Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố sử dụng và kết cấu đến tính chất chuyển động vòng của máy kéo bánh dùng trong nông nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI





HÀN TRUNG DŨNG





NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ
SỬ DỤNG VÀ KẾT CẤU ĐẾN TÍNH CHẤT
CHUYỂN ĐỘNG VÒNG CỦA MÁY KÉO BÁNH
DÙNG TRONG NÔNG NGHIỆP




LUẬN ÁN TIẾN SĨ
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

HÀ NỘI - 2014



BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI




HÀN TRUNG DŨNG




NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ
SỬ DỤNG VÀ KẾT CẤU ĐẾN TÍNH CHẤT
CHUYỂN ĐỘNG VÒNG CỦA MÁY KÉO BÁNH
DÙNG TRONG NÔNG NGHIỆP



CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
MÃ SỐ: 62.52.01.03


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. BÙI HẢI TRIỀU

HÀ NỘI - 2014
i




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
để bảo vệ ở 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 16 tháng 12 năm 2013
Tác giả luận án



Hàn Trung Dũng

ii

LỜI CẢM ƠN


Với tất cả lòng chân thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy
hướng dẫn: PGS.TS. Bùi Hải Triều – Bộ môn Động lực, Khoa Cơ Điện, Trường
Đại học Nông nghiệp Hà Nội, người đã tận tình động viên, chỉ bảo, hướng dẫn và
giúp đỡ tôi trong nhiều năm để tôi đủ quyết tâm hoàn thành bản luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy, cô giáo Bộ môn Động lực,
Khoa Cơ Điện, Ban Quản lý đào tạo, Ban Giám hiệu Trường Đại học Nông
nghiệp Hà Nội và các khoa, phòng, ban, viện trong trường đã giúp đỡ về chuyên
môn cũng như tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện luận án.
Xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc và tập thể cán bộ CNV Trung tâm
Giám định máy và thiết bị (trực thuộc Viện Cơ Điện NN và Công nghệ STH) đã
tạo điều kiện giúp đỡ tôi về thiết bị trong quá trình triển khai thí nghiệm.
Xin chân thành cảm ơn Th.S. Lê Anh Sơn, giảng viên Bộ môn Động lực,
Khoa Cơ Điện, Trường Đại học Nông nghiệp đã giúp đỡ phần mềm và công cụ
tính toán rất hiệu quả.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp trong và
ngoài cơ quan và đặc biệt là các thành viên trong gia đình, đã giúp đỡ, ủng hộ,
động viên, góp ý kiến để tôi hoàn thành bản luận án này.

Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả luận án



Hàn Trung Dũng




iii

Với tất cả lòng chân triển MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii
DANH MỤC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ x
DANH MỤC BẢNG xiii
MỞ ĐẦU 1
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5
1.1. Khái quát về tình hình phát triển máy kéo nông nghiệp ở nước ta 5
1.1.1. Thực trạng trang bị máy kéo ở nước ta 5
1.1.2. Tình hình nghiên cứu chế tạo máy kéo ở nước ta 7
1.2. Khái quát về tính chất chuyển động của máy kéo 8
1.3. Sự cần thiết nghiên cứu tính chất chuyển động vòng của máy kéo nông
nghiệp 11
1.4. Tình hình nghiên cứu trên thế giới về tính chất chuyển động của máy kéo 15
1.4.1. Quá trình và thành tựu nghiên cứu động lực học ô tô theo phương ngang 15
1.4.2. Tình hình nghiên cứu về tính chất chuyển động của máy kéo bánh 19

1.5. Tình hình nghiên cứu tính chất chuyển động của máy kéo ở trong nước .24
1.6. Mô hình động lực học nghiên cứu tính chất chuyển động của máy kéo 26
1.7. Các mô hình bánh xe để nghiên cứu tính chất chuyển động của máy kéo30
1.8. Kết luận phần Tổng quan 37
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38
2.1. Nội dung nghiên cứu 38
2.2. Phương pháp nghiên cứu 38
2.2.1. Phương pháp mô hình hoá đối tượng nghiên cứu 38
2.2.2. Phương pháp mô phỏng số kết hợp với mô phỏng thực nghiệm 40
2.2.3. Phương pháp giải bài toán chuyển động của ô tô máy kéo 43
2.2.4. Phương pháp đánh giá tính chất chuyển động của ô tô máy kéo 45
iv

2.2.5. Phương pháp thí nghiệm xác định các tham số đặc trưng của mô hình
nghiên cứu 47
2.2.6. Xây dựng phương pháp thí nghiệm xác định quỹ đạo chuyển động vòng
của máy kéo 49
2.3. Kết luận chương 2 55
Chương 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC
CHUYỂN ĐỘNG VÒNG CỦA MÁY KÉO TRÊN ĐẤT NÔNG NGHIỆP .57
3.1. Lựa chọn mô hình động lực học chuyển động của máy kéo nông nghiệp 57
3.2. Xây dựng mô hình động lực học chuyển động vòng của máy kéo nông
nghiệp trong trường hợp tổng quát 58
3.2.1. Các giả thiết khi xây dựng mô hình 58
3.2.2. Hệ thống phương trình vi phân mô tả tính chất chuyển động vòng 59
3.2.3. Các quan hệ động học bổ sung 61
3.2.4. Mô hình động cơ máy kéo 63
3.2.5. Mô hình hệ thống truyền lực 64
3.2.6. Mô hình bánh xe máy kéo nông nghiệp 71
3.2.7. Lực cản kéo của máy nông nghiệp 76

3.3. Thử nghiệm mô hình để khảo sát chuyển động vòng của máy kéo trên đất
nông nghiệp 77
3.3.1. Mô hình một vết cho máy kéo có một cầu chủ động (4x2) 78
3.3.2. Sơ đồ khối thuật toán khảo sát tính chất chuyển động vòng của máy kéo
một cầu chủ động 79
3.4. Kết luận chương 3 80
Chương 4. KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CHUYỂN ĐỘNG VÒNG CỦA MÁY
KÉO TRÊN ĐẤT NÔNG NGHIỆP 81
4.1. Chọn đối tượng để khảo sát 81
4.2. Khảo sát động lực học chuyển động vòng 82
4.2.1. Phương án thay đổi góc lái cuối 82
4.2.2. Phương án thay đổi tốc độ xoay bánh xe dẫn hướng 83
4.3. Khảo sát chuyển động vòng ổn định 84
v

4.3.1. Các thông số chuyển động vòng ổn định khi thay đổi góc lái cuối 85
4.3.2. Các thông số chuyển động vòng ổn định khi thay đổi tỉ số truyền 85
4.3.3. Các thông số chuyển động vòng ổn định khi thay đổi lực cản kéo 87
4.3.4. Các thông số vòng ổn định khi thay đổi phân bố trọng lượng 88
4.4. Khảo sát sự sai lệch quỹ đạo chuyển động so với quỹ đạo cho trước 92
4.4.1. Sai lệch quỹ đạo khi máy kéo quay vòng 90
0
93
4.4.2. Sai lệch quỹ đạo khi vòng 180
0
không nút 94
4.4.3. Sai lệch quỹ đạo khi vòng 180
0
theo hình quả lê 95
4.5. Khảo sát ảnh hưởng của đặc tính bánh xe khi làm việc trên các loại nền 97

4.6. Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố sử dụng và kết cấu khác đến quỹ
đạo chuyển động vòng 98
4.6.1. Trường hợp trọng tâm liên hợp máy bị lệch hẳn về một phía 98
4.6.2. Trường hợp thay đổi tỷ số truyền khi quay vòng 99
4.7. Kết luận chương 4 100
Chương 5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 101
5.1. Thí nghiệm xác định mô men quán tính J
z
của máy kéo đối với trục đứng
qua trọng tâm 101
5.2. Xây dựng đặc tính động cơ bằng thực nghiệm 105
5.3. Thí nghiệm xác định đặc tính bánh xe máy kéo 106
5.3.1. Mô tả chung về thiết bị thí nghiệm bánh xe WTD-02 106
5.3.2. Sơ đồ lắp ráp các cụm chức năng 107
5.3.3. Sơ đồ truyền động cho bánh xe thí nghiệm 108
5.3.4. Sơ đồ bố trí thiết bị đo lường 108
5.3.5. Kết nối thiết bị với máy kéo ngoài thực địa 109
5.3.6. Tổ chức thí nghiệm 111
5.3.7. Kết quả thí nghiệm 111
5.3.8. Kết quả xác định các hệ số của mô hình bánh xe 113
5.4. Thí nghiệm kiểm chứng kết quả mô phỏng 116
5.4.1. Mục đích thí nghiệm 116
vi

5.4.2. Xây dựng hệ thống đo lường, thu thập và xử lý số liệu thí nghiệm quá
trình quay vòng máy kéo 116
5.4.3. So sánh kết quả tính toán khảo sát theo mô hình mô phỏng với kết quả
thực nghiệm trên máy kéo MTZ-80 122
5.5. Kết luận chương 5 125
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 127

Kết luận 127
Đề nghị 128
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN
ÁN ĐÃ CÔNG BỐ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Kí
hiệu
Tên gọi Đơn vị
tính
F


Góc lệch bên trung bình của hai bánh xe cầu trước
rad
R


Góc lệch bên trung bình của hai bánh xe cầu sau
rad


Góc chuyển động lệch tại vị trí trọng tâm
rad


Góc xoay trung bình của hai bánh xe dẫn hướng cầu trước
quanh trục z trong theo hệ tọa độ thân xe
rad
xF


Hệ số bám dọc trung bình của các bánh xe cầu trước

yF


Hệ số bám ngang trung bình của các bánh xe cầu trước

xR


Hệ số bám dọc trung bình của các bánh xe cầu sau

yF


Hệ số bám ngang trung bình của các bánh xe cầu sau

RF


Hệ số bám tổng hợp của bánh xe cầu trước

RR


Hệ số bám tổng hợp của bánh xe cầu sau

T


Hiệu suất truyền lực cơ khí

H


Hiệu suất truyền lực thủy lực

F


Hệ số phân bố tải trọng pháp tuyến trên cầu trước

R


Hệ số phân bố tải trọng pháp tuyến trên cầu sau



Hệ số ma sát giữa bánh xe với mặt đường

E


Vận tốc góc của trục khuỷu động cơ
rad/s
E



Gia tốc góc của trục khuỷu động cơ
rad/s
2
LH


Vận tốc góc của trục li hợp
rad/s
LH



Gia tốc góc của trục li hợp
rad/s
2

F


Vận tốc góc của bánh xe cầu trước
rad/s
F



Gia tốc góc của bánh xe cầu trước
rad/s
2

R


Vận tốc góc của bánh xe cầu sau
rad/s
R



Gia tốc góc của bánh xe cầu sau
rad/s
2



Góc lệch của phương lực kéo ở móc so với trục dọc máy kéo
rad


Góc xoay thân xe quanh trục z trong hệ tọa độ cố định
rad



Vận tốc góc của thân xe xoay quanh trục z trong hệ tọa độ

thân xe
rad/s



Gia tốc góc của thân xe quanh trục z trong hệ tọa độ thân xe
rad/s
2


Bán kính cong của quỹ đạo trọng tâm của máy kéo
m
f

Hệ số cản lăn

k

Hệ số kéo của máy kéo

l

Chiều dài cơ sở của máy kéo
m
F
l

Khoảng cách từ trọng tâm máy kéo đến cầu trước
m
viii

R
l

Khoảng cách từ trọng tâm máy kéo đến cầu sau
m
M
l

Khoảng cách từ cầu sau đến điểm móc máy nông nghiệp
m
MF
l

Khoảng cách từ trọng tâm máy nông nghiệp đến cầu trước
m
MR
l

Khoảng cách từ trọng tâm máy nông nghiệp đến cầu sau
m
m

Khối lượng của máy kéo
kg
dF
r

Bán kính động lực học của bánh xe cầu trước
m

dR
r

Bán kính động lực học của bánh xe cầu trước
m
tF
r

Bán kính tính toán của bánh xe cầu trước
m
tR
r

Bán kính tính toán của bánh xe cầu sau
m
B

Chiều rộng cơ sở của máy kéo
m
zF
C

Độ cứng theo phương thẳng đứng của bánh xe cầu trước
N/m
zR
C

Độ cứng theo phương thẳng đứng của bánh xe cầu sau
N/m
xF

C

Độ cứng của đường truyền lực đến bánh xe cầu trước
N/m
xR
C

Độ cứng của đường truyền lực đến bánh xe cầu sau
N/m
yF
C

Độ cứng theo phương ngang của bánh xe cầu trước
N/m
yR
C

Độ cứng theo phương ngang của bánh xe cầu sau
N/m
xF
F

Lực dọc trong vùng tiếp xúc tác dụng lên các bánh xe cầu
trước
N
xR
F

Lực dọc trong vùng tiếp xúc tác dụng lên các bánh xe cầu
sau

N
yF
F

Lực ngang trong vùng tiếp xúc tác dụng lên các bánh xe cầu
trước

N
yR
F

Lực ngang trong vùng tiếp xúc tác dụng lên các bánh xe cầu
sau
N
zF
F

Lực pháp tuyến trong vùng tiếp xúc tác dụng lên các bánh xe
cầu trước

N
zR
F

Lực pháp tuyến trong vùng tiếp xúc tác dụng lên các bánh xe
cầu sau

N
LF
F

Lực cản lăn của đất đối với các bánh xe cầu trước
N
LR
F

Lực cản lăn của đất đối với các bánh xe cầu sau
N
M
F

Lực cản kéo của máy nông nghiệp
N
G

Trọng lượng của máy kéo
N
M
G

Trọng lượng của máy nông nghiệp
N
M
J

Mô men quán tính của động cơ và phần chủ động của li hợp
kg.m
2

p

J

Mô men quán tính của phần bị động của li hợp và các chi tiết
quay trong hộp phân chia
kg.m
2

x
J

Mô men quán tính của máy kéo theo trục dọc x qua trọng
tâm
kg.m
2
y
J

Mô men quán tính của máy kéo theo trục ngang y qua trọng
tâm
kg.m
2
ix

z
J

Mô men quán tính của máy kéo theo trục z qua trọng tâm
kg.m
2
F

J

Mô men quán tính qui đổi về trục quay của bánh xe cầu trước

kg.m
2

R
J

Mô men quán tính qui đổi về trục quay của bánh xe cầu sau
kg.m
2

E
M

Mô men quay trên trục khuỷu động cơ
N.m
M


Mô men quay truyền qua li hợp
N.m
kF
M

Mô men chủ động trên bánh xe chủ động cầu trước
N.m
kR

M

Mô men chủ động trên bánh xe chủ động cầu sau
N.m
cq
M

Mô men cản quay vòng quanh trọng tâm máy kéo
N.m
p
M

Mô men phanh trên bánh xe chủ động
N.m
zF
M

Mô men đàn hồi của các bánh xe cầu trước
N.m
zR
M

Mô men đàn hồi của các bánh xe cầu sau
N.m
xF
S

Độ trượt dọc của bánh xe cầu trước

xR

S

Độ trượt dọc của bánh xe cầu sau

yF
S

Độ trượt ngang của bánh xe cầu trước

yR
S

Độ trượt ngang của bánh xe cầu sau

RF
S

Độ trượt tổng hợp của bánh xe cầu trước

RR
S

Độ trượt tổng hợp của bánh xe cầu sau

v

Vận tốc chuyển động của trọng tâm máy kéo
m/s
F
v

Vận tốc chuyển động của tâm bánh xe cầu trước
m/s
R
v

Vận tốc chuyển động của tâm bánh xe cầu sau
m/s



BX
bánh xe

DOF
bậc tự do (degrees of freedom)

IRRI
Viện nghiên cứu Lúa Quốc tế (International Rice Research
Institute)

MK
máy kéo

MKNN

máy kéo nông nghiệp

MNN
máy nông nghiệp

SXNN
sản xuất nông nghiệp

2WD
dẫn động 2 bánh (two wheel drive)

4WD
dẫn động 4 bánh (four wheel drive)

2WS
lái 2 bánh (two wheel steer)

4WS
lái 4 bánh (four wheel steer)

WTD
Thiết bị khảo nghiệm bánh xe (wheel testing device)


x

DANH MỤC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ

TT Tên hình Trang

1.1 Mô hình hệ thống điều khiển mạch kín của ô tô máy kéo 9

1.2 Sơ đồ biểu diễn các thông số đặc trưng động lực học chuyển động 11

1.3 Sử dụng mô hình phẳng một vết để khảo sát chuyển động vòng 27

1.4 Mô hình phẳng một vết để khảo sát chuyển động vòng của liên
hợp máy kéo và máy nông nghiệp
28

1.5 So sánh, phân cấp các mô hình bánh xe 32

2.1 Sơ đồ treo máy kéo theo mặt phẳng thẳng đứng 48

2.2 Sơ đồ tính toán các thông số động học quay vòng của máy kéo
khi sử dụng hai sensor vận tốc
51

2.3 Sơ đồ tính toán xử lý kết quả thí nghiệm quay vòng của máy
kéo khi sử dụng một sensor vận tốc

53

3.1 Sơ đồ một vết nghiên cứu tính chất chuyển động vòng của máy
kéo 4x4
59

3.2 Sơ đồ động học của các cầu 61

3.3 Đường đặc tính ngoài của động cơ điêzen 63

3.4 Mô hình động lực học đường truyền lực của máy kéo 4x4 64

3.5 Sơ đồ xác định mô men cản xoay của bánh xe 65

3.6 Quan hệ phi tuyến giữa các lực và mô men với độ trượt theo
hai phương
72

3.7 Vòng tròn Kamm, trường hợp đạt đến giới hạn giữa lăn và trượt
của bánh xe
74

3.8 Sơ đồ khối mô phỏng đặc tính bánh xe máy kéo theo Burckhardt

76

3.9 Sơ đồ quay vòng của liên hợp máy 76

3.10 Sơ đồ một vết nghiên cứu chuyển động vòng của máy kéo 4x2 78

3.11 Sơ đồ khối mô tả thuật toán khảo sát tính chất chuyển động của
MK
79

4.1 Các phương án thay đổi góc lái cuối 82

4.2 Các phương án thay đổi tốc độ xoay bánh xe dẫn hướng 83

4.3 Các thông số đặc trưng thay đổi theo góc lái cuối 85

4.4 Các thông số đặc trưng thay đổi theo số truyền 86

xi

4.5 Góc chuyển động lệch của các cầu thay đổi theo số truyền 86

4.6 Các thông số đặc trưng thay đổi theo lực cản kéo 87

4.7 Góc chuyển động lệch của các cầu phụ thuộc vào lực cản kéo
máy nông nghiệp
88

4.8 Sơ đồ máy kéo ở thế vận chuyển với máy nông nghiệp treo sau 89

4.9 Sơ đồ máy kéo ở thế vận chuyển với máy nông nghiệp treo trước 89

4.10 Các thông số đặc trưng thay đổi theo sự phân bố trọng lượng 90

4.11 Góc chuyển động lệch của các cầu phụ thuộc vào sự phân bố
trọng lượng trên các cầu
91

4.12 Quỹ đạo vòng 90
0
cho trước và hàm góc lái trong khảo sát 93

4.13 Sai lệch quỹ đạo máy kéo YM-3000 khi quay vòng 90
0
93

4.14 Quỹ đạo vòng 180
0
cho trước và hàm góc lái trong khảo sát 94

4.15 Sai lệch quỹ đạo máy kéo YM-3000 khi quay vòng 180
0
95

4.16 Sơ đồ quay vòng 180
0
hình quả lê và hàm góc lái 95

4.17 Sai lệch quỹ đạo máy kéo YM-3000 khi quay vòng 180
0
hình
quả lê
96

4.18 Ảnh hưởng của đặc tính bánh xe đến quỹ đạo chuyển động vòng 97

4.19 Quỹ đạo và gia tốc trọng tâm khi thay đổi tọa độ trọng tâm dọc 98

4.20 Gia tốc ngang trọng tâm thay đổi theo số truyền 99

5.1 Sơ đồ bố trí thiết bị ghi dao động lắc của máy kéo được treo 102

5.2 Sơ đồ khối chương trình tính toán chu kỳ T
0
và mô men quán
tính J
Z
bằng phần mềm DASYLab 7.0
102

5.3 Đồ thị dao động lắc của MTZ-80 quanh trục z qua trọng tâm 103

5.4 Đồ thị dao động lắc của máy kéo YM-3000 quanh trục z qua
trọng tâm
104

5.5 Đặc tính động cơ D-240 105

5.6 Đặc tính động cơ YM-3T84 105

5.7 Sơ đồ thiết bị thí nghiệm chuyển động lệch của bánh xe máy
kéo
107

5.8 Sơ đồ truyền động cho bánh xe thí nghiệm 108

5.9 Sơ đồ kết nối các phần tử của hệ thống đo lường 109

5.10 Thiết bị được liên kết với máy kéo nhờ hệ thống khung treo đặc
biệt
110

xii

5.11
Khung đo lực kéo được thiết kế chuyên dụng cho máy kéo
MTZ-80
110

5.12
Đặc tính bám trượt của bánh xe YM-3000 khi =0
112

5.13 Đặc tính thực nghiệm của bánh xe máy kéo Yanmar-3000 112

5.14 So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm trên ruộng gốc rạ 113

5.15 Đặc tính bám trượt trên đường asphalt 114

5.16 Đặc tính bám trượt trên đất gốc rạ 115

5.17 Sơ đồ hệ thống đo lường khi thí nghiệm quay vòng máy kéo 116

5.18 Sơ đồ lắp sensor V1 trên máy kéo 117

5.19 Sơ đồ bố trí thiết bị đo góc lái 118

5.20 Sơ đồ kết nối các thiết bị đo trong thí nghiệm chuyển động vòng
của máy kéo
118

5.21 Sơ đồ kết nối các module trong worksheet thí nghiệm quay
vòng
119

5.22 So sánh hai phương pháp xây dựng quỹ đạo chuyển động 120

5.23
Kiểm chứng mô hình trong trường hợp máy kéo vòng 180

o

123

5.24 Kiểm chứng mô hình trong trường hợp máy kéo vòng 270
o
124

5.25 Kiểm chứng mô hình trong trường hợp máy kéo vòng 360
o
125





xiii

DANH MỤC BẢNG


TT

Tên bảng Trang
4.1

Các thông số của liên hợp máy kéo YM-3000 + MNN 90
5.1

Ma trận thí nghiệm để xây dựng đặc tính bánh xe máy kéo 111

5.2

Các hệ số theo mô hình Burckhardt của các bánh xe lắp trên máy
kéo Yanmar 3000 trên một số loại đường
114


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước, vấn đề công
nghiệp hoá - hiện đại hoá nông nghiệp và nông thôn là một trong những nhiệm
vụ trọng tâm nhằm thúc đẩy quá trình chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông thôn, gắn
phát triển nông nghiệp với công nghiệp chế biến và ngành nghề. Cùng với việc
đẩy mạnh công nghiệp chế biến nông sản, công cuộc cơ giới hoá phục vụ sản
xuất nông nghiệp góp phần tăng năng suất lao động, tăng số lượng sản phẩm
hàng hoá, giải phóng lao động nông nghiệp để chuyển sang phát triển ngành nghề
và dịch vụ, từng bước đổi mới bộ mặt nông thôn.
Máy kéo (MK) là nguồn động lực chủ yếu để thực hiện cơ giới hóa các
khâu canh tác, thu hoạch và vận chuyển trong sản xuất nông nghiệp.
Sản xuất nông nghiệp (SXNN) nước ta có đặc điểm và điều kiện canh tác
phức tạp, thời vụ, khí hậu, cây trồng và tập quán canh tác giữa các vùng khác
nhau rất lớn. Bởi vậy, để sử dụng MK đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao, đòi hỏi
kích cỡ và chủng loại máy rất đa dạng. Hệ thống máy kéo ở nước ta hiện nay
phần lớn có nguồn gốc nhập từ nước ngoài, nhất là các máy kéo 4 bánh. Điều
đáng nói hơn cả là các MK ngoại nhập đã bộc lộ nhiều điểm không phù hợp với
điều kiện đất đai và thời tiết của ta, dẫn đến hiệu suất sử dụng thấp và hiệu quả
kinh tế không cao.
Thực tế trên đòi hỏi sự đầu tư thích đáng về mặt nghiên cứu cơ bản và

chuyên sâu, chuẩn bị cơ sở tốt cho thiết kế, cải tiến để các MK sản xuất trong
nước cũng như các MK nhập ngoại ngày càng hoàn thiện hơn, phù hợp hơn với
điều kiện SXNN của nước ta.
Máy kéo nông nghiệp (MKNN) có rất nhiều tính năng kỹ thuật và tính
năng sử dụng quan trọng. Nghiên cứu nhằm nhận dạng và đánh giá cả về định
tính lẫn định lượng các tính chất động lực học chuyển động của MK không
những góp phần quan trọng cho công tác thiết kế máy mới, cải tiến máy đã có mà
còn tạo cơ sở để lựa chọn trang bị hệ thống máy kéo phù hợp, đồng thời định
hướng khai thác sử dụng chúng có hiệu quả nhất.
2

Nhiều năm qua, các nhà khoa học trong nước đã quan tâm nghiên cứu các
vấn đề về tính năng kéo bám, tính chuyển động êm dịu của MK và đã thu được
kết quả khá tốt. Rất nhiều công trình tập trung nghiên cứu cải tiến bộ phận di
động cho máy kéo bánh làm việc trên ruộng lúa nước. Kết quả là có nhiều kết
cấu di động mới ra đời như bánh sắt, bánh mấu cao, xích ôm lốp, di động nửa
xích để làm việc trên đất có độ ẩm cao. Tuy nhiên có thể thấy một thực tế là các
nghiên cứu cải tiến trên mới chỉ ưu tiên giải quyết vấn đề di động của MK, chưa
có điều kiện chú ý nhiều đến các tính năng khác không kém phần quan trọng của
máy kéo như tính điều khiển, khả năng quay vòng và tính ổn định chuyển động.
Theo các nhà khoa học, bên cạnh các nghiên cứu về động lực học hướng
dọc (truyền lực, kéo bám) và phương thẳng đứng (dao động) thì việc nghiên cứu
động lực học hướng ngang của MK (tính quay vòng, điều khiển, ổn định) là rất
cần thiết, có vậy mới đáp ứng đầy đủ được yêu cầu nghiên cứu toàn diện về MK.
Tuy nhiên do tính chất phức tạp của bài toán, cộng với sự thiếu thốn về các
phương tiện nghiên cứu cho nên đến nay, ở nước ta chưa có nhiều kết quả nghiên
cứu về vấn đề này. Đó thật sự là khoảng trống tri thức cần được lấp đầy.
Quỹ đạo và sự ổn định chuyển động của MKNN có ảnh hưởng lớn đến
năng suất và chất lượng làm việc của liên hợp máy, đến mức độ an toàn, chí phí
nhiên liệu và sự mệt nhọc của người điều khiển. Đặc biệt, do đặc thù và tính chất

chuyển động của liên hợp máy khi thực hiện cơ giới hóa các khâu canh tác trên
đồng ruộng, máy kéo phải quay vòng ở hai đầu bờ rất nhiều (thường chiếm từ 15
đến 25% tổng thời gian hoạt động). Vì vậy máy kéo có tính năng quay vòng tốt
và điều khiển liên hợp máy một cách hợp lý sẽ giảm đáng kể đường chạy không
và các chi phí hoạt động.
Máy kéo là một hệ thống động lực phức tạp (động cơ - truyền lực – di
động), về điểm này gần giống với ô tô, tuy nhiên chúng thường xuyên phải làm
việc trong điều kiện hết sức khó khăn và luôn thay đổi (đất đai, tải trọng máy
nông nghiệp) – điểm này khác hẳn với ô tô. Chính vì vậy mọi nghiên cứu không
mang tính hệ thống, không đi sâu vào bản chất vật lí của quan hệ máy - đất có thể
sẽ không đánh giá hết các tính chất động lực học của hệ thống, và do đó có thể vô
3

tình dẫn đến sự thay đổi về cơ bản, thậm chí phá vỡ các tính năng của máy kéo
theo thiết kế ban đầu (Guskov, 1966; Pharobin, 1970; Lugovxeva, 1980;
Gyachev, 1981; Pacejka, 2002).
Từ nhu cầu thực tiễn và với những lí do trên, đề tài luận án đặt vấn đề
nghiên cứu một số vấn đề về động lực học chuyển động vòng của máy kéo 4
bánh dùng trong nông nghiệp, một mảng khoa học về cơ khí hóa nông nghiệp
chưa có nhiều thành quả nghiên cứu ở nước ta.
2. Mục tiêu, nhiệm vụ và đối tượng nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài luận án là xây dựng được một chương trình mô phỏng
động lực học quay vòng máy kéo, cho phép khảo sát ảnh hưởng của một số yếu
tố sử dụng và kết cấu đến tính chất chuyển động vòng của máy kéo bánh trong
điều kiện sản xuất nông nghiệp.
Nhiệm vụ của đề tài luận án là nghiên cứu xây dựng mô hình động lực học
quá trình chuyển động vòng của máy kéo bánh, có tính đến đặc tính làm việc của
động cơ, đường truyền lực và đặc biệt là quan hệ đất – bánh xe và ảnh hưởng của
máy nông nghiệp. Mô hình có thể được mô phỏng bằng toán học và giải được
bằng các phương pháp hiện đại trên máy tính số, nhằm tăng khả năng khảo sát

nhiều phương án và rút ngắn thời gian cũng như chi phí nghiên cứu.
Đối tượng nghiên cứu của luận án là máy kéo 4 bánh một cầu chủ động,
loại MK sử dụng phổ biến và rất phù hợp với sản xuất nông nghiệp nước ta.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Việc nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố sử dụng và kết cấu đến quỹ đạo
chuyển động của MK có ý nghĩa thực tiễn là góp phần xây dựng một phương
pháp xác định các thông số tối ưu, đảm bảo khả năng làm việc của liên hợp máy
và chất lượng chuyển động cao nhất của nó trong những điều kiện nhất định.
Đồng thời qua đó có thể đưa ra một số hướng dẫn hoặc khuyến cáo trong sử dụng
để khai thác máy kéo có hiệu quả nhất.
Phương pháp, nội dung và giới hạn nghiên cứu được lựa chọn phù hợp với
điều kiện cụ thể của nước ta nhằm đạt mục đích của đề tài và để kết quả có thể
ứng dụng được vào thực tế chế tạo và sử dụng MKNN hiện nay.
4

Không đặt tham vọng giải quyết trọn vẹn một vấn đề khoa học phức tạp,
trong phạm vi đề tài luận án, công trình này chỉ tiến hành những bước nghiên cứu
đầu tiên, có tính chất đặt cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo, nhằm góp phần xây
dựng luận cứ khoa học cho việc tính toán thiết kế, cải tiến hoặc lựa chọn và nâng
cao hiệu quả sử dụng các loại máy kéo 4 bánh, phục vụ tốt cho cơ giới hoá nông
nghiệp ở nước ta. Ngoài ra phương pháp tiếp cận và kết quả nghiên cứu có thể sẽ
đóng góp cho công tác đào tạo đại học và sau đại học trong lĩnh vực liên quan.
4. Những đóng góp mới của đề tài luận án
- Mô hình động lực học được xây dựng trong luận án đã mô tả khá đầy đủ
tính chất chuyển động vòng của MK 4 bánh trên đất nông nghiệp. Trong mô hình
đã tích hợp tương tác giữa động cơ, hệ thống truyền lực, bánh xe, đất và máy
nông nghiệp (MNN). Sử dụng kỹ thuật mô phỏng, có thể khảo sát linh hoạt các
phương án kết cấu, sử dụng MKNN. Các thông số vào của mô hình được xác
định bằng thực nghiệm. Độ tin cậy và chính xác của mô hình đã được đánh giá
thông qua các thí nghiệm đối chứng.

- Thiết bị thí nghiệm bánh xe đã thiết kế và chế tạo có tính cơ động cao,
phù hợp để thực hiện thí nghiệm trên đồng ruộng đối với cả bánh xe chủ động và
bị động. Với hệ thống đo và xử lý số liệu hiện đại có thể xác định các thông số
ảnh hưởng đến tính chất chuyển động của bánh xe MK trên mặt đường biến
dạng. Kết quả thí nghiệm là cơ sở dữ liệu để xây dựng mô hình bánh xe trong
nghiên cứu tính chất chuyển động của MK.
- Mô hình bánh xe là một mô hình bán thực nghiệm, trong đó tính toán các
lực và mô men trong diện tích tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đồng từ độ trượt dọc
và góc lệch bên của bánh xe trên một số loại đất nông nghiệp điển hình. Mô hình
bánh xe đã xây dựng có thể kết nối với mô hình phẳng bất kỳ mô tả động lực học
chuyển động của MK hoặc MNN tự hành.
- Phương pháp thực nghiệm xác định quỹ đạo chuyển động của MK bằng
sử dụng sensor V1-Datron đã đề xuất, khá chính xác và phù hợp với điều kiện
MK và MNN tự hành chuyển động trên đồng ruộng hoặc trên đường.


5

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về tình hình phát triển máy kéo nông nghiệp ở nước ta
1.1.1. Thực trạng trang bị máy kéo ở nước ta
Trải qua nửa thế kỷ phát triển cơ giới hoá nông nghiệp, tình hình trang bị
và sử dụng máy kéo ở nước ta có nhiều bước thăng trầm, phụ thuộc vào những
thay đổi cơ chế sản xuất nông nghiệp trong mỗi giai đoạn và ở từng vùng lãnh
thổ khác nhau.
Những năm 80 (của thế kỷ XX) trở về trước có thể nói các loại máy kéo
cỡ trung chiếm ưu thế tuyệt đối trong các trong các khâu canh tác, đặc biệt là
khâu làm đất và vận chuyển nông nghiệp. Không thể phủ nhận ưu thế và hiệu quả
to lớn của máy kéo vừa và lớn đối với phát triển kinh tế tập thể và sản xuất nông
nghiệp quốc doanh. Trong những năm cuối thế kỷ trước, do thực hiện cơ chế

khoán 10 theo mô hình kinh tế hộ nông dân, việc sử dụng máy kéo lớn trở nên
không còn phù hợp dẫn đến giải tán hàng loạt trạm đội máy kéo vốn được đầu tư
xây dựng khá quy củ cả về quản lý lẫn kỹ thuật. Theo đó, máy kéo nhỏ và cụ thể
là máy kéo hai bánh thực sự lên ngôi vì tỏ ra khá phù hợp với điều kiện ruộng đất
được chia thành lô thửa kích thước nhỏ, hơn nữa cũng rất hợp với khả năng đầu
tư trang bị của hộ nông dân.
Tuy nhiên trong những năm gần đây, một mặt do phát triển mô hình kinh
tế trang trại, mặt khác do chủ trương dồn điền đổi thửa, xây dựng những “cánh
đồng mẫu lớn” để tập trung hơn, chuyên môn hoá hơn nhằm tăng năng suất lao
động, tăng số lượng sản phẩm hàng hoá, đảm bảo tính thời vụ để quay vòng quỹ
đất thì các loại máy kéo cỡ trung đang hội nhập trở lại nhanh chóng và mở ra
triển vọng to lớn.
Mức độ trang bị động lực nói chung và máy kéo nói riêng trên một đơn vị
diện tích canh tác nông nghiệp phản ánh trình độ cơ giới hoá sản xuất nông
nghiệp ở mỗi nước. Theo số liệu báo cáo của Cục Chế biến, thương mại nông
lâm thủy sản và nghề muối (2011), ở các nước phát triển chỉ tiêu này đạt rất cao:
ở Mỹ là 125 mã lực/ha; Nhật 35mã lực/ha, Trung Quốc là 6,06 mã lực/ha. Ngay
ở các nước đang phát triển của khu vực Đông Nam Á, chỉ tiêu này cũng đạt
6

khoảng 4 mã lực/ha, trong khi đó cho đến năm 2011, Việt Nam mới đạt khoảng
2,55 mã lực/ha. Cả nước hiện có gần 300 nghìn máy kéo các loại sử dụng trong
nông nghiệp với tổng công suất trên 5 triệu mã lực, trong đó công suất của máy
kéo vừa và lớn chỉ chiếm khoảng 40% (Phạm Văn Lang, 2012). Số lượng máy
kéo lớn có xu hướng ngày càng giảm do nhập khẩu khó khăn bởi giá thành cao
và thiếu phụ tùng, nhất là đối với một số loại máy kéo của các nước Tây Âu và
Mỹ nhập vào miền Nam trước đây, trong khi công nghiệp trong nước hầu như
chưa chế tạo được máy kéo lớn.
Muốn sử dụng máy kéo có hiệu quả kinh tế cao đòi hỏi phải tính toán trang
bị phù hợp, đa dạng về kích cỡ và chủng loại, bởi lẽ nước ta có địa hình và điều

kiện đất đai nông nghiệp khá phức tạp, thời vụ khắt khe, khí hậu, cây trồng và tập
quán canh tác giữa các vùng khác nhau rất lớn. Thí dụ, máy kéo cỡ lớn 100 mã lực
trở lên đã phát huy hiệu quả cao trong các khâu khai hoang cải tạo đất ở vùng
trung du, miền núi. Máy kéo cỡ trung được ưa chuộng ở đồng bằng sông Cửu
Long (loại 30 – 80 mã lực) và đồng bằng Bắc bộ (loại 25 – 50 mã lực). Trong khi
đó máy kéo cỡ lớn trên 80 mã lực lại tỏ ra phù hợp với vùng Trung du và miền núi
(Nguyễn Điền và cs, 1984; Nguyễn Văn Sắt, 1990; Hoàng Quốc Đô, 1993).
Hệ thống máy kéo ở nước ta, cả máy nhỏ và máy lớn phần lớn là có nguồn
gốc nhập ngoại, chủ yếu mang tính tự phát và dường như còn thiếu những cứ liệu
khoa học trong lựa chọn. Phải qua một thời gian dài sử dụng, thực tiễn đã chọn
lọc được một số loại máy kéo bánh hơi tương đối phù hợp với điều kiện sản xuất
nông nghiệp của nước ta như các loại máy kéo MTZ-50, MTZ-80, Yanmar-3000
(đối với miền Bắc); R-551, Steyer 768 và John Deere 3020 (đối với miền Nam).
Qua thực tiễn hơn 50 năm thực hiện cơ giới hoá nông nghiệp và theo tổng
kết của nhiều chuyên gia nông nghiệp trong và ngoài nước đều dẫn tới nhận định
là không thể thực hiện cơ giới hoá nông nghiệp bằng máy móc của nước khác. Bởi
lẽ về mặt kỹ thuật cho thấy ngay cả những máy kéo từng được coi là phù hợp nhất
cũng có nhiều nhược điểm, nhiều tính năng kỹ thuật không phù hợp với điều kiện
canh tác của ta; về kinh tế, giá máy kéo trên thế giới có chiều hướng tăng, bình
quân từ 120 đến 200 USD cho một mã lực máy kéo, vượt quá sức mua mà nông
7

dân có thể chấp nhận; về mặt xã hội, cơ giới hoá nông nghiệp tạo điều kiện cho
nông nghiệp phát triển và đồng thời cũng tạo điều kiện cho công nghiệp phát triển
(Nguyễn Điền và Nguyễn Đăng Thân, 1984; Nguyễn Văn Sắt, 1990; Hoàng Quốc
Đô, 1993; Phạm Văn Lang, 1996; Nguyễn Minh Sơn, 2011; Cục Chế biến,
Thương mại, Nông Lâm Thủy sản và Nghề muối, 2011; Phạm Văn Lang, 2012).
Vì vậy Việt Nam ta không thể không có ngành chế tạo máy kéo mà trái lại
cần phải phát triển mạnh công nghiệp chế tạo máy kéo, đáp ứng yêu cầu trước
mắt của sản xuất và tiến tới xuất khẩu.

1.1.2. Tình hình nghiên cứu chế tạo máy kéo ở nước ta
Thực tiễn nhiều năm phát triển cơ giới hóa nông nghiệp cũng cho thấy
việc nhập máy kéo chỉ là giải pháp tạm thời, chắp vá và việc phát triển công
nghiệp chế tạo máy kéo trong nước là nhu cầu tất yếu. Quá trình nghiên cứu chế
tạo máy kéo gồm nhiều giai đoạn: thiết kế sơ bộ, chế tạo mẫu, thử nghiệm thực
tế, hoàn chỉnh thiết kế rồi mới tiến hành sản xuất hàng loạt.
Vấn đề nghiên cứu thiết kế chế tạo thử máy kéo ở Việt Nam đã được chú ý
từ rất sớm và được rất nhiều cơ quan khoa học và các nhà máy tập trung phối hợp
thực hiện. Sau 35 năm liên tục, ngành cơ khí nước ta đã 15 lần tổ chức nghiên
cứu chế thử máy kéo bốn bánh với số tiền đầu tư rất lớn nhưng vẫn chưa đạt
được kết quả như mong muốn. Chỉ tính riêng chi phí cho lần chế thử máy kéo
Bông Sen 50 năm 1988-1990 cũng đã tốn kém hàng tỷ đồng/mẫu máy mà vẫn
chưa thể cho ra được sản phẩm có chất lượng. Duy nhất chỉ có máy kéo nhỏ hai
bánh BS-12 tuy chất lượng và độ tin cậy chưa cao nhưng cũng đã được chế tạo
hàng loạt với số lượng lớn và được coi là sản phẩm đặc trưng của Công nghiệp
chế tạo máy kéo của Việt Nam. Tuy nhiên máy kéo BS-12 có sức kéo chưa được
0,2T, tức là quá nhỏ và chưa được xếp hạng theo danh mục cấp lực kéo theo qui
định quốc tế ISO hay tiêu chuẩn nhà nước TCVN. Mặt khác đây là loại máy kéo
có kết cấu đơn giản, theo đánh giá của nhiều chuyên gia thì công nghệ chế tạo ra
nó khác hẳn và thấp hơn nhiều so với công nghệ chế tạo máy kéo 4 bánh (Phạm
Văn Lang, 1996; Xuân Minh, 2001).
8

Qua đây có thể thấy rằng, công nghiệp chế tạo máy kéo của nước ta mới ở
giai đoạn sơ khai, chậm phát triển gần thế kỷ so với các nước công nghiệp phát
triển. Đặc biệt, công nghệ chế tạo máy kéo 4 bánh của nước ta còn rất non kém,
chưa đáp ứng được nhu cầu phát triển cơ giới hoá trước mắt và sau này.
Qua tìm hiểu thực trạng trên, có thể rút ra mấy điểm sau:
1- Trước hết về quan điểm, không nên cho rằng nước ta không thể và
không nên chế tạo máy kéo 4 bánh mà nên nhập nguyên chiếc hoặc nhập dây

chuyền có sẵn của nước ngoài. Điều này có thể áp dụng được với ô tô (vì điều
kiện đường sá gần giống nhau), còn đối với máy kéo thì rõ ràng máy kéo theo
thiết kế của nước ngoài không hoàn toàn phù hợp với tính chất đặc thù của đất
đai, khí hậu và tập quán canh tác từng vùng của nước ta.
2- Muốn phát triển công nghiệp chế tạo máy kéo, chúng ta phải sớm đầu
tư công nghệ hiện đại vì máy kéo là loại máy phức tạp, không thể chế tạo trên
nền tảng trình độ cơ khí hiện nay.
3- Muốn có sản phẩm máy kéo chất lượng tốt, có tính năng kỹ thuật phù
hợp với điều kiện sản xuất nông nghiệp nước ta thì không thể chế tạo theo kiểu
chép mẫu của nước ngoài mà nhất thiết phải đầu tư nghiên cứu từ thiết kế sơ bộ
đến thiết kế hoàn thiện máy kéo. Đây là nhiệm vụ đặt ra cho các nhà khoa học và
các cán bộ kỹ thuật của ngành.
4- Trong thời gian trước mắt, nếu công nghiệp trong nước chưa thể đáp
ứng được nhu cầu máy kéo cho sản xuất hoặc chưa thể tự thiết kế mới được, tiếp
tục phải nhập máy từ nước ngoài thì vẫn rất cần có những nghiên cứu về tính
chất động lực học của máy kéo nông nghiệp. Trên cơ sở đó, xây dựng những luận
cứ khoa học cho việc lựa chọn hay thiết kế cải tiến máy kéo nhập ngoại và
khuyến cáo cần thiết trong sử dụng.
1.2. Khái quát về tính chất chuyển động của máy kéo
Máy kéo có nhiều tính năng kỹ thuật, trong đó tính chất chuyển động được
xem là những tính năng kỹ thuật quan trọng nhất. Trong lí thuyết động lực học
chuyển động của ô tô máy kéo có thể tách ra ba hướng chính là: chuyển động
thẳng, chuyển động quay vòng và tiện nghi êm dịu chuyển động. Nghiên cứu
9

động lực học hướng chuyển động của ô tô máy kéo, trước hết và chủ yếu là
nghiên cứu quĩ đạo chuyển động của chúng (Nguyễn Khắc Trai, 1997).
Trong quá trình chuyển động, máy kéo cần phải giữ ổn định được hướng
chuyển động theo yêu cầu của người lái, không bị lệch khỏi hướng đang chuyển
động do tác dụng của những lực ngẫu nhiên, chống được sự lật đổ bên của xe và

trượt ngang của bộ phận di động trên mặt đường. Đồng thời, kết cấu của xe, đặc
biệt là hệ thống lái - điều khiển trên xe cần phải đảm bảo cho ô tô máy kéo có
khả năng thay đổi hướng chuyển động nhẹ nhàng và nhanh chóng.
Khi xem xét quĩ đạo chuyển động của ô tô máy kéo, vấn đề luôn luôn
được đặt ra dưới dạng chuyển động vòng tổng quát, trong đó chuyển động thẳng
chỉ là một trường hợp đặc biệt.
Theo Mischke (1990) và Nguyễn Khắc Trai (1997), trong lĩnh vực động
lực học hướng chuyển động của xe, tính chất chuyển động được định nghĩa là
tính chất tổng quát của hệ thống “Người lái – Xe - Môi trường” (hình 1.1). Người
lái là phần tử thứ nhất của hệ thống này, trên cơ sở tổng hợp các cảm nhận chủ
quan của mình, sẽ đánh giá chất lượng của tính chất chuyển động và luôn có tác
động điều chỉnh để có thể thu được các chuyển vị phù hợp (theo mong muốn).
Ngoài ra các yếu tố của môi trường luôn luôn thay đổi, dẫn tới thay đổi mối
tương quan chuyển động của ô tô máy kéo trên nền đường.

Hình 1.1. Mô hình hệ thống điều khiển mạch kín của ô tô máy kéo
Người lái
Truyền lực
Phanh
Lái

MÁY KÉO
Ảnh hưởng
mặt đường
Quĩ đạo cần theo

(yêu cầu)
Quĩ đạo
hiện tại
(kết quả

điều khiển)
Liên hệ ngược
Nhiễu ngoài
10

Nói cụ thể hơn, chuyển động của máy kéo diễn ra dưới tác động của các
ngoại lực khác nhau. Một vài lực sẽ thay đổi trong giới hạn nào đó do tác động
của người lái (lực kéo tiếp tuyến, lực ngang trên bánh xe dẫn hướng), một số lực
khác thay đổi theo qui luật ngẫu nhiên và không phụ thuộc vào người lái (lực cản
của mặt đường, dao động của lực kéo ở móc,…). Chuyển vị của máy kéo được
phản hồi trở lại người lái, lúc này người lái lại tác động vào hệ thống điều khiển
để tạo nên các chuyển vị tiếp theo của xe.
Như vây thực tế mô hình của hệ thống điều khiển là mạch kín. Việc khảo
sát hệ thống kín là cần thiết, nhất là khi nghiên cứu quá trình lái tự động, tuy nhiên
quá phức tạp. Để đánh giá được hệ thống kín này, trước hết cần phải đánh giá hệ
thống hở (tức không có mạch liên hệ ngược). Qua hệ thống hở, có thể xác định
được các phản ứng (chuyển vị) của máy kéo khi có các yếu tố điều khiển hoặc kích
động bên ngoài khác. Mặt khác các số liệu về tính chất chuyển động nhận được từ
các mô phỏng chuyển động không có tác động của người lái (nói đúng hơn là các
tác động này đã được thay thế bằng các hàm góc quay vành lái, thậm chí của hàm
ga) sẽ mô tả một cách khách quan tính chất chuyển động của máy kéo.
Tóm lại, việc nghiên cứu đánh giá tính chất chuyển động của máy kéo cần
tập trung chủ yếu vào việc phân tích đánh giá phản ứng của MÁY KÉO - đối
tượng điều khiển – dưới tác động điều khiển (đóng ngắt li hợp, sang số, tác động
phanh hoặc tác động lái,…) cũng như các tác động nhiễu đến từ môi trường (tình
trạng mặt đường, mặt đồng, máy nông nghiệp, gió,…).
Thông thường để đánh giá tính chất chuyển động của ô tô máy kéo cần
khảo sát một số thông số trạng thái của một số trạng thái chuyển động nhất định.
Theo truyền thống và gần đây là theo các tiêu chuẩn ISO, một số trạng thái đặc
trưng sau đây được nghiên cứu (Đào Đình Tại, 1996; ISO/TC/22/Nr 185).

- Chuyển động vòng ổn định (góc lái  và vận tốc xe v là hằng số);
- Quay vòng quá độ (v = const,  theo qui luật cho trước);
- Tính chất ổn định chuyển động thẳng;
- Phanh khi quay vòng ổn định;
- Quay vòng ổn định trên đường nghiêng ngang, đường ướt, đường trơn;