Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu khả năng kéo bám và ổn định của liên hợp máy kéo bánh hơi với cày chăm sóc rừng làm việc trên đất dốc

Chia sẻ: Nhiên Hà | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án với mục tiêu xác định được ảnh hưởng của một số yếu tố về kết cấu và chế độ sử dụng đến khả năng kéo bám, ổn định, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của liên hợp máy kéo bánh hơi với cày chảo chăm sóc rừng trên đất dốc lâm nghiệp.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu khả năng kéo bám và ổn định của liên hợp máy kéo bánh hơi với cày chăm sóc rừng làm việc trên đất dốc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP –––––––––––***––––––––––– Luận án sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại: Trường Đại học Lâm Nghiệp TÔ QUỐC HUY Vào hồi ……giờ............ngày............tháng............năm 2021 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KÉO BÁM VÀ ỔN ĐỊNH Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc gia và Thư viện trường Đại học Lâm nghiệp CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO BÁNH HƠI VỚI CÀY CHĂM SÓC RỪNG LÀM VIỆC TRÊN ĐẤT DỐC Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số: 9.52.01.03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2021
Luận án được hoàn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu TS Đoàn Văn Thu Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại Trường Đại học Lâm nghiệp Vào hồi giờ phút, ngày tháng năm 2021 Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia và Thư viện Trường Đại học Lâm nghiệp Hà Nội, 2021
NHỮNG CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 1. Tô Quốc Huy, Nông Văn Vìn, Đoàn Văn Thu (2020), Xây dựng mô hình động lực học kéo của liên hợp máy kéo với cày chảo khi làm việc trên dốc ngang; tạp chí Nông nghiệp và PTNT số 16/2020 (ISSN 1859 – 4681). 2. Tô Quốc Huy, Đoàn Văn Thu, Bùi Việt Đức (2020), Kết quả nghiên cứu cải tiến hệ thống di động máy kéo làm việc trên đất nông, lâm nghiệp; Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp số 5/2020 (tr 120-tr 132). 3. Đoàn Văn Thu, Nguyễn Nhật Chiêu, Tô Quốc Huy (2021), Nghiên cứu thực nghiệm xác định một số chỉ tiêu kéo bám và làm việc của liên hợp máy cày chăm sóc rừng; Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp số 1/2021 (tr 111-tr 124).
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu Rừng trồng sản xuất ở nước ta có diện tích lớn, tính đến năm 2020 là trên 4,3 triệu ha, trong đó diện tích đất trồng rừng thâm canh có thể cơ giới hóa được là trên 1,5 triệu ha. Hàng năm, có hơn 200 nghìn ha rừng trồng được khai thác và trồng lại, rất cần được cơ giới hóa các khâu sản xuất để nâng cao năng suất và chất lượng rừng. Hệ thống máy kéo đang được sử dụng trong nông lâm nghiệp rất đa dạng, phong phú, nhưng khả năng kéo bám và ổn định bị hạn chế khi làm việc trên đất dốc. Năm 2018, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam thực hiện đề tài nghiên cứu KHCN cấp Bộ “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo một số thiết bị và máy công tác chuyên dụng liên hợp với máy kéo có khả năng kéo bám và ổn định cao phục vụ trồng và chăm sóc rừng” nhiệm vụ nghiên cứu chủ yếu tập trung cho nội dung thiết kế, chế tạo các máy canh tác và đưa vào sử dụng. Chưa có nghiên cứu sâu về động học, động lực học của liên hợp máy kéo bánh hơi thực hiện khâu làm đất chăm sóc rừng trên đất dốc phù hợp với điều kiện sản xuất lâm nghiệp ở Việt Nam. Do vậy, thực hiện đề tài luận án “Nghiên cứu khả năng kéo bám và ổn định của liên hợp máy kéo bánh hơi với cày chăm sóc rừng làm việc trên đất dốc” là rất cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. 2. Mục tiêu nghiên cứu Xác định được ảnh hưởng của một số yếu tố về kết cấu và chế độ sử dụng đến khả năng kéo bám, ổn định, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của LHM kéo bánh hơi với cày chảo chăm sóc rừng trên đất dốc lâm nghiệp. 3. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là liên hợp giữa máy kéo bánh hơi Yanmar F535D có công suất 53 mã lực với dàn cày chảo 2 dãy (LHM) thực hiện chăm sóc rừng trồng trên đất dốc lâm nghiệp ở Việt Nam.
2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Nghiên cứu xây dựng được mô hình động lực học liên hợp máy cày chăm sóc rừng trên đất dốc của lâm nghiệp từ đó khảo sát sự ảnh hưởng của một số yếu tố kết cấu và điều kiện sử dụng làm cơ sở đánh giá khả năng sử dụng LHM. Đã đề xuất giải pháp cải tiến hệ thống di động để nâng cao khả năng kéo bám, ổn định làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống di động của máy kéo bánh hơi làm việc trên đất dốc lâm nghiệp. Xác định được các hệ số thực nghiệm trong điều kiện địa hình, đất đai của lâm nghiệp như: hệ số cản lăn (ƒ), hệ số bám dọc (φx), hệ số lực cản riêng của cày (Kc), đặc tính kéo bám của hệ thống di động được thiết kế cải tiến bằng thực nghiệm, đánh giá được khả năng làm việc của LHM trong điều kiện sản xuất. 5. Những đóng góp mới của luận án Mô hình động lực học của LHM được mô phỏng trên phần mềm Matlab – Simulink sử dụng thông số đầu vào là lực cản cày PC(t) là hàm biến đổi theo thời gian thu được từ thực nghiệm, do đó kết quả nghiên cứu được phản ánh sát với điều kiện thực tế về địa hình và tính chất đất đai. Đề xuất được mô hình ổn định hướng của máy kéo bánh khi làm việc trên dốc ngang cho phép xác định được góc xoay bánh lái để duy trì hướng chuyển động thẳng trên dốc ngang. Đây là cơ sở để nghiên cứu thiết lập chương trình điều khiển tự động máy kéo bánh làm việc trên dốc ngang. Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng được đường đặc tính kéo bám của hệ thống di động cải tiến của máy kéo; xác định hệ số lực cản riêng của cày chảo đối với đất lâm nghiệp tại vùng Đông Bắc Bộ. Cải tiến được hệ thống di động nâng cao khả năng kéo bám, ổn định của LHM khi làm việc ở những điều kiện khác nhau.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình cơ giới hóa trong trồng và chăm sóc rừng Cơ giới hóa trong trồng và chăm sóc rừng là việc sử dụng thiết bị máy móc để thực hiện các công việc: Làm đất trồng rừng, xử lý thực bì, vun gốc, bón phân, tỉa cành, phun thuốc trừ sâu, tưới nước... Rừng trồng thâm canh ở Việt Nam có mật độ dao động từ 1100cây/ha đến 2000 cây/ha, nhưng phổ biến nhất là 1660 cây/ha (3m x 2m), nên việc lựa chọn thiết bị và quy trình kỹ thuật phù hợp sẽ giảm lao động thủ công, nâng cao năng suất và chất lượng rừng trồng. 1.2. Tình hình nghiên cứu tính chất kéo, bám của máy kéo trong sản xuất nông lâm nghiệp Tính chất kéo bám của máy kéo đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước nghiên cứu như: Phân tích lý thuyết và thực nghiệm về hiện tượng trượt của máy kéo khi di chuyển trên độ dốc ngang của tác giả RM Makharoblidze, tác giả Zhen LI; quan hệ bám, trượt ở nhiều dạng khác nhau để mô tả tính chất tiếp xúc giữa đất và bánh xe LHM cày khi làm việc của tác giả Vogel; ảnh hưởng của các yếu tố độ dốc, lực kéo tại móc và áp lực vuông góc tại bánh xe chủ động... đến lực cản lăn và sự trượt dọc của bánh xe của tác giả Nông Văn Vìn; các nghiên cứu về kéo bám của máy kéo vận xuất gỗ của các tác giả: Trần Công Hoan, Nguyễn Kính Thảo, Nguyễn Nhật Chiêu,... Nhìn chung các nghiên cứu về tính chất kéo bám của của máy kéo đều nhằm mục đích xác định các yếu tố ảnh hưởng, trên cơ sở đó đề xuất các giải pháp cải thiện tính chất kéo bám, nâng cao hiệu suất sử dụng của máy kéo trong sản xuất nông lâm nghiệp. 1.3. Tình hình nghiên cứu về ổn định của ô tô, máy kéo trong sản xuất nông lâm nghiệp. Các công trình nghiên cứu của viện sĩ giáo sư E.A.Chu-đa-cốp; giáo sư IA.E. Pha-rô-bin, R.W. Allen và J.Reimpell với những công trình nghiên
4 cứu về ổn định hướng chuyển động của thẳng của ô tô, máy kéo. Các tác giả I.P. Trai-cốp-ski, P.A. Xa-lô-ma-tin, F.J. A đam... đã nghiên cứu động học, động lực học và tính năng ổn định trong hệ thống lái có trợ lực; Đối với máy kéo trong sản xuất nông lâm nghiệp ở Việt Nam được nhiều tác giả quan tâm như ổn định của máy kéo xích khi làm đất trồng rừng; ổn định hướng chuyển động của máy kéo khi vận xuất gỗ rừng trồng, ổn định máy kéo khi quay vòng,.. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, đối với máy kéo hoạt động trong sản xuất lâm nghiệp, do yêu cầy kỹ thuật canh tác trên đất dốc, các LHM phải chuyển động theo đường đồng mức thì ổn định ngang là yếu tố rất quan trọng và quyết định đến hiệu quả làm việc. 1.4. Nội dung, phương pháp nghiên cứu của luận án 1.4.1. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu tính chất kéo bám và ổn định của máy kéo bánh hơi khi làm việc trên đất dốc. Xây dựng mô hình động lực học kéo của LHM cày chăm sóc rừng khi làm việc trên dốc ngang. Khảo sát xác định các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất kéo bám và ổn định của LHM. Đề xuất phương án hoàn thiện kết cấu và chế độ sử dụng phù hợp cho LHM. Nghiên cứu thực nghiệm: Xác định một số thông số đầu vào cho mô hình lý thuyết. Minh chứng đánh giá tính đúng đắn, độ tin cậy của mô hình lý thuyết. 1.4.2. Phương pháp nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Xây dựng mô hình nghiên cứu theo phương pháp cơ học giải tích để lập các phương trình vi phân chuyển động LHM. - Sử dụng phương pháp giải gần đúng Runge-Kutta bậc 4 trên phần mềm Matlab-Simulink để giải hệ phương trình vi phân đã lập.
5 * Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Sử dụng phương pháp thí nghiệm máy kéo theo quy định “TCVN 1773 - 91, Máy kéo nông nghiệp - Phương pháp thử” - Sử dụng phương pháp đo lường các đại lượng không điện bằng điện tại LHM cày chăm sóc làm việc trên đồi dốc - Xử lý các số liệu thí nghiệm được thực hiện bằng các phần mềm Catman 1.5. Kết luận chương 1 - Cày chảo 2 dãy với máy kéo bánh hơi là LHM phù hợp và có nhiều ưu điểm để chăm sóc rừng ở Việt Nam. Tuy nhiên, LHM chỉ làm việc hiệu quả trên địa hình có độ dốc dưới 100, do khả năng kéo bám và ổn định trên đất dốc bị hạn chế. - Cần nghiên cứu đầy đủ về động lực học LHM canh tác trên đất dốc, xác định sự ảnh hưởng của các yếu tố kết cấu và điều kiện sử dụng đến khả năng kéo bám và ổn định, trên cơ sở đó đề xuất giải pháp sử dụng hiệu quả LHM. Do vậy, việc lựa chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng kéo bám và ổn định của liên hợp máy kéo bánh hơi với cày chảo chăm sóc rừng làm việc trên đất dốc” là cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
6 Chương 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA LHM CÀY CHẢO KHI LÀM VIỆC TRÊN DỐC NGANG 2.1. Xây dựng mô hình nghiên cứu động lực học kéo của LHM cày chảo 2.1.1. Phân tích cấu trúc cày chảo Kết cấu cày chảo 2 dãy được lắp sau máy kéo bánh hơi Yanmar F535D, trục lắp các chảo được lắp nghiêng với một góc so với trục đối xứng dọc và có thể điều chỉnh được góc nghiêng nhằm tạo khả năng điều chỉnh được độ ăn sâu của cày theo yêu cầu chất lượng làm đất. Hình 2.2. Hình ảnh cày chảo 2 dãy và máy kéo Yanmar F535D Để tăng tính ổn định làm việc, trên dàn cày còn được lắp thêm một thân cày diệp kép, độ cày sâu được giới hạn và điều chỉnh được nhờ bánh tựa đồng lắp trên lắp trên trục đối xứng dọc của dàn cày. Cày chảo được được lắp sau máy kéo bằng cơ cấu treo 3 điểm, khi làm việc để ở “thế bơi” đảm bảo cho các lưỡi cày tự lượn theo mấp mô mặt đồi, nhờ đó sẽ đảm bảo được độ sâu làm đất ổn định đồng thời tránh được sự quá tải đột ngột. 2.1.2. Mô hình ổn định hướng chuyển động thẳng của máy kéo bánh hơi trên dốc ngang 2.1.2.1. Đặc điểm chuyển động của các bánh xe Khi bánh xe chuyển động theo đường đồng mức, góc chuyển động lệch  trên dốc ngang phụ thuộc độ cứng chống uốn ngang của lốp, tính chất cơ học của đất và phản lực pháp tuyến của mặt đồi tác dụng lên bánh xe.
7 2.1.2.2. Ảnh hưởng của dốc ngang đến tính ổn định hướng chuyển động của máy kéo khi không đánh lái Khi không đánh lái và bắt đầu di chuyển thì máy kéo sẽ tự quay vòng xuống dốc không thể chuyển động thẳng theo đường đồng mức. 0,5Pk Pft 2 Pft 1 Y2t Y1t  B 2 Vx C A Vx B Vy 2 1 x VB Vy1 G.sin  VA 0,5Pk Y2d Pfd2 Y1d Pfd1 y b a L Hình 2. 5. Mô hình máy kéo chuyển động ngang dốc theo đường đồng mức Trong đó: G – Trọng lượng máy kéo; β – góc dốc ngang của địa hình; Pk – lực kéo tiếp tuyến; Pft 1 , Pfd1 , Pft 2 , Pfd2 – lực cản lăn của các bánh xe; Y1t , Y1d , Y2t , Y2d – phản lực ngang lên các bánh xe; Vx – vận tốc dọc theo thân máy; Vy1, Vy2 – thành phần vận tốc ngang do lực ngang gây ra; V, V – vận tốc tuyệt đối của điểm giữa cầu trước và cầu sau. 2.1.2.3. Đề xuất phương pháp duy trì ổn định hướng chuyển động thẳng của máy kéo trên dốc ngang theo đường đồng mức. Khi góc chuyển động lệch của cầu trước lớn hơn so với cầu sau 1   2 cần phải đánh lái một góc 1 = 1 −  2 theo chiều ngược lên phía trên dốc thì máy kéo sẽ tự duy trì được hướng chuyển động thẳng theo đường đồng mức. Khi đó thân máy kéo sẽ lệch lên phía trên với góc bằng góc chuyển động lệch của cầu sau  =  2 .
8 VA = VB = VC = V y k t Pft 1 P f2  Pk x1 t Y 1 1  = 2 Vx1  1 = 1 −  2 G sin  .sin   = 2 1 t Y x 2 Vx = rk k Vx A  0 C B V x Vy1 V Vy V Vy 2 Pfd1 0,5B G sin  .cos Y1d P d G sin  Y2d f2 Đường đồng mức Pk a b rk L y Đường đồng mức z 0 x  y Hình 2.6. Mô hình máy kéo chuyển động ổn định thẳng trên dốc ngang theo đường đồng mức Khi chuyển động thẳng trên dốc ngang theo đường đồng mức, trạng thái máy kéo phải lệch với đường đồng mức một góc  và các bánh xe cầu trước lệch với trục dọc của thân máy một góc  (góc đánh lái). Vì vậy lực cản lăn của máy kéo tăng lên và được xác định như sau: Pf  = Pfbx + (Y1t + Y1d )sin 1 + G sin  .sin  (2.7) Pfbx - lực cản lăn của các bánh xe: Pfbx = fbx G cos  fbx là hệ số cản lăn của bánh xe khi có tác động của lực ngang: 2.1.3. Phân tích cấu trúc và xây dựng mô hình máy kéo Máy kéo Yanmar F535D là máy kéo 2 cầu chủ động, phạm vi nghiên cứu chỉ xem xét sử dụng 1 cầu phía sau
9 z V −m1 x x T1 ( PC − m2 x) Mk PC h1 t hm G1 cos  Pf 2 Pk 2 Pf 1 Z2 Z1 b a L Hình 2.9. Mô hình các lực tác dụng lên máy kéo khi cày ở thế bơi 2.1.4. Xây dựng mô hình động lực LHM cày chảo trên dốc ngang Mô hình động lực học của LHM cày chảo chăm sóc rừng trong không gian như hình 2.10 như sau: Hình 2.10. Mô hình không gian mô tả động lực học LHM cày chảo làm việc trên dốc ngang Mô hình của LHM cày chảo trên dốc ngang có thể đưa về dạng tổng quát của LHM như hình 2.11.
10 z V z −m1 x x T1 T1 y ( PC − m2 x) Mk PC h1 t hm G1 cos  h1 G1 Pf 2 Pk 2 Pf 1 Z2 Z1 b a  L z a) c) x Pft 2 Pkt2 P t y f1 z ( PC − m2 x) Y2t Y1t PC −m1 x T1 t Vi sai G1 sin  x x  y Pfd2 Pkd2 Pfd1 y d) Y 2 d Y1d b) Hình 2.11. Mô hình tổng quát LHM cày chảo làm việc trên dốc ngang Trong đó: m1, m2 – khối lượng máy kéo và cày chảo; x - gia tốc LHM; Mk – mô men chủ động; Pkt2 , Pkd2 - lực chủ động của bánh xe; Z t , Z d - phản lực pháp tuyến lên các bánh xe; PC – lực cản cày chảo; m1 x, m2 x - lực cản quán tính của máy kéo và cày chảo. Giả thiết xây dựng mô hình như sau: Đối với cày chảo - Cơ cấu treo làm việc ở “thế bơi”; - Mặt đồi nghiêng góc β nhưng trên bề mặt đồi coi như mặt phẳng nghiêng, sự thay đổi lực cản là do tính chất cơ lý của đất không đồng nhất và do độ ăn sâu của lưỡi cày không ổn định. - LHM chuyển động thẳng theo đường đồng mức, phương của lực cản cày, lực kéo trùng với phương chuyển động x Đối với máy kéo - Bỏ qua dao động của LHM theo phương thẳng đứng (vì vận tốc làm việc không lớn); - Bỏ qua ma sát tại hộp vi sai.
11 - Liên kết theo phương dọc và ngang giữa máy kéo với dàn cày chảo coi như liên kết cứng (khớp liên kết không có khe hở) - Lực cản lăn của máy kéo theo đường đồng mức được tính theo hàm thực nghiệm 2.2. Lập phương trình vi phân chuyển động của LHM Dựa trên các quan hệ động lực học đã mô tả ở các phần trên bằng phương pháp cơ học giải tích ta có thể thiết lập hệ phương trình vi phân chuyển động của LHM trong hai trường hợp như sau: a) Trường hợp không khoá vi sai m1 x = 2 Pkt − Pf − Pc   M e iT m  J k k = − Pkt .rk − f  .Z kt rk t 2  (2.42)  J  d = M e iT m − P d .r − f .Z d r  k k 2 k k  k k   J ee = M e − M Ce b) Trường hợp khoá vi sai mx = Pk − Pf − Pc  2 J k k = M e iT m − Pk .rk − f .Z k rk (2.43) J  = M − M  e e e Ce Hệ phương trình vi phân (2.42) và (2.43) là hệ phương trình phi tuyến, để giải hệ phương trình này luận án sử dụng phương pháp giải gần đúng Runge-Kutta bậc 4 trên phần mềm Matlab-Simulink. 2.4. Kết luận chương II - Đã xây dựng được mô hình động lực học của LHM cày chăm sóc rừng khi làm việc trên dốc ngang. - Mô hình ổn định hướng của máy kéo bánh khi làm việc trên dốc ngang cho phép xác định được góc xoay bánh lái của cầu trước để duy trì hướng chuyển động thẳng trên đường đồng mức. - Mô hình động lực học của LHM cho phép khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố kết cấu và điều kiện sử dụng đến các chỉ tiêu kéo bám, ổn định và chỉ tiêu làm việc của LHM khi làm đất chăm sóc rừng.
12 Chương 3: KHẢO SÁT MÔ HÌNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG KÉO BÁM VÀ ỔN ĐỊNH CỦA LHM CÀY CHẢO Khảo sát đánh giá khả năng ứng dụng của mô hình nghiên cứu lý thuyết, khảo sát xác định ảnh hưởng của các thông số về kết cấu cũng như điều kiện sử dụng đến các chỉ tiêu làm việc, trên cơ sở đó đề xuất các giải pháp nâng cao khả năng kéo bám và ổn định của LHM. Phương pháp khảo sát trên phần mềm matlab – simulink theo hình 3.1 sau: Hình 3.1 Sơ đồ mô phỏng động lực học LHM trên Matlab-Simulink 3.1. Ảnh hưởng của chế độ sử dụng đến khả năng kéo bám và chỉ tiêu làm việc của LHM 3.1.1. Ảnh hưởng của góc dốc đến hệ số cản lăn và hệ số bám Khảo sát mô hình đầu vào là góc dốc khác nhau cho thấy các giá trị của hệ số cản lăn f và hệ bám dọc φxmax thay đổi theo góc dốc β, đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số sản lăn và hệ số bám dọc khi β từ 00 ÷ 200 như trên hình 3.9.
13 Hình 3.9. Ảnh hưởng góc dốc đến hệ số cản lăn và hệ số bám dọc Khi góc dốc càng lớn hệ số cản lăn càng tăng và hệ số bám dọc giảm, nhưng không nhiều ở góc dốc từ 00 - 70. Tuy nhiên ở góc dốc lớn trên 150 thì hệ số cản lăn tăng và hệ số bám giảm đáng kể. 3.1.2. Ảnh hưởng góc dốc và lực cản đến khả năng kéo bám và chỉ tiêu làm việc của LHM Hình 3.10. Ảnh hưởng góc dốc và lực cản cày đến tính chất kéo bám và chỉ tiêu làm việc
14 Sự ảnh hưởng của độ dốc đến các chỉ tiêu làm việc của LHM là khá lớn, khi độ dốc tăng độ trượt tăng, vận tốc giảm và do đó năng suất giảm, chi phí công suất tăng. Khi độ dốc tăng trên 100, hiệu suất kéo giảm rất lớn, ở cấp lực cản kéo Pc trên 6000 N thì LHM gần như không làm việc được (máy bị trượt hoàn toàn hoặc mất ổn định). 3.1.3. Ảnh hưởng của hệ số bám đến các chỉ tiêu làm việc - Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hệ số bám φ đến các chỉ tiêu làm việc của LHM với các độ dốc khác nhau như trên hình 3.11. 1- =50; 3- =100; 2- =80; 4- =110. 1- =50; 3- =100; 2- =80; 4- =110. 1- =50; 3- =100; 1- =50; 3- =100; 2- =80; 4- =110. 2- =80; 4- =110. Hình 3.11. Ảnh hưởng của hệ số bám đến độ trượt, hiệu suất kéo và các chỉ tiêu làm việc với các góc dốc khác nhau Khả năng bám của của hệ thống di động có ảnh hưởng khá lớn đến các chỉ tiêu làm việc của LHM trên đất dốc, ở góc dốc trên 8 0 các chỉ tiêu làm việc giảm khá lớn, ở độ dốc trên 110 LHM không làm việc được với cấp lực kéo Pc = 4500 N khi hệ số bám giảm dưới 0,70.
15 3.2. Ảnh hưởng của các thông số kết cấu đến khả năng kéo bám và các chỉ tiêu làm việc của LHM 3.2.1. Ảnh hưởng của chiều cao trọng tâm máy kéo - Kết quả khảo sát ảnh hưởng của chiều cao trọng tâm máy kéo đến tính năng kéo bám và các chỉ tiêu làm việc của LHM ở các góc dốc khác nhau được biểu diễn bằng đồ thị như trên hình 3.12. − = − = − = − = − = − = − = − = − = − = − = − = − = − = − = − = Hình 3.12. Ảnh hưởng của chiều cao trọng tâm đến tính năng kéo bám và chỉ tiêu làm việc LHM với các góc dốc khác nhau Như vậy, máy kéo Yanmar F535D làm việc kém hiệu quả ở góc dốc trên 100 và không thể làm việc ở góc dốc ngang trên 110, nếu giảm chiều cao trọng tâm xuống dưới 1,0 m (hT < 1.0 m), LHM có thể làm việc tốt ở góc dốc 110.
16 3.2.2. Ảnh hưởng của bề rộng máy kéo Bề rộng của máy kéo ảnh hưởng rất lớn đến độ trượt và các chỉ tiêu làm việc của LHM trên đất dốc, góc dốc càng cao sự ảnh hưởng càng lớn. Với bề rộng B = 1,3 m, các chỉ tiêu làm việc của LHM đạt rất thấp khi góc dốc lên trên 100. Nếu tăng bề rộng của máy kéo lên trên 1,6 m, LHM có thể làm việc ở góc dốc đến 120. 1- =50 ; 4- =110 2- =80 ; 5- =120 3- =100; 1- =50 ; 4- =110 2- =80 ; 5- =120 3- =100; 1- =50 ; 4- =110 1- =50 ; 4- =110 2- =80 ; 5- =120 2- =80 ; 5- =120 3- =100; 3- =100; Hình 3.3. Ảnh hưởng của bề rộng máy kéo đến tính năng kéo bám và chỉ tiêu làm việc LHM với các góc dốc khác nhau
17 3.3. Ảnh hưởng của các thông số kết cấu đến khả năng ổn định của LHM Chiều cao trọng tâm 1,05 m và bề rộng của máy kéo là 1,3 m ở cấp lực kéo 4500 N thì máy kéo không thể làm việc được ở góc dốc ngang β = 100 là do máy kéo bị mất ổn định, tăng độ trượt và giảm hiệu suất kéo. 3.4. Giải pháp nâng cao khả năng kéo bám và ổn định của LHM cày chảo Cải tiến hệ thống di động của máy kéo bằng cách thay đổi kết cấu la răng bánh xe, tăng bề rộng, không làm thay đổi kết cấu khung, bán trục máy kéo. Thiết kế bề rộng máy kéo là B = 1.63 m, chiều cao trọng tâm máy kéo hT = 0,96 m. Sử dụng bánh xe có bề rộng lốp lớn bl = 45 cm, kết cấu mấu bám phù hợp làm tăng khả năng bám dọc và ngang cho máy kéo làm việc trên đất dốc lâm nghiệp. 3.5. Khảo sát khả năng kéo bám của LHM trước và sau cải tiến hệ thống di động LHM với hệ thống di động cải tiến làm việc khá hiệu quả ở góc dốc trên 100, trong khi đó LHM nguyên bản chỉ làm việc được đến góc dốc tối đa là 90. So sánh chỉ tiêu làm việc của LHM ở góc dốc 90: Hiệu suất kéo tăng 8%, năng suất tăng 8,7% và chi phí nhiên liệu riêng giảm 7,5% so với LHM với hệ thống di động nguyên bản; ở độ dốc 120, hiệu suất kéo đạt 52%, năng suất LHM là 0,367 ha/h. 3.6. Kết luận chương 3: - Bề rộng, chiều cao trọng tâm của máy kéo và góc dốc địa hình có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu làm việc của LHM trên đất dốc, ở góc dốc càng cao sự ảnh hưởng của bề rộng và chiều cao trọng tâm càng lớn. - Kết quả khảo sát mô hình cho thấy, góc giới hạn lật tĩnh dọc của máy kéo Yanmar F535D là 390, góc giới hạn lật ngang là 31,80 và trên địa hình mấp mô là 20,80. - Đã xây dựng được giải pháp nâng cao khả năng kéo bám và ổn định của máy kéo bằng cách thiết kế cải tiến hệ thống di động.