm nghiệp với độ dốc  100 , đường đất có hệ số ma sát khi vận chuyển f = 0,03 - 0,15; hệ số bám giữa bánh xe chủ động với mặt đường φ = 0,5  0,6 [5] 1.2.1. Tổng quan về khả năng kéo, bám của xe xích Xích là bộ phận của xe tiếp xúc với mặt đất để biến chuyển động quay của sao chủ động thành chuyển động thẳng của xe. Lực kéo tiếp tuyến là phản lực của đất tác dụng lên dải xích. Khi chuyển động dải xích tác dụng lên đất làm đất biến dạng và đất sẽ tác dụng
9 lên dải xích một lực ngược lại, theo chiều chuyển động của máy, đẩy máy về phía trước. Lực này gọi là lực kéo tiếp tuyến. Lực tác dụng của dải xích lên đất là do bánh xích chủ động (còn gọi là bánh sao chủ động) tạo ra [5]. Mômen từ bánh sao chủ động khi truyền xuống mặt đất thông qua dải xích phải chịu một lượng tổn thất do lực ma sát trong dải xích, lực quán tính của bánh sao và các khâu của dải xích. Phản lực thẳng đứng của đất tác dụng lên dải xích chủ yếu do trọng lượng máy kéo gây ra. Ngoài ra, lực này còn được tạo nên bởi lực kéo ở móc trong trường hợp phương lực kéo móc không song song với mặt địa hình máy kéo làm việc. Trong trường hợp máy kéo làm việc trên mặt phẳng nằm ngang và phương lực kéo ở móc song song với mặt phẳng địa hình thì tổng phản lực thẳng đứng của đất tác dụng lên xích cân bằng với trọng lượng của máy kéo. Lực kéo ở móc Pm là lực kéo moóc trong trường hợp máy kéo kéo moóc và lực kéo máy nông nghiệp trong trường hợp máy kéo làm việc với máy nông nông nghiệp. Lực cản lăn của máy kéo gồm lực cản lăn do chèn dập đất và lực cản do ma sát giữa các bánh xe đè với dải xích và ma sát do lực căng ban đầu gây ra ở các khâu xích. Tốc độ lý thuyết của chuyển động thẳng của xe xác định theo điều kiện quay đều của sao chủ động khi xích không bị trượt. Mặt khác, khi chuyển động không có hiện tượng trượt, đoạn đường mà xe đi được trong một vòng quay của sao chủ động bằng chu vi hình đa giác ngoại tiếp trên vòng tròn của sao chủ động có bánh kính rk (bán kính lý thuyết của sao chủ động) với chiều dài cạnh bằng chiều dài của mắt xích. Do lỗ chốt và chốt xích bị hao mòn nên chiều dài bước xích sẽ tăng dần và do đó bán kính lý thuyết của sao chủ động cũng tăng lên. Vì vậy, bán kính
10 lý thuyết của sao chủ động phải tính theo trị số trung bình của bước xích của tất cả các mắt xích. Sức bám của xích gồm hai thành phần: lực ma sát giữa các mắt xích với mặt đất, lực tì của các mấu bám với đất, trong đó lực tì của các mấu bám là chủ yếu. Do số lượng mấu bám rất lớn nên tổng số mặt tì của xích có khi tới 10.000 cm2. Vì mặt tì lớn như vậy nên lực ngang của xe chuyển cho đất qua mấu bám nhỏ, có khi chỉ bằng 8N/cm2. Nhờ áp lực chuyển cho đất nhỏ như vậy mà máy kéo xích có thể di chuyển được những nơi đất mềm, trong khi đó máy kéo bánh bơm và ôtô không thể qua được. Khi mấu bám bám vào đất và nén đất theo phương ngang thì từ phía đất sẽ có phản lực tác động lên mấu bám. Phản lực này tăng từ mấu bám đầu tiên bám vào đất đến mấu bám sau cùng, vì độ chặt của đất ở các mấu bám sau lớn hơn ở các mấu bám trước. Khi mấu bám sau cùng ra khỏi đất, các mấu bám còn lại phải chịu một một lực tải lớn hơn và lực ép của mấu bám lên đất tăng lên làm cho đất biến dạng nhiều hơn [10]. Nếu mấu bám đặt ở cuối mắt xích thì khi quay xung quang khớp (chốt xích) để ra khỏi đất, mấu bám không phá vỡ thành đất, nhưng khi chuyển động trên đất rắn, mấu bám khó bám vào đất. Nếu mấu bám đặt ở trước thì khi quay chung quanh chốt xích để ra khỏi đất, mấu bám phá vỡ thành đất làm cho đất bị biến dạng thêm và sức bám của xe giảm đi. Khi chuyển động trên đất mềm, đặt mấu bám phía sau mắt xích có lợi hơn. Để cho xích dễ bám vào đất, các nhánh xích phía trước và sau thường được nâng lên. Nâng xích lên còn có tác dụng làm cho xích dễ vượt các chướng ngại vật, giảm các va đập và lực tải cho xích. Nhưng nâng xích làm giảm chiều dài mặt tiếp xúc của xích với mặt đất do đó mà tăng áp lực của xích lên mặt đất. Ngoài ra nâng xích lên còn làm cho chuyển động của xích không đều [10].
11 1.2.2. Lý thuyết quay vòng của máy kéo xích Cơ cấu quay vòng sử dụng trong máy kéo xích hay xe tải xích cần phải thoả mãn tới mức tối đa các chỉ tiêu cơ bản sau: - Có lực kéo lớn ở dải xích quay nhanh và giảm tới mức tối thiểu tải trọng phụ lên động cơ khi quay vòng; - Giữ ổn định của máy kéo khi chuyển động thẳng; - Tổn thất bên trong của cơ cấu quay vòng là tối thiểu; - Có khả năng quay vòng với bán kính nhỏ; Để làm chức năng của một cơ cấu quay vòng máy kéo xích, người ta có thể sử dụng các loại cơ cấu sau: Vi sai đơn và vi sai kép, ly hợp chuyển hướng và hành tinh. Chuyển động của máy kéo bánh xích trên đường cong có thể coi như là sự phối hợp hai chuyển động: Chuyển động thẳng tịnh tiến và chuyển động quay xung quanh một điểm O (hình 1 - 4). Nếu ta gọi tốc độ chuyển động tịnh tiến là V thì tốc độ góc của chuyển động quay của xe chung quanh tâm điểm O bằng: V  [10] R V- là vận tốc chuyển động tịnh tiến của điểm giữa máy kéo, cách tâm quay một đoạn là R; Tốc độ chuyển động thẳng của xích ngoài bằng: Vn = ω (R+0,5B) = V(  R  0,5 B ) (1) [10] V R Tốc độ chuyển động thẳng của xích trong bằng: R  0,5B Vt = ω (R- 0,5B) = V( ) (2) [10] R Trong các công thức (1) và (2), B là khoảng cách giữa hai xích tính từ trục đối xứng dọc của các xích.
12 R Vn V Vt O2 O1 O x dx G 2Ldx Hình 1- 4. Sơ đồ phản lực ngang của mặt đất tác dụng lên xích khi máy kéo hoạt động trên đường vòng Trong khi quay xung quang tâm điểm O, ngoài chuyển động thẳng, các xích còn phải quay quanh các điểm O1 và O2 (tâm của mặt tiếp xúc của xích với mặt đất). Khi xích quay quanh các tâm quay của nó (hình 1- 4) xuất hiện những phản lực ngang của mặt đất lên xích theo chiều như hình vẽ. Những phản lực đó gồm lực ma sát, lực trượt của đất, lực cản nén của đất và lực cản do mấu bám đẩy đất. Do đó có thể nói rằng, hệ số cản µ của chuyển động khi quay xe phụ thuộc vào loại mặt đường, cấu tạo của xích và mấu bám, tốc độ và bán kính quay. Nếu chúng ta giả thiết rằng, trọng lượng G của xe phân bố đều cho hai xích và đều trên chiều dài L của xích thì lực cản ngang trên một đơn vị chiều µG dài xích bằng . Mômen cản khi quay một xích là tổng số mômen của lực 2L cản ở hai nửa xích tương ứng với tâm quay O1 và O2. Mômen cản của nửa xích bằng nhau về trị số và cùng chiều tác động [10].
13 Mômen cản của một xích bằng: L/2 µG µGL Ms1 = Ms2 = 2 0 2L xdx = 8 (3) [10] Tổng số mômen cản khi quay xe bằng: µGL M s  M s1  M s 2  [10] 4 Trong đó: G - Trọng lượng của xe; Ms1 - Mô men cản của xích phía trong; Ms2 - Mô men cản của xích phía ngoài; L - Chiều dài của xích; µ - Hệ số cản khi quay xe. Như vậy, để quay được xe cần phải có một mô men về trị số bằng mômen cản Ms. Mômen đó gọi là mômen quay xe. MS Pf2 Pf1 O2 O1 Pk2 Pk1 B Hình 1-5. Sơ đồ tác động của các lực và mômen lên máy kéo khi chuyển động trên đường vòng Trong quá trình chuyển động trên đường vòng có những lực sau đây tác động lên xích (hình1- 5): Lực cản của chuyển động thẳng Pf1 và Pf2, lực kéo tiếp tuyến Pk1 và Pk2, mômen cản Ms.
14 Để tính lực kéo Pk1 và Pk2 chúng ta lập phương trình cân bằng mômen của các lực tương ứng với các điểm 01 và 02: Pk1 B = Pf1 B - Ms (4) Pk2 B = Pf2 B + Ms Lực cản chuyển động thẳng Pf1 và Pf2 bằng nhau và bằng: fG Pf1 = Pf2 = [10] 2 Mômen dùng để quay xe do sự chênh lệch lực kéo tiếp tuyến sinh ra bằng: µGL (Pk2 - Pk1) B = = Ms (5) [10] 2 4 Theo công thức (5) tăng khoảng cách giữa hai xích, mômen quay sẽ tăng lên và có thể khắc phục được mômen cản lớn. Hệ thống phương trình (4) cho thấy rằng, khi quay xe, lực kéo ở xích ngoài tăng lên so với lực kéo khi chuyển động thẳng. Nhưng lực kéo đó phải không được lớn hơn lực bám của xích đó với mặt đất, nghĩa là: G Pk2 ≤ 2 Trong đó  là hệ số bám của xích với mặt đường. Dưới tác dụng của lực nói trên, tâm quay của các xích bị xê dịch so với điểm giữa xích.
15 ChiÒu quay A2 A1 2 L x L Plt B Hình 1- 6. Sơ đồ phản lực ngang của mặt đất tác dụng lên xích khi máy kéo hoạt động trên đường vòng có lực ly tâm tác động. Với lực tác dụng ly tâm, tâm quay của các xích di chuyển đi một đoạn Xo (hình 1- 6) ChiÒu quay Pf2 Pf1 O2 O1 2 2 L L x0 L A2 A1 2 L PmSin  PmCos Pm Hình 1-7. Sơ đồ phản lực ngang của mặt đất tác dụng lên xích khi máy kéo hoạt động trên đường vòng có lực kéo móc tác dụng.
16 Di chuyển tâm quay của các xích làm tăng thêm mômen cản khi quay xe. Thí dụ, khi quay xe mômen của các lực cản của đất tương ứng với tâm quay A1 và A2 (hình 1- 7). 1.3. Tổng quan về tính ổn định của ôtô máy kéo 1.3.1. Khái niệm chung về ổn định của ôtô máy kéo Tính ổn định của ôtô máy kéo là khả năng của ôtô máy kéo không bị lật, không bị trượt, chuyển động sai quỹ đạo dưới tác dụng của ngoại lực trong quá trình làm việc. Tính ổn định hướng của ôtô máy kéo là khả năng đảm bảo giữ được quỹ đạo chuyển động theo yêu cầu trong mọi điều kiện khác nhau. Tùy thuộc vào điều kiện sử dụng, ôtô máy kéo có thể đứng yên, chuyển động trên đường dốc (đường có góc nghiêng dọc hoặc góc nghiêng ngang) có thể quay vòng hoặc phanh ở các loại đường khác nhau (đường tốt, đường xấu…). Trong những điều kiện chuyển động phức tạp như vậy, ôtô máy kéo phải giữ được quỹ đạo chuyển động của nó, không bị lật đổ, không bị trượt hoặc thùng xe không bị nghiêng, cầu xe không bị quay lệch trong giới hạn cho phép để đảm bảo cho chúng chuyển động an toàn. 1.3.2. Chỉ tiêu đánh giá khả năng ổn định chống lật của ôtô máy kéo Có nhiều chỉ tiêu đánh giá khả năng ổn định chống lật của ôtô máy kéo. Một số nhà chuyên môn (như Lơ-vôp[10]) đánh giá khả năng ổn định chống lật của ôtô máy kéo bằng trị số phản lực của mặt đất lên bánh xe phía trên dốc hay xích ở xa tâm quay nhất khi lật đổ. Xe sẽ bắt đầu lật khi phản lực lên bánh xe (xích) phía trên dốc y1 bằng không. Theo quan điểm đó xe sẽ không bị lật khi đảm bảo được điều kiện sau đây:  y1 ≥ 0 (1.0)
17 Khi  y1 0 bánh xe phía trên tì lên mặt đất, do đó xe ở thế ổn định, không bị bật. Khi  y1 0 bánh xe phía trên bị nâng lên khỏi mặt đất và xe bị lật. Từ điều kiện (1.0) người ta xác định độ dốc tối đa cho phép xe làm việc an toàn với một lực kéo nhất định. Độ dốc đó gọi là độ dốc giới hạn. Khi xác định độ dốc giới hạn theo điều kiện kéo - bám người ta thường xác định lực kéo tiếp tuyến tối đa theo khả năng kéo của động cơ. Nhưng thực tế lực kéo tiếp tuyến tối đa không chỉ giới hạn trong khả năng của động cơ mà còn giới hạn theo sức bám. Vì vậy, một số nhà chuyên môn (Trepencôp [10]) đề nghị tính lực kéo tối đa theo sức bám. Khi một máy kéo đứng trên mặt đất với độ dốc ngang hay dọc thì giao điểm giữa đường tác dụng của trọng lượng xe với mặt đất là điểm đặt của tổng phản lực pháp tuyến của mặt đất lên xe. Xe sẽ ổn định, không bị lật khi tổng lực pháp tuyến của mặt đất tác dụng trong phạm vi mặt tì của xe lên đất. Chỉ tiêu này chỉ dùng cho máy kéo xích đứng tại chỗ, nhưng một số nhà chuyên môn như Ghinsbua [10] dùng nó để đánh giá sức chống lật của cả máy kéo bánh hơi lẫn bánh xích khi chuyển động. Theo Worthington và Sack [10], độ dốc tối đa khi xe chuyển động còn tính bằng góc tương ứng với điểm cắt của hai đường biểu diễn mômen chống lật Mcl = f(k) và mômen lật M1= f(α) Worthington lấy mômen chống lật và mômen lật là: Mcl = G. (a.cos- hg.sin) (1.1) Ml = Pm.hm = hm.G.sin (1.2) Trong đó: G - Trọng lượng của xe; a - Khoảng cách từ trọng tâm đến trục cầu sau; hm- Chiều cao của móc tính từ mặt đất;
18 Pm- Lực kéo móc; hg- Chiều cao trọng tâm xe tính từ mặt đất; Ml- Mômen lật; Mcl- Mômen chống lật; Kanôvalôp [10] thì lại đề nghị dùng hệ số gọi là độ dự trữ của ổn định  để đánh giá sức chống lật. Ml  1 (1.3) M cl Về nguyên tắc hệ số  chỉ dùng để đánh giá khả năng chống lật tĩnh, nhưng trong thực tế người ta hay dùng để đánh giá khả chống lật động. Kanôvalôp [10] tính đến hai trường hợp sau: Trường hợp thứ nhất: Có lực đập và chuyển động năng sang công lật đổ xe. El  1  (1.4) Ecl Trong đó: E1- Năng lượng lật xe; Ecl - Năng lượng giữ cho xe không lật; Trường hợp thứ hai: Các lực và mômen tác dụng lên xe thay đổi theo thời gian. Ml  1 (1.5) M cl  M j Trong đó: Mj- mômen quán tính tương ứng với tâm quay khi lật. Trong cơ học, khả năng chống lật xe thường đánh giá bằng hệ số lật K. M cl K (1.6) Ml Để đảm bảo xe ổn định, không bị lật, hệ số K phải không nhỏ hơn 1,2 - 1,5.