Luận văn thạc sĩ PHÂN TÍCH HAO TỔN CÔNG SUẤT VÀ HIỆU SUẤT TRÊN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ – MÁY KÉO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI



LÊ VĂN HOÀ


PHÂN TÍCH HAO TỔN CÔNG SUẤT VÀ HIỆU SUẤT
TRÊN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ – MÁY KÉO



LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT


Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá

nông, lâm nghiệp
Mã số : 60.52.14

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. BÙI HẢI TRIỀU




HÀ NỘI - 2010

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan, những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam ñoan, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn ñã ñược
cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc.

Hà nội, ngày 08 tháng 12 năm 2010
Tác giả


Lê Văn Hòa

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
ii


LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi ñã
nhận ñược sự quan tâm giúp ñỡ nhiệt tình của nhiều tập thể, cá nhân.
Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS. Bùi
Hải Triều, người ñã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp ñỡ tôi trong quá trình
thực tập và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy giáo, cô giáo, các cán bộ
công nhân viên chức trong Bộ môn Cơ khí ñộng lực, Khoa Cơ ðiện, Viện sau
ñại học Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình
học tập, nghiên cứu khoa học và hoàn chỉnh luận văn tốt nghiệp.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu, khoa Cơ ðiện Trường
Cao ñẳng công nghệ và Kinh tế Bảo Lộc ñã tạo ñiều kiện giúp ñỡ tôi hoàn
thành luận văn.
Nhân dịp này, tôi cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn tới những người thân
trong gia ñình, bạn bè, ñồng nghiệp ñã giúp ñỡ, ñộng viên và khuyến khích tôi
trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày 08 tháng 12 năm 2010
Tác giả


Lê Văn Hòa
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
iii

MỤC LỤC

Lời cam ñoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu vi
Danh mục bảng vii
Danh mục hình ix

MỞ ðẦU 1
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 3
1.1 Tình hình sản xuất và sử dụng ô tô – máy kéo ở Việt Nam 3
1.2 Tình hình nghiên cứu về hiệu suất và hao tổn công suất trên hệ
thống truyền lực hiện nay 6
1.2.1 So sánh các bộ truyền khác nhau 6
1.2.2 Các quan hệ tổng quát về hiệu suất 7
1.2.3 Xác ñịnh hiệu suất nhờ ño lực kéo 9
1.2.4 Nghiên cứu hiệu suất trên hệ thống truyền lực máy kéo 11
1.3 Mục ñích và nhiệm vụ của ñề tài 15
1.3.1 Mục ñích 15
1.3.2 Nhiệm vụ 15
Chương 2 MÔ HÌNH TÍNH TOÁN HAO TỔN CÔNG SUẤT TRONG
HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ – MÁY KÉO 16
2.1 Hao tổn trong truyền ñộng bánh răng 16
2.2 Hao tổn ăn khớp răng phụ thuộc tải trọng của cặp bánh răng trụ
ăn khớp ngoài 17
2.3 Hao tổn phụ thuộc tải trọng trong bộ truyền hành tinh 21
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp

iv


2.4 Hao tổn phụ thuộc tải trọng của một cấp truyền ñộng cặp bánh
răng côn 22
2.5 Hao tổn công suất trên gối ñỡ 24
2.6 Hao tổn công suất tại phớt làm kín 26
2.7 Hao tổn công suất khi bôi trơn nhúng dầu 27
2.8 Các hao tổn ñặc biệt 30
2.8.1 Công suất bơm dầu bôi trơn 30
2.8.2 Hao tổn công suất tại ly hợp và phanh ướt 30
Chương 3 CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC ðIỂN HÌNH TRÊN Ô TÔ
– MÁY KÉO 34
3.1 Hệ thống truyền lực trên ô tô 34
3.1.1 Ô tô con 34
3.1.2 Ô tô tải 39
3.2 Hệ thống truyền lực trên máy kéo 43
Chương 4 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ KẾT CẤU VÀ SỬ
DỤNG ðẾN HAO TỔN CÔNG SUẤT VÀ HIỆU SUẤT
TRUYỀN ðỘNG 47
4.1 Lựa chọn xe nghiên cứu 47
4.1.1 Lý do lựa chọn xe THACOKIA - 1,25T 47
4.1.2 Thông số kỹ thuật 48
4.1.3 Các thông số kết cấu 49
4.1.4 Xử lý các số liệu 51
4.2 Ảnh hưởng của tải trọng ñến hao tổn công suất và hiệu suất trên
các cặp bánh răng ăn khớp 51
4.2.1 Cặp bánh răng trụ ăn khớp ngoài 51
4.2.2 Cặp bánh răng côn 53
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp

v


4.3 Ảnh hưởng của tốc ñộ quay trục sơ cấp hộp số ñến hiệu suất và
hao tổn công suất trên các cặp bánh răng ăn khớp 55
4.3.1 Cặp bánh răng trụ ăn khớp ngoài 55
4.3.2 Cặp bánh răng côn 58
4.4 Hao tổn công suất trên các gối ñỡ 60
4.4.1 Hao tổn không tải 60
4.4.2 Hao tổn phụ thuộc tải trọng ñộng cơ 61
4.5 Hao tổn công suất trên phớt chắn dầu 67
4.6 Hao tổn công suất khi bôi trơn nhúng dầu 68
4.6.1 Cặp bánh răng trụ ăn khớp ngoài 68
4.6.2 Cặp bánh răng côn 69
4.7 Hiệu suất toàn phần của hệ thống truyền lực 71
4.7.1 Phụ thuộc tải trọng ñộng cơ 71
4.7.2 Phụ thuộc tốc ñộ quay ñộng cơ 74
KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 77
Kết luận 77
ðề Nghị 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
vi


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

N
max

- Công suất cực ñại của ñộng cơ; (kW).
M
max
- Mômen xoắn cực ñại của ñộng cơ; (N.m).
n - Tốc ñộ quay của ñộng cơ; (vòng/phút).
A - Khoảng cách trục; (mm).
L - Chiều dài nón; (mm).
b - Bề rộng bánh răng; (mm).
ψ
L
- Hệ số bề rộng bánh răng;
Z - Số răng;
d - ðường kính trục; (mm).
d
m
- ðường kính ổ lăn; (mm).
d
D
- ðường kính phớt chắn dầu; (mm).
V
t
- Vận tốc vòng; (m/s).
f - Hệ số tính ñến loại ổ lăn và tải trọng trên ổ lăn; (N).
C
0
- Hệ số chịu tải trọng tĩnh; (N).
F
0
- Tải trọng ổ ñỡ tương ñương tĩnh; (N).
F

- Tải trọng tâm ổ lăn; (N).
F
a
- Tải trọng dọc trục; (N).
F
r
- Tải trọng hướng kính; (N).
υ - ðộ nhớt ñộng học dầu bôi trơn; (m
2
/s).



Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
vii


DANH MỤC BẢNG
STT Tên bảng Trang

1.1 Tập hợp các quan hệ toán học gần ñúng xác ñịnh bằng thực
nghiệm ñể tính toán hiệu suất 14
2.1 Giá trị ñộ nhám trung bình R
a
phụ thuộc vào môñun và chất
lượng ăn khớp. 19
2.3 Cách xác ñịnh f và f
0
25

2.4.1 Các công thức tính toán hao tổn thủy lực khi bôi trơn nhúng dầu 28
2.4.2 Các công thức tính toán hao tổn thủy lực khi bôi trơn vung dầu 29
4.1 Các thông số kỹ thuật của xe THACOKIA - 1,25T 48
4.2 Các thông số của hộp số xe THACOKIA – 1,25T 50
4.3 Các thông số của truyền lực chính xe THACOKIA – 1,25T 512

4.4 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tải trọng của cặp
bánh răng trụ ăn khớp ngoài, ứng với n
ñc
= 4.150 (vòng/phút) 53
4.5 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tải trọng của cặp
bánh răng côn, ứng với n
ñc
= 4.150 (vòng/phút) 55
4.6 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay của
cặp bánh răng trụ ăn khớp ngoài, ứng với M
max
= 172 N.m 57
4.7 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay của
cặp bánh răng côn, ứng với M
max
= 172 N.m 58
4.8 Kết quả tính toán hao tổn công suất không tải tại các gối ñỡ, ứng
với n
ñc
= 4.150 (vòng/phút) 60
4.9 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tải trọng tại gối ñỡ
A, ứng với n
ñc
= 4.150 (vòng/phút) 62

4.10 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay tại gối
ñỡ A, ứng với M
max
= 172 N.m 62
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
viii


4.11 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tải trọng tại gối ñỡ
C, ứng với n
ñc
= 4.150 (vòng/phút) 64
4.12 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay tại gối
ñỡ C, ứng với M
max
= 172 N.m 64
4.13 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tải trọng tại gối ñỡ
B ứng với n
ñc
= 4.150 (vòng/ phút) 66
4.14 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay tại gối
ñỡ B ứng với M
max
= 172 N.m 66
4.15 Kết quả tính toán hao tổn công suất trên phớt chắn dầu 68
4.16 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay của
cặp bánh răng trụ ăn khớp ngoài khi bôi trơn nhúng dầu 69
4.17 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay của
cặp bánh răng côn khi bôi trơn nhúng dầu 70
4.18 Kết quả tính toán hao tổn công suất toàn phần của hệ thống

truyền lực phụ thuộc tải trọng, ứng với n
ñc
= 4.150 (vòng/phút) 71
4.19 Kết quả tính toán hiệu suất toàn phần của hệ thống truyền lực
phụ thuộc tải trọng, ứng với n
ñc
= 4.150 (vòng/phút) 72
4.20 Kết quả tính toán hao tổn công suất toàn phần của hệ thống
truyền lực phụ thuộc tốc ñộ quay, ứng với M
max
= 172 N.m 74
4.21 Kết quả tính toán hiệu suất toàn phần của hệ thống truyền lực
phụ thuộc tốc ñộ quay, ứng với M
max
= 172 N.m 74

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
ix


DANH MỤC HÌNH

STT Tên hình Trang

1.1 So sánh ñịnh tính hiệu suất khi ñầy tải của các sơ ñồ truyền lực
máy kéo khác nhau 7
1.2 Cân bằng công suất trên hệ thống truyền lực máy kéo (không có
trục trích công suất) 8
1.3 Ảnh hưởng ñịnh tính của các thông số hoạt ñộng vào hiệu suất
của một hệ thống truyền lực máy kéo 11

1.4 Trường ñặc tính hiệu suất cho tỷ số truyền 7,5kW/h của máy kéo
ZT 300 công suất danh nghĩa 73,7kW tại 1850v/ph 13
1.5 Mômen hao tổn không tải của truyền lực máy kéo phụ thuộc vào
tần số quay ñộng cơ, nhiệt ñộ dầu ≈ 30
0
C 13
2.1 Cấp truyền ñộng hành tinh ñơn giản 21
2.2 Hao tổn công suất trên phớt dầu khi làm kín hướng kính dầu
ñộng cơ SEA20 100
0
C 26
2.3 Mô hình dòng cắt dừng với phân bố vận tốc trong khe hở bôi trơn 31
2.4 Mômen cắt phụ thuộc vào tần số quay chủ ñộng khi phân bố ñều khe
hở bôi trơn trong các trường hợp bôi trơn cưỡng bức, nhúng dầu 32
3.1 Sơ ñồ bố trí chung hệ thống truyền lực ô tô con 35
3.2 Các dạng cấu trúc truyền lực trên ô tô con hai cầu chủ ñộng 37
3.3 Sơ ñồ hệ thống truyền lực ô tô nhiều cầu với các bánh ñều là
chủ ñộng 40
3.4 Sơ ñồ hệ thống truyền lực ô tô tải nhẹ 41
3.5 Sơ ñồ hệ thống truyền lực ô tô tải hạng nặng 42
3.6 Sơ ñồ hệ hống truyền lực ô tô ba cầu chủ ñộng 42
3.7 Sơ ñồ hệ hống truyền lực của máy kéo bánh 44
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
x


4.1 Xe THACOKIA 1,25T 47
4.2 Sơ ñồ ñộng học hộp số 49
4.3 Sơ ñồ lực và các khoảng cách cụ thể của hộp số ứng với số truyền 1 51
4.4 Hao tổn công suất phụ thuộc tải trọng của cặp bánh răng trụ ăn

khớp ngoài, ứng với n
ñc
= 4.150 (vòng/phút) 52
4.5 Hiệu suất phụ thuộc tải trọng của cặp bánh răng trụ ăn khớp
ngoài, ứng với n
ñc
= 4.150 (vòng/phút) 52
4.6 Hao tổn công suất phụ thuộc tải trọng của cặp bánh răng côn
(truyền lực chính), ứng với n
ñc
= 4.150 (vòng/phút) 54
4.7 Hiệu suất phụ thuộc tải trọng của cặp bánh răng côn, ứng với n
ñc
= 4.150 (vòng/phút) 54
4.8 Hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay của cặp bánh răng trụ
ăn khớp ngoài, ứng với M
max
= 172 N.m 56
4.9 Hiệu suất phụ thuộc tốc ñộ quay của cặp bánh răng trụ ăn khớp
ngoài, ứng với M
max
= 172 N.m 56
4.10 Hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay của cặp bánh răng côn
(truyền lực chính), ứng với M
max
= 172 N.m 59
4.11 Hiệu suất phụ thuộc tốc ñộ quay của cặp bánh răng côn, ứng với
M
max
= 172 N.m 59

4.12 Hao tổn công suất không tải tại các gối ñỡ, ứng vớ
i
n
ñc
= 4.150 (vòng/phút) 61
4.13 Hao tổn công suất phụ thuộc tải trọng tại gối ñỡ A, ứng với
n
ñc
= 4.150 (vòng/ phút) 61
4.14 Hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay tại gối ñỡ A, ứng với
M
max
= 172 N.m 63
4.15 Hao tổn công suất phụ thuộc tải trọng tại gối ñỡ C, ứng với n
ñc
=
4.150 (vòng/ phút) 63
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
xi


4.16 Hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay tại gối ñỡ C, ứng với
M
max
= 172 N.m 65
4.17 Hao tổn công suất phụ thuộc tải trọng tại gối ñỡ B, ứng với n
ñc
=
4.150 (vòng/ phút) 65
4.18 Hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay tại gối ñỡ B, ứng với

M
max
= 172 N.m 67
4.19 Hao tổn công suất trên phớt chắn dầu 67
4.20 Hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay của cặp bánh răng trụ
ăn khớp ngoài khi bôi trơn nhúng dầu 69
4.21 Hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay của cặp bánh răng côn
khi bôi trơn nhúng dầu 70
4.22 Hao tổn công suất toàn phần của hệ thống truyền lực phụ thuộc
tải trọng 73
4.23 Hiệu suất toàn phần của hệ thống truyền lực phụ thuộc tải trọng 73
4.24 Hao tổn công suất toàn phần của hệ thống truyền lực phụ thuộc
tốc ñộ quay 75
4.25 Hiệu suất toàn phần của hệ thống truyền lực phụ thuộc tốc ñộ quay 75





Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
1


MỞ ðẦU

Trong quá trình hiện ñại hóa nông lâm nghiệp và công nghiệp nông
thôn, việc sử dụng ô tô - máy kéo ngày càng trở nên phổ biến, phần lớn các
công việc nặng nhọc trong nông lâm nghiệp, trong xây dựng cơ bản, thủy lợi,
giao thông vận tải… ñã ñược thực hiện nhờ máy kéo, xe chuyên dụng và ô tô.
Ô tô - máy kéo ñều là các xe tự hành, vì vậy chúng ñều có các bộ phận chính

có chức năng giống nhau.
Ô tô là một phương tiện giao thông ñường bộ quan trọng trong mạng
lưới giao thông của các quốc gia, ñặc biệt trong các quốc gia phát triển, nhu
cầu giao thông vận tải không ngừng gia tăng cùng với khả năng vận chuyển
hàng hóa và con người một cách linh hoạt ña dạng, kể cả thành phố và nông
thôn là những thể hiện cấp thiết của phương tiện này và ñòi hỏi mọi quốc gia
cần phải quan tâm thích ñáng. Sự phát triển kỹ thuật của ô tô ñã trải qua nhiều
giai ñoạn, cho tới nay nhiều tiến bộ kỹ thuật của nhiều lĩnh vực công nghệ ñã
nhanh chóng ñược áp dụng trên ô tô, song những yêu cầu của cộng ñồng cũng
ñặt ra những quy ñịnh chặt chẽ, cụ thể hơn, nhằm ñáp ứng ở mức cao hơn các
nhu cầu vận tải và ñảm bảo an toàn giao thông, các quy ñịnh ñưa ra cùng các
tiến bộ kỹ thuật ñược áp dụng và hoàn thiện không ngừng trên ô tô. Trong
các giai ñoạn cơ khí hóa nông nghiệp, máy kéo ñược nhìn nhận là loại máy
then chốt ña năng, ñến nay máy kéo ñược thiết kế thành một “ bộ phát năng
lượng vạn năng” có khả năng thích ứng với rất nhiều công việc, phần công
việc rất khác nhau và với các ñiều kiện làm việc cũng rất khác nhau, trong ñó
hệ thống truyền lực máy kéo chuyển ñổi mômen - tần số quay có một ý nghĩa
trung tâm. Hệ thống truyền lực cho người lái khả năng tác ñộng tích cực ñến
quá trình làm việc nhờ ñiều khiển thích hợp tỷ số truyền, hệ thống ñược ñánh
giá là có giá thành tương ñối cao, chiếm khoảng 20 ÷ 30% trong giá thành
chung của máy kéo.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
2


Các sơ ñồ truyền lực không phân cấp, cho phép kết nối tối ưu ñặc tính
của ñộng cơ ñốt trong với mỗi tình trạng sử dụng, cho ñến nay do hao tổn còn
lớn, ồn và giá thành chế tạo còn cao nên chưa ñược sử dụng rộng rãi. Cũng
như mọi loại máy biến ñổi và truyền năng lượng, trên hệ thống truyền lực
bánh răng phân cấp cũng xuất hiện hao tổn. Càng tăng tính phức tạp của liên

hợp truyền lực thì có thể làm hao tổn càng tăng, mặc dù ñã có trình ñộ kỹ
thuật rất cao trong nghiên cứu và chế tạo hệ thống truyền lực song cơ sở khoa
học về tính chất năng lượng trong hoạt ñộng ñến nay mới chỉ có rất ít ñược
công bố.
Hiệu suất là tỷ lệ giữa “sử dụng và chi phí” trong hệ thống truyền lực
là một số ño ñối với chất lượng truyền công suất và có quan hệ trực tiếp với tỷ
lệ “giá thành/sử dụng”. Sự thay ñổi hiệu suất có tác ñộng trực tiếp ñến tính
chất kinh tế của ô tô - máy kéo, các phương pháp ñánh giá hiệu suất hiện nay
vẫn chứng tỏ tính không chắc chắn, kể cả khi thiết kế hệ thống truyền lực thì
kiến thức về hao tổn vẫn chưa ñủ ñể có thể tối ưu hiệu suất hoặc trả lời các
câu hỏi về nhiệt kỹ thuật. Nhiệt ñộ dầu trong hệ thống truyền lực cao ñến mức
không cho phép tác ñộng xấu ñến tuổi thọ của hệ thống, do ñó người ta cần
phải thiết kế ñồng thời bộ phận làm mát dầu, ñiều ñó lại tiếp tục làm tăng chi
phí và hao tổn công suất.
ðứng trước nguyên nhân sâu xa ñó và cũng từ quan ñiểm kinh tế tổng
thể - giảm năng lượng ñầu vào - cho thấy việc nghiên cứu tính chất hiệu suất
của hệ thống truyền lực ô tô - máy kéo là một nhiệm vụ rất có ích.
Xuất phát từ những lý do trên, ñược sự quan tâm giúp ñỡ của PGS.TS
Bùi Hải Triều, chúng tôi lựa chọn ñề tài: “Phân tích hao tổn công suất và
hiệu suất trên hệ thống truyền lực ô tô – máy kéo”.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
3


Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tình hình sản xuất và sử dụng ô tô – máy kéo ở Việt Nam
Sau hơn 10 năm ra ñời, ngành công nghiệp ô tô Việt Nam ñã có ñược

những bước phát triển ñáng kể, ñặc biệt trong vài năm trở lại ñây có sự tăng
trưởng cao cả về số lượng và chất lượng (theo thống kê năm 2001 ô tô tăng
40%, xe máy tăng 200%), ñến tháng 5/2005 thành phố Hà Nội và thành phố
Hồ Chí Minh có số lượng ô tô tăng 150% so với năm 2001, Chính phủ Việt
Nam và Bộ công nghiệp ñánh giá cao tầm quan trọng của ngành công nghiệp
ô tô và coi ñó là mọt trong những ngành cơ bản của công nghiệp Việt Nam.
Thị trường ô tô Việt Nam còn rất nhỏ bé so với các nước trong khu vực
và thế giới, hai lý do chính khiến thị trường ô tô Việt Nam khó phát triển
trước mắt cũng như 10 năm tới là: mức thu nhập còn quá thấp chưa tạo ra sức
mua lớn ñối với ô tô mới, hạ tầng cơ sở còn yếu, ñường xá chưa phát triển ñặc
biệt là ở các tỉnh miền núi phía Bắc, quy hoạc hoạch ñô thị chưa phù hợp (như
không có chỗ ñể ô tô, khu phố không có chỗ ñỗ xe ñủ sức chứa…).
Theo cục cảnh sát giao thông ñường bộ, ñường sắt Việt Nam ñến tính
ñến 31/12/2001 số xe ô tô ñăng ký lưu hành trên toàn quốc là 1.534.729 xe.
Dự báo trong giai ñoạn 2001 ÷ 2010, số lượng ô tô tăng thêm hàng năm
là 12% thì năm 2010 ở Việt Nam số xe ô tô ñăng ký lưu hành sẽ 11.100.000
xe. Từ ñó thấy nhu cầu ô tô vào năm 2010 sẽ là khoảng 120.000 ÷ 130.000
xe/năm, trong ñó:
Nhu cầu xe con chiếm 45 ÷ 50% = 54.000 ÷ 60.000 xe/năm.
Nhu cầu xe thương dụng chiếm 50 ÷ 55% = 60.000 ÷ 66.000 xe/năm.
Tỷ lệ tăng trưởng trung bình của xe con hàng năm là 6,7%, xe thương
dụng là 18%, từ ñó thấy nhu cầu hàng năm là 81.000 xe/năm, trong ñó 80% là
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
4


xe thương dụng [5].
Ngoài nguồn cung cấp từ nhập khẩu ô tô nguyên chiếc (hiện ñang bị
hạn chế do thuế nhập khẩu và các quy ñịnh của nhà nước), chúng ta ñã có 5 ÷
6 cơ sở lắp ráp và sản xuất ô tô dạng CKD, cung cấp khoảng 15% nhu cầu,

nhập khẩu ô tô ñã qua sử dụng từ các nước chiếm chiếm 35%, số còn lại
khoảng ≈ 50% sử dụng những ô tô ñã qua sửa chữa ở cấp trung ñại tu, do vậy
các nhà cung ứng ở Việt Nam cần phải ñịnh hướng cung ứng và tiếp nhận sự
hỗ trợ của các nước có nền công nghệ ô tô tiên tiến [1].
Công tác nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy kéo ở nước ta bắt ñầu khá
sớm, từ năm 1962 ñã nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và thử nghiệm loại máy
kéo MTZ - 7M (lấy tên là "tháng tám"). Tiếp theo ñó, liên tục ñã có nhiều
chương trình nghiên cứu khoa học cấp nhà nước về chế tạo máy kéo, nhưng
cho ñến nay chưa có mẫu máy kéo lớn nào ñược sản xuất chấp nhận. Nguyên
nhân chính là chúng ta chưa có những hệ thống máy móc thiết bị hiện ñại ñể
ñáp ứng ñược yêu cầu chế tạo các loại máy có kết cấu phức tạp, ñòi hỏi ñộ
chính xác cao, chưa có cả công nghệ hợp lý hoặc tiên tiến và chưa có cả
những kinh nghiệm thiết kế… có thể nói sự phát triển của ngành chế tạo máy
kéo ở nước ta vẫn ñang ở thời kỳ nghiên cứu thăm dò.
Trong thời kỳ bao cấp, miền Bắc nước ta chủ yếu nhập các loại máy
kéo từ các nước Liên Xô (cũ), Trung Quốc và các nước ðông Âu, trong ñó số
lượng máy kéo nhập từ Liên Xô chiếm ña số cả về số lượng lẫn chủng loại.
Về chất lượng, qua thực tế sử dụng nhiều năm ñã khẳng ñịnh loại máy kéo
bánh MTZ - 50/80 và loại máy kéo xích DT - 75 do Liên Xô chế tạo là phù
hợp với ñiều kiện sản xuất ở nước ta ở thời kỳ ñó.
Các máy kéo bánh cỡ trung và cỡ lớn, nhìn chung là các loại máy ñược
thiết kế có chất lượng chế tạo cao có nhiều tính năng sử dụng. Tuy vậy, không
phải lúc nào các máy kéo cũng phát huy ñược các tính năng kỹ thuật của nó.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
5


Ví dụ : các loại máy kéo MTZ nhập vào nước ta là máy kéo vạn năng, có thể
thực hiện ñược nhiều công việc như cày, bừa, gieo, chăm sóc cấy trồng, vận
chuyển hàng hóa, kèm theo các loại máy kéo này cũng có các máy nông

nghiệp tương ứng, ñã ñược tính toán tối ưu với ñiều kiện sử dụng ở các nước
châu Âu. Nhưng khi nhập vào nước ta chỉ phát huy ñược tốt ở khâu làm ñất
và vận chuyển hàng hóa nông sản, còn ở các khâu khác hầu như không phát
huy ñược vì các máy nông nghiệp kèm theo không phù hợp với thu hoạch cây
lúa nước.
Sau nghị quyết 10 của Bộ chính trị, ruộng ñất ñược giao cho nông dân
sử dụng lâu dài, kích thước ruộng bị thu hẹp, manh mún, bất lợi cho máy kéo
lớn hoạt ñộng. Thêm nữa là phương thức sản xuất nông nghiệp ở nước ta
mang tính cá thể với quy mô rất nhỏ nên thu nhập các hộ nông dân rất thấp,
không có khả năng ñầu tư vốn ñể trang bị máy kéo lớn. Các hình thức kinh
doanh sử dụng máy móc nông nghiệp ở dạng tổ hợp tuy có lác ñác xuất hiện
nhưng nhìn chung kém hiệu quả, chính vì vậy các loại máy kéo lớn không còn
phát huy ñược hiệu quả sử dụng và thay vào ñó là các loại máy kéo công suất
nhỏ nhập từ Trung Quốc, Nhật Bản hoặc chế tạo trong nước. Tuy nhiên máy
kéo công suất nhỏ có nhiều hạn chế về tính năng sử dụng như năng suất thấp,
chi phí năng lượng cao, không thực hiện ñược nhiều khâu công nghệ hoặc
thực hiện ñược nhưng hiệu quả rất thấp so với sử dụng máy kéo lớn khi thực
hiện công việc trên các ruộng có kích thước lớn.
Các máy kéo ñược nhập ồ ạt từ nước ngoài không ñược quản lý về chất
lượng và cũng không có những chỉ dẫn cần thiết của cơ quan khoa học. Hậu
quả của việc trang bị máy móc thiếu những căn cứ khoa học cần thiết dẫn ñến
nhiều chủ máy bị phá sản hoặc hiệu quả sử dụng rất thấp, chưa thật sự có tác
dụng kích thích phát triển sản xuất nông nghiệp. ðây là những bài học thực tế
cho cả các nhà khoa học, các nhà quản lý và những người sử dụng máy [13].
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
6


Trong những năm gần ñây, xu thế là nhập các loại máy kéo có công
suất lớn hơn và hiện ñại hơn như T - 130; MTZ - 80A (Liên Xô); Komatsu,

D53A, D53P, D65A, D85A (Nhật Bản). Các loại máy kéo này bước ñầu ñã
phát huy hiệu quả. Tuy nhiên do giá thành ñắt nên không có khả năng áp dụng
rộng rãi trong sản xuất.
1.2. Tình hình nghiên cứu về hiệu suất và hao tổn công suất trên hệ thống
truyền lực hiện nay
Các công thức ñầu tiên ñể xác ñịnh công suất hao tổn ma sát của một
bộ truyền bánh răng ñã ñược biết ñến từ thế kỷ trước, từ ñó rút ra rằng ñã có
nhiều các nghiên cứu chi tiết về từng thành phần riêng rẽ của một bộ phận
truyền lực bánh răng, tuy nhiên việc áp dụng hoặc chuyển các kiến thức ñó ñể
nghiên cứu truyền lực máy kéo thì cho ñến nay chưa có công trình nào.
1.2.1. So sánh các bộ truyền khác nhau
Hiện nay hầu hết các máy kéo nông nghiệp trên thế giới ñều sử hộp số
bánh răng phân cấp. Do nguyên nhân hiệu suất và các nguyên nhân khác mà
việc phát triển tốn kém các hệ thống truyền lực vô cấp cho ñến nay ñối với
máy kéo là chưa có ý nghĩa.
Trên hình 1.1 ñưa ra một so sánh ñịnh tính về tính chất hiệu suất ñối
với các sơ ñồ truyền lực khác nhau phụ thuộc vào vận tốc chuyển ñộng của
máy kéo.
Ở ñây chưa quan tâm ñến chế ñộ vận tốc cao hơn. Theo hình này không
có bộ truyền nào truyền công suất hiệu quả hơn và chuyển ñổi mômen quay,
tần số quay với hao tổn ít hơn bộ truyền lực phân cấp.




Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
7

Hình 1.1. So sánh ñịnh tính hiệu suất khi ñầy tải của các sơ ñồ truyền lực
máy kéo khác nhau
Trước hết trong vùng biên của vận tốc truyền lực thủy tĩnh cho thấy
hiệu suất giảm mạnh, hao tổn của truyền lực vô cấp cơ học với ñiều kiện là
truyền ñộng xích và của truyền lực cài theo tải nhờ ly hợp ướt và có thủy lực
bổ sung, cao hơn một chút so với truyền lực bánh răng truyền thống. Các giá
trị cực ñại trong tài liệu ñối với truyền lực phân cấp là khoảng 85 ÷ 95%, ở ñó
không thể khẳng ñịnh rằng các giá trị cao là giá trị ño hay giá trị ước lượng.
Hiệu suất cao hơn 92% ñối với một hệ truyền lực máy kéo một cầu theo quan
ñiểm hiện nay là khó tưởng tượng ñược.
1.2.2. Các quan hệ tổng quát về hiệu suất
Thông thường ñể mô tả và tính toán tính chất hao tổn truyền lực người
ta sử dụng ñại lượng hiệu suất η và ñộ hao tổn ξ. Theo hướng cân bằng công
suất trên hệ thống truyền lực, như biểu diễn trên hình 1.2 có thể cho thấy quan
hệ này.
ðối với hiệu suất cũng như ñộ hao tổn thỏa mãn các quan hệ dưới ñây:
ξη
−=−=
−
== 11
M
P

V
P
M
P
V
P
M
P
M
P
A
P
G
(1.1)
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
8



ηξ
−=−=
−
== 11
M
P
A
P
M
P
A

P
M
P
M
P
V
P
G
(1.2)
Trong ñó P
A
là tổng tất cả các công suất ra khỏi hệ thống truyền lực
P
A
= P
N1
+ P
N2
+ P
N3

Hình 1.2. Cân bằng công suất trên hệ thống truyền lực máy kéo
(không có trục trích công suất)
ðối với truyền lực chuyển ñộng của một máy kéo hai cầu chủ ñộng có
thể có ba trạng thái hoạt ñộng. Trục trích công suất chưa ñược nghiên cứu ñến.
1.2.2.1. Trạng thái hoạt ñộng tổng quát với tần số quay không ñều ω
N1
# ω
N2

và ñóng truyền lực cầu trước
Nhờ chuyển ñộng vi sai luôn có tổng tần số quay bánh xe không ñổi

2
21 NN
G
i
ω
ω
ω
+
= (1.3)
ðưa vào (1.1) P = M.ω = i
AR
.ω
AR
.∆’ω
N
= ω
N1

/ω
N2
sẽ có biểu thức hiệu
suất sau:
(
)
( )
AR
i
M
M
AR
M
G
i
N
M
M
N
M
N
N
M
G
1'
2
'.
1
.2
+

+∆
+∆
=
ω
ω
η
(1.4)
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
9


Trong trường hợp này ñể xác ñịnh hiệu suất tổng cần phải ño 6 ñại
lượng (4 mômen và 2 tần số quay), nếu quan niệm rằng trên trục bánh xe do
ma sát trong của bộ vi sai “tác ñộng khóa tự nhiên” sẽ không có cân bằng
chính xác về mômen quay.
1.2.2.2. Tần số quay trên các trục bánh xe bằng nhau ω
N1
= ω
N2
(chuyển
ñộng thẳng khi tính chất kéo bám hai bánh xe như nhau hoặc khi ñóng
khóa vi sai)
Từ ñó có thể ñơn giản công thức (1.4) thành:









+
+
=
AR
i
AR
M
G
i
N
M
N
M
M
M
G
21
1
η
(1.5)
Các ñại lượng do yêu cầu ñể tính toán hiệu suất nhờ ñó giảm xuống chỉ
còn là mômen vào và ra khỏi hệ thống truyền lực.
1.2.2.3. Tần số quay trên 2 trục bánh xe như nhau và chỉ có truyền lực cầu
sau: M
AR
= 0
Công thức (1.4) ñược ñơn giản tiếp tục theo:
G
i

M
M
N
M
N
M
G
.
21
+
=
η
(1.6)
ðể cân bằng công suất cả trong trường hợp 1.3.2.2 và 1.3.2.3, cũng cần
biết tần số quay tương ứng. Nhờ ño tần số quay ñầu vào có thể tính tần số
quay ñầu ra theo tỷ số truyền.
1.2.3. Xác ñịnh hiệu suất nhờ ño lực kéo
Theo Stroppel [15] ñã tìm ñược hiệu suất của bộ truyền lực và bộ
truyền lực bên phụ thuộc vào hệ số sử dụng tải trọng ñộng cơ nhờ ñánh giá
các báo cáo thử nghiệm OECD/DLG. Trong phương pháp này cần biết công
suất vào bộ truyền, mômen quay của ñộng cơ, tần số quay của ñộng cơ. Công
suất ra khỏi bộ truyền P
A
có thể ñược tính toán từ các ñại lượng lực kéo F
z
,
tần số quay bánh xe n
0
, bán kính tác ñộng so với so với mặt phẳng tựa của
bánh xe r

0
và vận tốc chuyển ñộng thực tế V
cff
nhờ các quan hệ ñã biết trong
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
10


cơ học máy kéo; ñối với máy kéo một cầu sau chủ ñộng (HR) và máy kéo hai
cầu chủ ñộng (AR) thỏa mãn các quan hệ sau ñây:
AR: P
A
= (ρ
v
.G’
v
+ ρ
h
.G’
h
+ F
z
).V
0

HR: P
A
= (ρ
v
.G’

v
+ ρ
n
.G’
n
+ F
z
).V
0

Với
i
cff
V
nrV
−
==
1
0
.
0
.
30
0
π

Hệ số cản lăn có thể ước lượng nhờ các công thức gần ñúng của Steiner
[16] từ các số liệu về bánh bơm. Hệ số cản lăn thực tế có thể ñược phép lấy
thấp hơn một chút bởi vì khác với Steiner, nghiên cứu với bánh xe mới, các
thử nghiệm OECD thường làm với các bánh xe ñã sử dụng và do ñó có chiều

cao prôfin thấp hơn.
Khi xác ñịnh hiệu suất từ các báo cáo thử nghiệm DLG cần chú ý ñến
các ñiểm sau ñây:
- Khi kiểm tra công suất ñộng cơ sẽ không ñủ các phụ tải.
- Vận tốc vành ngoài bánh xe vẫn ñược xác ñịnh từ số liệu ñộ trượt bánh
xe và vận tốc chuyển ñộng thực tế V
cff
. Phân tích sai số của Mertin ñã cho thấy
tính không chắc chắn khi ño ñối với V
0
nhất là khi cá giá trị ñộ trượt nhỏ.
- Mỗi số truyền chỉ có hai ñiểm làm việc trên ñoạn ñiều chỉnh của
ñường ñặc tính ñộng cơ (λ ≤ 1 và N
m
≥ N
neun
).
- Trên máy kéo hai cầu do trục trước có thể chạy nhanh hơn dẫn ñến
xuất hiện công suất ký sinh.
- Các số truyền cho vận tốc > 15Km/h không ñược nghiên cứu.
- Không chú ý ñến nhiệt ñộ dầu trong hệ thống truyền lực.
ðối với nhiều máy kéo hiệu suất truyền lực từ thử kéo OVCD khi công
suất ñộng cơ cực ñại (i ≈ 1) ñược xác ñịnh từ vùng công suất trung bình và
tính cho vận tốc chuyển ñộng danh nghĩa. Các phụ tải như bơm thủy lực,
không xuất hiện khi kiểm tra công suất ñộng cơ không ñược nghiên cứu ñến.
Giá trị hiệu suất phân tán lớn trong vùng 79 ÷ 92% giá trị trung bình
nằm cao hơn 85% một chút. Nếu tính ñến phụ tải khoảng 1,5kW thì hiệu suất
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
11

tăng trung bình khoảng 2%. Tại truyền lực một cầu, cầu sau chủ ñộng cho
thấy một ñường thẳng hồi quy giá trị hiệu suất tăng theo vận tốc chuyển ñộng
danh nghĩa, còn ñối với máy kéo hai cầu chủ ñộng cho quy luật ngược lại.
Nguyên nhân của hiện tượng này chính là do chuyển ñộng nhanh hơn của trục
trước làm xuất hiện công suất ký sinh. Vận tốc máy kéo càng tăng công suất
ký sinh càng lớn dẫn ñến giảm hiệu suất.
1.2.4. Nghiên cứu hiệu suất trên hệ thống truyền lực máy kéo
Các trường hợp ñặc tính hiệu suất tổng quát biểu diễn tính chất hao tổn
trên ñường truyền lực tổng thể, phụ thuộc vào các thông số hoạt ñộng như
mômen quay, vận tốc quay, tỷ số truyền và nhiệt ñộ dẫn liệu rất hạn chế. Từ
nghiên cứu của Khahrs [17] trên truyền lực máy kéo, không có truyền ñộng
bánh răng côn và truyền lực cuối cùng tại công suất khoảng 30kW ñã làm
sáng tỏ xu hướng ảnh hưởng của các thông số riêng biệt ñến hiệu suất của bộ
truyền. Theo Wenderborn [18] so sánh rất nhiều sơ ñồ truyền lực trong vùng
công suất từ 40 ÷ 50kW với nhau và ñưa ra quan hệ hiệu suất phụ thuộc vào
tỷ số truyền chung (số truyền) khi có công suất khác nhau. Khi ñó ông bỏ qua
ảnh hưởng của tần số quay ñối với truyền lực phân cấp, khái quát về các
nghiên cứu hiệu suất tiếp theo trên hệ truyền lực máy kéo. Trên hình 1.3 biểu
diễn quan hệ hiệu suất phụ thuộc vào các thông số ảnh hưởng tóm tắt từ tất cả
các công trình nghiên cứu về hiệu suất truyền lực của máy kéo.







Hình 1.3. Ảnh hưởng ñịnh tính của các thông số hoạt ñộng vào hiệu suất
của một hệ thống truyền lực máy kéo

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
12


Ảnh hưởng của mômen quay ñầu vào hệ thống truyền lực trên hình thể
hiện mạnh nhất. Nguyên nhân chính trong trường hợp này chính là hao tổn
công suất không tải, sẽ trở nên tương ñối lớn nhất là khi sử dụng tải trọng rất
nhỏ. Tại tần số quay lớn và nhiệt ñộ dầu thấp (ñộ nhớt dầu cao) hao tổn không
tải sẽ tăng mạnh. Càng tăng hệ số sử dụng tải trọng thì ảnh hưởng của nó ñến
hiệu suất càng yếu. Với tỷ số truyền sẽ làm thay ñổi ñồng thời hai thông số,
mức tần số quay và mức sử dụng tải trọng của các cặp bánh răng mắc nối tiếp
nhau. Trên các vùng biên của vùng tỷ số truyền cho thấy hiệu suất có xu
hướng giảm, biểu hiện tại vận tốc chuyển ñộng cao mạnh hơn là ở vận tốc
chuyển ñộng thấp.
Tác giả Mertins [19] ñưa ra tính chất ảnh hưởng của ξ(M
M
) > ξ(i
G
).
Các giá trị hiệu suất truyền lực cực ñại xác ñịnh từ thí nghiệm của máy
kéo có hộp số phân cấp nằm trong khoảng 82 ÷ 92% theo mỗi số truyền.
Trường ñặc tính hiệu suất xây dựng từ các số liệu ño ñến nay mới chỉ
tìm thấy trong các tài liệu ñã công bố với hệ truyền lực của các máy kéo
ZT300 và ZT - 320. Trường biểu diễn ñặc tính trên hình 1.4 cho máy kéo với
số truyền 7,5kW/h cho thấy rõ các giá trị hiệu suất cao nhất nằm ở vùng
mômen quay của ñộng cơ cực ñại và chi phí nhiên liệu cực tiểu [20].
Hao tổn trong hệ thống truyền lực là tập hợp từ hai thành phần: hao tổn
theo tải trọng và hao tổn không tải. ðể phân tích hiệu suất thuận lợi nhất là
nghiên cứu: “hao tổn cơ bản” phụ thuộc vào các thông số ño ñược. ðó là: tần
số quay sơ cấp (ñầu vào), tỷ số truyền, mức dầu và nhiệt ñộ dầu. Theo tác giả

McCarthy và Kolozsi cũng như tác giả Skrrobacki ñã nghiên cứu hao tổn
không tải của truyền lực máy kéo, tuy nhiên ñã ñi ñến các kết quả rất khác
nhau theo ảnh hưởng của tần số quay.
Trong khi các số truyền cuối cùng cho thấy quan hệ tuyến tính giữa
mômen quay không tải và tần số quay, thì tại các số truyền ñầu tiên trong tất
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
13


cả các số truyền nghiên cứu lại cho thấy một quan hệ cong lồi hình 1.4, khi tỷ
số truyền chung giảm, cũng có cùng ý nghĩa với mức tần số quay cao hơn
trong bộ truyền, hao tổn sẽ tăng. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ dầu có tính chất gần
tỷ lệ thuận với tính chất ñộ nhớt - nhiệt ñộ dầu nhờn.











Hình 1.4. Trường ñặc tính hiệu suất cho tỷ số truyền 7,5kW/h của máy
kéo ZT 300 công suất danh nghĩa 73,7kW tại 1850v/ph

Hình 1.5 Mômen hao tổn không tải của truyền lực máy kéo phụ thuộc
vào tần số quay ñộng cơ, nhiệt ñộ dầu ≈ 30
0
C