Nghiên cứu khoa học " Xây dựng đồ thị động lực học của máy kéo " potx

Xây dựng đồ thị động lực học của máy kéo - Th.s Nguyễn Can
Th.s Nguyễn Can
Máy kéo đang được sử dụng ngày càng nhiều trong các ngành nông nghiệp, lâm
nghiệp thuỷ lợi, quân sự ở nước ta hiện nay. Chọnloại máy kéo và hệ thống công
tác kèm theo, và chọn chế độ làm việc thích hợp trên những địa hình khác nhau là
rất cần thiết để đảm bảo tính kinh tế và an toàn cho sử dụng. Việc lựa chọn và
kiểm tra các thông số làm việc thích hợp này có thể thực hiện dựa trên đồ thị lực
kéo của máy kéo. Tuy nhiên chúng ta thấy rằng việc xây dựng đồ thị lực kéo đòi
hỏi nhiều thời gian và kinh phí thí nghiệm cũng như cần có những phương tiện đo
đạc nhất định, trong thực tế sử dụng ít có điều kiện thực hiện được. Để giúp cho
việc sơ bộ đánh giá khả năng làm việc của máy được dễ dàng, chúng tôi đã lập
một chương trình máy tính nhỏ đê thiết lập Đồ thị đặc tính động lực học của máy
kéo với tên gọi: Chương trình “ Xác định đặc tính động lực học của máy kéo ”, gọi
tắt là “Động lực máy kéo” (ĐLMK).
Trong bài viết này chúng tôi xin trình bầy về việc sử dụng lý thuyết ô- tô máy kéo
để xây dựng các thuật toán khi viết chương trình máy tính nhỏ ĐLMK đó và nêu
ví dụ việc ứng dụng Chương trình vào trong nghiên cứu đặc tính động lực học của
máy kéo trong sản xuất.
I. Đặc điểm của chương trình ĐLMK.
1.Tên chương trình: ”Xác định đặc tính động lực học của máy kéo”, viết tắt là:
“ĐLMK”
2. Ngôn ngữ lập trình: Turbo-Paskal 7.0
3. Phạm vi sử dụng: Máy kéo bánh bơm, máy kéo xích loại nhỏ đến lớn.
4. Các thông số đầu vào của chương trình:
-Công suất tối đa (Na: Mã lực).
-Số vòng quay ứng với công suất tối đa (nc

: Vòng/phút)
-Mô men tối đa động cơ (Me: KGm).
-Kiểu buồng đốt của động cơ.
-Tỷ số truyền tổng tại các số truyền làm việc (it).

-Trọng lượng máy kéo (G: KG).
-Hiệu suất truyền động (ht), và hiệu suất truyền động xích (hx) với máy kéo xích.
-Hệ số cản lăn của máy kéo (fc) với máy kéo xích.
-Số răng bánh sao chủ động (Z) với máy kéo xích.
-Bước xích (t: mm) với máy kéo xích.
-Bán kính bánh xe chủ động (Rb: m) với máy kéo bánh bơm.
-Hệ số trượt ( d: %) tương ứng với lực kéo ở móc (Pm: KG).
5. Kết quả đầu ra của chương trình: Gồm các đồ thị sau:
Đồ thị 1- Số vòng quay động cơ theo mô men động cơ, ne = f1(Me) Vòng/phút
Đồ thị 2- Công suất động cơ theo mô men động cơ, Ne = f2(Me) Mã lực
Đồ thị 3- Tiêu hao nhiên liệu theo mô men động cơ, gt = f3(Me) Kg/giờ
Đồ thị 4- Vận tốc lý thuyết máy kéo theo tốc độ động cơ, Vl = f4(ne) Km/giờ
Đồ thị 5- Lực kéo tại móc theo mô men động cơ, Pm = f5(Me) KG
Đồ thị 6- Hệ số trượt máy kéo theo lực kéo tại móc, d = f6(Pm). %
Đồ thị 7- Vận tốc thực máy kéo theo lực kéo tại móc, Vt = f7(Pm) Km/giờ
Đồ thị 8- Công suất tại móc theo lực kéo tại móc, Nm = f8(Pm) Mã lực
Đồ thị 9- Chi phí nhiên liệu theo lực kéo tại móc, Gm = f9(Pm) Kg/giờ
II. Những giải pháp và thuật toán chính của chương trình.
Cácđồ thị nêu trên được xây dựng trong bốn góc của hệ trục toạ độ Đề-các xoy.
Việc xây dựng các đồ thị này khá quen thuộc với các cán bộ kỹ thuật ô tô máy
kéo,nhưng khi sử dụng ngôn ngữ lập trình Turbo Paskal có một số vấn đề phải giải
quyết như sau:
1/ Trong phương pháp xây dựng đồ thị thông thường, các đồ thị 1,2,3 và 6 được
xây dựng bằng thực nghiệm, thực tế các thực nghiệm đó khó có điều kiện thực
hiện.Để việc xây dựng đồ thị được thuận tiện, chúng tôi sử dụng các công thức
gần đúng thay cho thực nghiệm, công thức chính được sử dụng là công thức quan
hệ công suất và tốc độ động cơ của Lay-dec-man; điều này có thể dẫn đến sai số
nhỏ nhưng vẫn trong giới hạn cho phép đối với thực tế sản xuất. Cụ thể thuật toán
để tính toán các toạ độ điểm vẽ trên đồ thị góc 3 như sau:
Chúng ta có công thức thực nghiệm Lay-dec-man:

Ne= Nmax[(ne/nc).h1 + (ne/nc)
2
.h2 - (ne/nc)
3
] [1]
Trong đó:
Ne: Công suất động cơ tại tốc độ ne tương ứng của động cơ.
Nmax: Công suất tối đa động cơ taị tốc độ tương ứng nc của động cơ.
h1, h2: Các hệ số, phụ thuộc loại buồng cháy động cơ diezel
Và có Me = 716,6 Ne / ne (KGm) [2]
Thực hiện một số phép biến đổi sơ cấp chúng ta sẽ có công thức xây dựng đồ thị
(1):
ne = 0,5 { h2 . nc + [ nc
2
(h2 + 4 h1 ) - 4 Me. nc
3
/ 716,2 .Nmax ]
0,5
}
(Vòng/phút) [3]
Công thức xây dựng đồ thị (2) và (3) là:
Ne = ne .Me / 716,2 ( Mã l ực) [4]
Gt = ge. Me .ne / 716,2 ( gam/h ) [5]
2. Để hàm số và đối số trong các công thức xây dựng đồ thị đúng với yêu cầu như
nêu trong mục I/5 ở trên, cần phải thực hiện một số phép biến đổi toán học cần
thiết. Ví dụ sự chuyển đổi công thức Lay-dec-man Ne ="f(ne)" thành hàm số dạng
ne ="f1(Me)" nêu ở trên.
3. Khi vẽ bằng tay, các đồ thị góc I ( trừ đồ thị d) được suy ra từ các đồ thị góc II,
III, IV bởi cách dóng các đường thẳng song song với trục toạ độ. Phương pháp
dóng không thực hiện được bởi Turbo Pascal, giải pháp được sử dụng ở đây là

dùng công thức tính lại các giá trị ne, Me tương ứng tại từng điểm vẽ.
4. Đồ thị 6 (hệ số trượt d) :
Hệ số trượt d có thể được tính theo công thức lý thuyết về sự trượt dọc hướng
chuyển động, theo quan điểm về sự ảnh hưởng của các vấu bám trên xích:
d = h. Pm / C .Fb .l [6]
Trong đó:
h: Hệ số đặc trưng cho sự phân bố không đều ứng suất các vấu xích trên mất đất.
C : Hệ số đặc trưng quan hệ cơ lý của đất đến sự trượt.(KG/ m3)
Fb : Tổng hình chiếu trong mặt phẳng ngang máy kéo của các vấu xích vào đất
(m2).
l : Chiều dài tựa của giải xích trên mặt đất (m).
Pm : Lực kéo tại móc kéo (KG)
Công thức xác định hệ số trượt dnêu trên chỉ dùng được khi máy kéo làm việc trên
vùng đất cứng, và khi đã xác định được hệ số C, hệ số phân bố ứng suất h.
Cũng có thể nhập giá trị hệ số trượt dtheo lực kéo tại móc Pm thu được từ thực
nghiệm vào chương trình. Việc vào với số lượng lớn (trên dưới một trăm) số liệu
như vậy bằng tay rất dễ gây lỗi. Để việc vào số liệu d dễ dàng và không ảnh hưởng
tới sự làm việc của chương trình chính, một chương trình phụ (file thứ hai) được
xây dựng để thành lập một file thứ ba là file dữ liệu hệ số d. Chương trình chính sẽ
đọc dữ liệu d từ file thứ ba này.
Chương trình phụ cho phép người sử dụng chọn một trong hai phương pháp lập dữ
liệu dbằng công thức hay bằng thực nghiệm.
III. Lược đồ logic và vấn đề lưu ý khi chạy chương trình ĐLMK
Sơ đồ logic sơ lược của chương trình ĐLMK được nêu trong hình vẽ 1. Trong sơ
đồ này, các đồ thị vận tốc lý thuyết Vl, lực kéo taị móc Pm, vận tốc thực Vt, công
suất kéo Nm, chi phí nhiên liệu riêng theo lực kéo tại móc Gm được vẽ cho 3 số
truyền làm việc của máy kéo do người sử dụng lựa chọn. Trong lược đồ còn ghi
các công thức để tính các giá trị hàm số của từng điểm trên các đồ thị.
Cần lưu ý là máy sẽ báo lỗi Runtine trong các trường hợp giá trị đưa vào của
người sử dụng Chương trình không phù hợp; Ví dụ các trị số đặc tính kỹ thuật đưa

vào sai với tính năng thực của máy kéo gây ra mâu thuẫn trong các phép tính, tỷ số
truyền đưa vào quá thấp so với hệ số cản chuyển động dẫn đến giá trị Pm < 0, trị
số đưa vào không đúng kiểu khai báo của Chương trình
IV.Sử dụng chương trình ĐLMK
Chương trình ĐLMK có thể áp dụng để xác định nhanh tính năng làm việc của các
loại máy kéo cỡ nhỏ đến lớn, chỉ cần có số liệu một số tính năng cơ bản của máy
kéo, các số liệu này có thể tìm thấy trong các tài liệu thông dụng như Catalo kèm
theo máy của Nhà sản xuất. Việc sử dụng chương trình ĐLMK có thể giúp tránh
được những sai lầm dẫn đến lãng phí khi mua sắm máy kéo mới, cũng như chọn
được phương án làm việc thích hợp dẫn đến làm giảm giá thành cho việc sử dụng.
Chương trình “ĐLMK” đang được sử dụng để nghiên cứu khả năng làm việc của
máy kéo xích trong sản xuất lâm nghiệp, xin đưa ra một ví dụ đối với máy kéo
dùng trong chuẩn bi đất trồng rừng; Số liệu thống kê cho thấy khoảngmột triệu
trong tổng số năm triệu hec ta của chương trình Quốc gia trồng rừng đến năm
2010 sẽ phải thực hiện trên những sườn đất dốc đồi núi trọc, khi chuẩn bị đất trồng
rừng, máy kéo phải làm việc trong điều kiện rất nặng nề, công việc thường phải
làm là san ủi thành bậc thang, cầy toàn diện hoặc cầy ngầm với độ sâu gần một
mét trên mặt đất hoang đã bị chai cứng và đá ong hoá của đồi trọc, khô cạn, men
theo đường đồng mức với độ dốc ngang trên dưới 15
0
.
Hình vẽ kèm theo đây trình bày hai đồ thị động lực học của máy kéo T 100 và máy
kéo DT 75 khi làm việc trong điều kiện của làm đất trồng rừng nói trên
Các số liệu đầu vào của chương trình cho việc tính toán với hai trường hợp trên
nêu trong biểu sau:
Số liệu đầu vào của hai đồ thị T 100 và DT 75
Thứ tự Tên số liệu Đơn vị T 100 DT 75
1 Công suất tối đa Mã lực 108 80
2 Tốc độ Đ.cơ tại C.suất cực
đại

Vòng / Ph 1070 1800
3 Suất tiêu hao nhiên liệu riêng

G / Ml.giờ 175 180
4 Kiểu buồng cháy Xoáy lốc Thống nhất
5 Tỷ số truyền tổng: Số thứ
nhất
Số thứ hai
Số thứ ba
Số 1: 77,8
Số 2: 48,6
Số 3: 40,7
Số 1: 46.4
Số 2: 41.6
Số 3: 37.3
6 Hiệu suất Tr.động x H.suất
xích
0.85 x 0,95 0,85 * 0.95
7 Số răng / bước xích / mét 13 / 0,22 13 / 0,18
8 Trọng lượng máy kéo KG 13 000 5 910
9 Hệ số cản lăn 0.13 0,13
Chú thích ký hiệu trên đồ thị:Vl,Vt: Vận tốc lý thuyết và thực tế máy kéo (Km/giờ);
b: Hệ số trượt (%); Gt,Gm: chi phí nhiên liệu của động cơ và của máy kéo
(Kg/giờ); Ne,Nm: Công suất tại trục cơ và công suất tại móc kéo (KG); ne: Tốc độ
trục cơ (vòng/phút); Pm: lực kéo tại móc kéo (KG); Me: Mô men tại trục cơ
(KG.m).
Vào các số liệu gốc
Bắt đầu
Vẽ hệ trục tọạ độ
-Vẽ Đồ thị:

ne = 0,5 { h2. nc + [ nc
2
(h2 + 4 h1 ) - 4 Me. nc
3
/ 716,2 .Nmax ]
0,5
}
-Vẽ Đồ thị: Ne = ne .Me / 716,2
-Vẽ Đồ thị: Gt = ge. Me .ne /716,2
Vẽ Đồ thị: Vl = (0,06 .Z. t / it) . ne
hoặc bánh bơm Vl ="0,377.Rb.ne/it"
Tính các số liệu suy dẫn:
Vẽ Đồ thị: Pm = (Me . it .ht . hx / Rs ) - f. G
Đọc dứng với Pm từ file Dữ liệu
Vẽ Đồ thị: d= f6 (Pm)
Tính: Me= Rs. ( f. G + Pm) / (it .ht. hx)
Tính: ne= 0,5 {h2 .nc +[ nc
2
(h2 + 4 h1 )- 4 Me. nc
3
/716,2 .Nmax]
0,5
}
Vẽ Đồ thị: Vt ="(0,06" .Z.t /it ). ne.(1- d) hoặc bánh bơm Vt="0,377.Rt/.ne.(1-
b)/it"
Vẽ Đồ thị: Nm= Vt . Pm
Vẽ Đồ thị: Gm = ge . Me . ne / 716.2
Kết thúc

Hình 1: Lược đồ chương trình

Hình 2:
Biểu đồ động lực học máy kéo xích T 100 và DT 75.
Drawing dynamics chart of tractor
Summary
Dynamics characteristic is a technical standard for studying tractor. A simple
programme is used by the author to draw dynamics charts of a tractor.
This programme may be use for some kinds of tractor that are being use in our
country.