NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN TRỌNG LƯỢNG MÁY KÉO XÍCH B2010

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




NGUYỄN VĂN KHÁNH





NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN TRỌNG LƯỢNG
MÁY KÉO XÍCH B2010









LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI











NGUYỄN VĂN KHÁNH




NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN TRỌNG LƯỢNG
MÁY KÉO XÍCH B2010

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT


Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí
Mã số : 60.52.01.03


Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NÔNG VĂN VÌN






HÀ NỘI - 2013
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự
hướng dẫn của PGS.TS Nông Văn Vìn. ðề tài ñược thực hiện tại khoa Cơ ðiện
trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận
văn này là trung thực và hoàn toàn chưa hề ñược công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
Tôi cam ñoan rằng, các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ

rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày 13 tháng 11 năm 2013
Tác giả luận văn



Nguyễn Văn Khánh
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
ii

LỜI CẢM ƠN


ðể hoàn thành luận văn này tôi ñã nhận ñược sự hướng dẫn rất nhiệt tình,
chu ñáo của thầy giáo PGS.TS. Nông Văn Vìn cùng với những ý kiến ñóng góp
quý báu của các thầy giáo, cô giáo Bộ môn ðộng lực cũng như các thầy giáo, cô
giáo bộ môn ðộng lực của Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Tôi xin bày tỏ
lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới những sự giúp ñỡ quý báu ñó.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và các bạn ñồng nghiệp
ñã giúp ñỡ, tạo ñiều kiện cho tôi trong quá trình thực nghiệm và thu thập số liệu
cùng những thông tin cần thiết cho việc thực hiện luận văn.
Tôi xin bày tỏ sự biết ơn chân thành tới gia ñình, bạn bè những người ñã
luôn bên tôi giúp ñỡ tôi về vật chất cũng như tinh thần trong suốt quá trình học
tập và hoàn thành luận văn.

Hà Nội, ngày 13 tháng 11 năm 2013
Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Khánh






Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ðOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC HÌNH vii
MỞ ðẦU 1
1. Tính cấp thiết của ñề tài 1
2. Mục tiêu nghiên cứu 1
3. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu 1
4. Phương pháp nghiên cứu 2
5. Nội dung nghiên cứu 2
Chương 1. TÔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 4
1.1. Tính hình phát triển máy kéo ở Việt Nam 4
1.1.1. ðặc ñiểm ñịa hình của nước ta 4
1.1.2. Tình hình trang bị nguồn ñộng lực trong sản xuất nông nghiệp 5
1.2. Tình hình nghiên cứu tính chất kéo bám của máy kéo xích 8
1.2.1. Về nghiên cứu lý thuyết 9
1.2.2. Về nghiên cứu thực nghiệm 12

1.3. Kết luận chương 1 18
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH CHẤT KÉO BÁM CỦA MÁY
KÉO 20
2.1. ðộng lực học của bộ phận di ñộng xích 20
2.2. Các lực cản chuyển ñộng trên máy kéo xích 24
2.3. Lực bám và ñộ trượt của bộ phận di ñộng xích 30
2.4. Cân bằng công suất và hiệu suất kéo của bộ phận di ñộng xích 34
2.5. Tâm áp lực của máy kéo xích 35
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
iv

2.6. Sự phân bố áp suất trên mặt tựa xích 40
Chương 3. TÍNH TOÁN TÍNH NĂNG KÉO CỦA MÁY KÉO B-2010 44
3.1. Xác ñịnh trọng lượng tối ưu của máy kéo 44
3.1.1. ðường ñặc tính kéo không thứ nguyên của máy kéo 45
3.1.2. Trong lượng tối ưu của máy kéo 47
3.1.3. ðiều kiện tính toán trọng lượng tối ưu 47
3.1.4. Trình tự tính toán trọng lượng tối ưu của máy kéo 48
3.1.5. Xác ñịnh tọa ñộ trong tâm của máy kéo 48
3.1.6. Kết quả tính toán trọng lượng tối ưu của máy kéo B-2010 49
3.2. Xác ñịnh vùng lực kéo và vùng tốc ñộ 50
3.2.1. Phương pháp xác ñịnh 50
3.2.2. Xác ñịnh vùng lực kéo và vùng vận tốc làm việc của máy kéo B-2010 53
3.3. Phân bố tỷ số truyền của hệ thống truyền lực 57
3.3.1. Những yêu cầu ñối với hệ thống truyền lực của máy kéo nông nghiệp 57
3.3.2. Phân bố tỉ số truyền theo cấp số nhân 58
3.3.3. Phân bố tỉ số truyền theo cấp số cộng 62
3.3.3. Phân bố tỉ số truyền theo xác suất phân bố lực kéo 63
3.4. Tính toán tỷ số truyền của máy kéo B-2010 66
3.4.1. Phân tích ưu nhược ñiểm của hộp nguyên thủy trên máy kéo B-2010 66

3.4.2. Tính toán tỉ số truyền theo cấp số nhân cho hệ thống truyền lực mới 68
3.5.3. Xác ñịnh tỉ số truyền theo xác suất phân bố lực kéo 75
3.5. Kết luận chương 3 78
Chương 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 80
4.1. Mục ñích thí nghiệm 80
4.2. Mô hình và thiết bị thí nghiệm 80
4.2.1. Mô hình thí nghiệm 80
4.2.2.Phương pháp và các thiết bị ño 82
4.3. Phương pháp xử lý số liệu 84
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
v

4.3.1. Thu thập số liệu thí nghiệm 84
4.3.2. Xử lý số liệu 85
4.4. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 87
4.5. Kết luận chương 4 89
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 90
A. Kết luận 90
B. ðề nghị 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO 91
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Hệ số thực nghiệm của hàm ñộ trượt không thứ nguyên 13
Bảng 3.1. Kết quả xác ñịnh trọng lượng, vùng lực kéo và vùng vận tốc tối ưu
của máy kéo B-2010 56
Bảng 3.2. Phân bố tỉ số truyền theo cấp số nhân 73
Bảng 3.3. Phân bố tỉ số truyền theo xác suất phân bố lực kéo 77

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
vii

DANH MỤC HÌNH


Hình 1.1. Xe vận chuyển trên ñồng ñược cải tiến từ máy gặt Trung Quốc 1
Hình 1.2. ðặc tính trượt của máy kéo với các trọng lượng bám khác nhau 1
Hình 1.3. ðặc tính trượt của máy kéo khi làm việc trên dốc ngang 1
Hình 1.4. Sơ ñồ lực tác dụng lên máy kéo xích 1
Hình 1.5. Sự phụ thuộc của hệ số cản lăn f và hệ số bám ϕ vào vị trị trọng tâm của
máy kéo xích trên các loại ñất khác nhau [13] 1
Hình 1.6. Sự phụ thuộc của hệ số cản lăn f và hệ số bám ϕ vào vị trị trọng tâm của
máy kéo xích trên ñất cát với các tốc ñộ khác nhau [13] 1
Hình 1.7. Ảnh hưởng của trọng tâm ñến hệ số cản lăn f và ñộ trượt ϕ của máy
kéo khi chuyển ñộng trên cát [13] 1
Hình 1.8. Sự phụ thuộc của hệ số cản lăn φ vào vị trị trọng tâm của máy kéo xích
[13] 1
Hình 1.9. Ảnh hưởng của vị trí trọng tâm ñến hế số cản f
n
1
Hình 1.10. Ảnh hưởng của vị trí trọng tâm ñến lực kéo riêng Dkp (ñường 1) và
hiệu suất kéo η
T
(ñường 2) 1
Hình 1.11. Ảnh hưởng của vị trí tâm áp lực ñến công suất kéo 1
Hình 1.12. Ảnh hưởng của vị trí tâm áp lực ñến hệ số cản f của máy kéo T-
130[13] 1
Hình 1.13. Ảnh hưởng của vị trí tâm áp lực ñến hiệu suất kéo của máy kéo E-
151[13] 1

Hình 2.1. Sơ ñồ bộ phận di ñộng xích 20
Hình 2.2 Sơ ñồ lực tác dụng l
ên máy kéo 25
Hình 2.3. Sơ ñồ xác ñịnh lực cản lăn 25
Hình 2.4 Sơ ñồ xác ñịnh lực bám và ñộ trượt 1
Hình 2.5. Sơ ñồ dịch chuyển của các mắt xích ở nhánh chủ ñộng 1
Hình 2.6. Sơ ñồ xác ñịnh tâm áp lực khi máy kéo làm việc với máy nông nghiệp
móc 1
Hình 2.7. Sơ ñồ xác ñịnh tâm áp lực khi liên hợp với cày treo 1
Hình 2.8. Phân bố áp suất trên mặt tựa xích với cơ cấu treo nửa cứng 1
Hình 2.9. Ảnh hưởng ñộ dịch chuyển tâm áp lực ñến hệ số cản lăn và ñộ trượt 1
Hình 2.10 Sơ ñồ phân bố áp suất khi sử dụng cơ cấu treo ñiều hoà 1
Hình 3.1. Sơ ñồ lực tác dụng lên máy kéo 1
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
viii

Hình 3.2. ðường ñặc tính trượt không thứ nguyên 1
Hình 3.3. ðặc tính kéo không thứ nguyên 1
Hình 3.4. ðường ñặc tính trượt không thứ nguyên của máy kéo B-2010 1
Hình 3.5. ðường ñặc tính kéo thế năng 1
Hình 3.6. ðồ thị xác ñịnh khoảng lực kéo tối ưu 1
Hình 3.7. Xác ñịnh vùng lực kéo tối ưu của máy kéo B-2010 1
Hình 3.8. Phân bố tỉ số truyền theo cấp số nhân 1
Hình 3.9. ðồ thị xác ñịnh số truyền và công bội của cấp số nhân 1
Hình 3.10. Phân bố tỉ số truyền theo cấp số cộng 1
Hình 3.11. ðồ thi phân bố tỉ số truyền hợp lý 1
Hình 3.12. ðường ñặc tính kéo của máy kéo B-2010 sử dụng hộp số nguyên thủy
1
Hình 3.13. ðường ñặc tính kéo của máy kéo B-2010 khi phân bố tỉ số truyền theo
cấp số nhân 1

Hình 3.14. ðường ñặc tính kéo của máy kéo B-2010 khi phân bố tỉ số truyền theo
cấp số nhân 1
Hình 3.15. ðồ thị xác ñịnh lực kéo danh nghĩa ở các số truyền của máy kéo B-
2010 theo xác suất phân bố lực kéo 1
Hình 3.16. ðường ñặc tính kéo của máy kéo B-2010 khi phân bố tỉ số truyền
theo xác suất phân bố lực kéo 1
Hình 4.1. Sơ ñồ thí nghiệm máy kéo trên ñồng 1
Hình 4.2. Sơ ñồ bố trí các cảm biên ño trên máy kéo thí nghiêm 1
Hình 4.3. Hình ảnh cảm biến ño tốc ñộ quay E3F3 1
Hình 4.4. Sơ ñồ lắp cảm biến ño mô men quay trên trục trung gian 1
Hình 4.5. Vị trí lắp cảm biến ño lực kéo ở móc kéo 1
Hình 4.6. Thiết bị thu thập, khuếch ñại và chuyển ñổi thông tin ño lường 1
Hình 4.7. Sơ ñồ kết nối các thiết bị ño với bộ gom và máy tính 1
Hình 4.8. Sơ ñồ chương trình thu thập dữ liệu thí nghiệm trên phần mềm
DASYLAB 1
Hình 4.9. Sơ ñồ chương trình ñọc dữ liệu thí nghiệm trên phần mềm DASYLAB 1
Hình 4.10. ðồ thị kết quả thí nghiệm thể hiện trên Dasylab 1
Hình 4.11 1
Kết quả ño lực bám của máy kéo với các trọng lượng khác nhau 1
Hình 4.12. ðường ñặc tính kéo không thứ nguyên của máy kéo B-2010 1
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
1

MỞ ðẦU

1. Tính cấp thiết của ñề tài
Máy kéo xích B-2010 là sản phẩm ñăng ký của ñề tài khoa học công nghệ
cấp Bộ “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống di ñộng xích lắp cho máy kéo cỡ
công suất trung bình”, Mã số B2010-11-176, do PGS.TS. Nguyễn Ngọc Quế
chủ trì. Mẫu máy kéo ñã ñược thiết kế, chế tạo và thử nghiệm ñể xác ñịnh sơ bộ

các chỉ tiêu cơ bản và khẳng ñịnh ñược tính phù hợp về mặt nguyên lý kết cấu.
Tuy nhiên, ñể hoàn thiện kết cấu của mẫu máy còn phải giải quyết một loạt vấn
ñề như: xác ñịnh các tính năng kỹ thuật trong ñiều kiện thực tế; hiệu chỉnh các
thông số kết cấu; tính toán bền cho các chi tiết, xác ñịnh các chỉ tiêu sử dụng, …
Trong ñó, việc nghiên cứu tính toán trọng lượng và phân bố tọa ñộ trọng tâm là
một trong những nhiệm vụ trong tính toán thiết kế hoàn thiện mẫu máy kéo
nhằm ñảm bảo sự phù hợp giữa công suất ñộng cơ, hệ thống truyền lực và hệ
thống di ñộng trong một số ñiều kiện ñặc trưng. Các kết quả nghiên cứu sẽ là cơ
sở cho việc hoàn thiện kết cấu, tính toán ñộ bền cho các chi tiết và lựa chọn hệ
thống máy công tác kèm theo mẫu máy này.
Với mục ñích trên, tôi lựa chọn ñề tài luận văn:
“Nghiên cứu lựa chọn trọng lượng máy kéo xích B-2010”
ðề tài luận văn cũng là một nội dung nghiện cứu của dự án ‘Hoàn thiện
quy trình công nghệ chế tạo kéo xích với công suất 30 mã lực phục vụ sản xuất
nông lâm nghiệp” do PGS.TS. Nguyễn Ngọc Quế chủ trì.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu lựa chọn trọng lượng hợp lý của máy kéo B-2010 làm cơ sở
cho việc hoàn thiện kết cấu, xác ñịnh các chỉ tiêu kéo bám, lựa chọn hệ thống
máy nông nghiệp kèm theo và lựa chọn chế ñộ sử dụng hợp lý của mẫu máy này
3. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu
ðề tài tập trung nghiên cứu những cơ sở tính toán trọng lượng và phận bố tọa
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
2

ñộ trọng tâm, phân bố tỉ số truyền và áp dụng tính toán cho máy kéo xích B-2010.
ðặc ñiểm kỹ thuật của mẫu máy kéo B-2010 ñược trình bày ở phần phụ lục.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết:
Áp dụng lý thuyết ñộng lực học máy kéo, lý thuyết liên hợp máy, lý thuyết
tính toán tính tính năng kéo của máy kéo, các tài liệu chuyên ngành về hệ thống ñất-

máy ñể xây dựng mô hình tính toán trọng lượng tối ưu, phân bố tọa ñộ trọng tâm,
phân bố tỷ số truyền của hệ thống truyền lực cho máy kéo xích B-2010.
- Nghiên cứu thực nghiệm
Mục ñích nghiên cứu thực nghiệm là ñể xác ñịnh một số thông số như hệ
số bám, hệ số cản lăn, ñường ñặc tính trượt không thứ nguyên ñể là thông số ñầu
vào cho việc tính toán trọng lượng và phận bố tọa ñộ trọng tâm, phân bố tỷ số
truyền cho máy kéo B-2010.
ðể ñạt yêu cầu trên, ñề tài ñã sử dụng các thiết bị ño lực kéo do hãng
KUBOTA Nhật Bản sản xuất, cảm biến ño mô men T4A của CHLB ðức, ño tốc
ñộ quay E3F3 của hãng Omron, sử dụng phần mềm Dasylab ñể xử lý số liệu thí
nghiệm. Thí nghiệm ñược tiến hành trên ñất ruộng.
−
−−
−
Phương pháp xử lý số liệu:
+ Sử dụng phần mềm Matlab ñể tính toán, khảo sát một số yếu tố ảnh
hưởng ñến các chỉ tiêu kéo bám và phân tích ñánh giá các kết quả nghiên cứu.
+ Sử dụng phần mềm Dasylab ñể thu thập và xử lý số liệu trong quá trình
tiến hành thí nghiệm
+ Sử dụng phần mềm Matlab và phương pháp thống kê ñể xử lý các số
liệu thực nghiệm.
5. Nội dung nghiên cứu
Ngoài phần mở ñầu và kết luận chung, nội dung của luận văn ñược trình
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
3

bày thành 4 chương:
Chương 1. Tổng quan về vấn ñề nghiên cứu
Chương 2. Cơ sở lý thuyết về ñộng lực học máy kéo xích
Chương 3. Tính toán tính năng kéo của máy kéo xích B-2010

Chương 4. Nghiên cứu thực nghiệm













Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
4

Chương 1
TÔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tính hình phát triển máy kéo ở Việt Nam
1.1.1. ðặc ñiểm ñịa hình của nước ta
ðiều kiện sản xuất nông nghiệp ở nước ta có những ñặc thù riêng, trước
hết là ñịa hình ở các vùng khác nhau.ðồng bằng Nam bộ diện tích ñất canh tác
bằng phẳng, kích thước ruộng lớn nên dễ dàng cho việc thực hiện cơ giới hoá
nông nghiệp bằng những loại máy kéo lớn. Nhưng ở ñồng bằng Bắc bộ , vùng
núi phía bắc và duyên hải miền trung thì diện tích ñất canh tác ít bằng phẳng,
chia lô thửa rất manh mún, ñường xá ñi lại khó khăn, thậm chí có nhiều khu
không có lối cho máy vào, nhất là sau Khoán 10. Do ñó khó ñưa các loại máy
kéo lớn vào sản xuất mà thường dùng loại máy kéo nhỏ có công suất từ 12-30

mã lực.
ðặc ñiểm lớn thứ hai là cơ cấu cây trồng rất ña dạng với các yêu cầu về
cơ giới hoá cũng rất khác nhau, tính quy hoạch ñồng ruộng còn thấp, cùng một
khu hoặc ngay trên cùng một lô có thể trồng nhiều loại cây trồng khác nhau. ðặc
ñiểm này càng làm cho diện tích cần cơ giới càng chia ra vụn vặt hơn, cơ giới
hóa không cùng thời ñiểm nên có thể làm hạn chế các ñường vào cho máy kéo.
ðể khắc phục những nhược ñiểm trên, gần ñây nhiều vùng ở miền Bắc ñã
có phong trào tự phát của các hộ nông dân tự thỏa thuận dồn ruộng ñể tạo ra cho
các thửa có kích thước lớn hơn nhằm tạo ñiều kiện thuận lợi cho cơ giới hóa và
tưới tiêu. Nhà nước ñã và ñang thực hiện chương trình phát triển nông thôn mới,
trong ñó có chỉ ñạo, hỗ trợ kinh phí cho việc thực hiện làm ñường nội ñồng, dồn
ruộng, quy tập nghĩa trang, với mục ñích chính là ñể tạo ñiều kiện phát triển
cơ giới hóa ở trong nông nghiệp và nông thôn.
ðặc ñiểm thư ba là ở nước ta chủ yếu là trồng lúa nước nên nền ruộng khi
canh tác thường là ñất có ñộ ẩm cao, nền yếu, thậm chí có vùng nền ruộng rất
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
5

yếu. Do ñó hiệu quả sử dụng các liên hợp máy kéo kém hiểu quả, thậm chí
không hoạt ñộng ñược. Do ñó ñòi hỏi các máy kéo nông nghiệp phải có tính
năng kéo bám tốt, áp lực riêng trân ñất phải nhỏ.
ðối với khu vực sản xuất lâm nghiệp, các máy kéo thường xuyên phải
hoạt ñộn trong những ñiều kiện rất khó khăn, phức tạp vì hầu hết các vùng ñất
lâm nghiệp thường có ñộ dốc cao và chưa ñược cải tạo. Do vậy ñòi hỏi các máy
kéo dùng trong lâm nghiệp nói riêng, sản xuất nói chung phải có tính ổn ñịnh
cao, có tính năng kéo bám tốt.
1.1.2. Tình hình trang bị nguồn ñộng lực trong sản xuất nông nghiệp
Ở nước ta, một mặt do nền công nghiệp chế tạo máy nói chung và chế tạo
máy kéo nói riêng chưa phát triển, mặt khác do khả năng về vốn ñầu tư còn hạn
chế nên cũng khó khăn cho việc nhập máy kéo, ñặc biệt là ñối với những loại

máy có tính năng kỹ thuật cao nhưng ñòi hỏi vốn lớn thì không thể nhập ñược.
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 nhiều loại máy
kéo. Liên tục ñã có nhiều chương trình nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước về
chế tạo máy kéo mhưng cho ñến nay mới chỉ có một số mẫu máy kéo ñẩy tay
công suất từ 6-12 mã lực ñược sản xuất chấp nhận. ðối với các máy kéo có công
suất cỡ trung và cỡ lớn chỉ nhập từ nước ngoài. Có thể nói sự phát triển của
ngành chế tạo máy kéo ở nước ta vẫn ñang trong thời kỳ nghiên cứu và thử
nghiệm.
Trong thời kỳ bao cấp, Miền Bắc nhập nhiều loại máy kéo từ các nước
ðông Âu, Trung Quốc. Trong ñó số lượng máy nhập từ Liên Xô (cũ) chiếm
nhiều nhất. Vê chất lượng, qua thực tế sử dụng nhiều năm ñã khẳng ñịnh loại
máy kéo bánh MTZ – 50/80 và cả loại máy kéo xích DT – 75 do Liên Xô chế
tạo là phù hợp với ñiều kiện sản xuất của nước ta trong thời kỳ bao cấp.
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. Các máy kéo lớn không
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
6

phát huy ñược hiệu quả sử dụng và thay vào ñó là các loại máy kéo công suất
nhỏ.
Các máy kéo ñang sử dụng ở Miền Bắc rất ña dạng về chủng loại, mã hiệu
và tính năng kỹ thuật, công suất khoảng 6 – 12 mã lực ñối với máy kéo 2 bánh
và 15 – 30 mã lực ñối với máy kéo 4 bánh. Phấn lớn trong số ñó là các máy nhập
từ Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan,… Thực trạng vấn ñề này do nhiều nguyên
nhân gây ra, một phần do kích thước ñồng ruộng ở các vùng không giống nhau
ñặc biệt ở Miền Bắc diện tích thửa ruộng quá nhỏ, vốn ñầu tư từ nông hộ thì hạn
chế ngay cả nhóm, cá nhân chuyên kinh doanh các máy nông nghiệp ñi làm thuê
vẫn còn khó khăn về vốn. Mặt khác, do nền công nghiệp chế tạo máy kéo ở
nước ta chưa phát triển các máy kéo chủ yếu nhập ngoại không ñược quản lý về

chất lượng và cũng không có chỉ dẫn cần thiết của các cơ quan khoa học. Vì thế
sự trang bị máy kéo ở các nông hộ gần giống như một cuộc “thử nghiệm” với
trình ñộ rất thấp và không có sự hỗ trợ của các nhà khoa học cũng như sự bảo hộ
của pháp luật ñối với sử dụng máy. Hậu quả của việc trang bị máy móc thiếu
những căn cứ khoa học cần thiết là nhiều chủ máy có hiệu quả sử dụng thấp
thậm chí còn bị phá sản, chưa thực sự có tác dụng kích thích phát triển sản xuất
nông nghiệp. ðây cũng là bài học thực tế cho các nhà khoa học, các nhà quản lý
và những người sử dụng máy.
Trong những năm gần ñây, các loại máy gặt cỡ trung dùng xích cao su tỏ
ra phù hợp với khâu thu hoạch lúa ở nước ta nên các loại máy gặt này ñã xuất
hiện khá phổ biến ở nhiều vùng, góp phần khắc phục những khó khăn trong
khâu thu hoạch lúa. Trong ñó chủ yếu nhập các máy của Trung Quốc do giá rẻ.
Ở trong nước cũng ñã có một số tư nhân, doanh nghiệp, các viện nghiên cứu
cùng tham gia thiết kế, chế tạo hoặc cải tiến máy của nước ngoài cho phù hợp
với ñiều kiện ñồng ruộng, quy mô sản, khả năng ñầu tư vốn của các nông hộ.
Các kết quả nghiên cứu ñã ñược ứng dụng trong sản xuất ở mức ñộ nhất ñịnh
nhưng chưa ổn ñịnh do trình ñộ kỹ thuật của các loại máy sản xuất trong nước
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
7

chưa ñáp ứng tốt các ñiều kiện sử dụng, ñộ tin cậy làm việc thấp, hiệu quả kinh
tế thấp. Một số loại máy gặt nhập từ Trung Quốc cũng bị loại khỏi thị trường
Việt Nam. Một lần nữa, người nông dân và các nhà ñầu tư kinh doanh các máy
gặt ñập lại lâm vào thế bế tắc.
Do vỡ nợ trong kinh doanh máy gặt Trung Quốc, họ ñã cải tiến thành các
loại máy vận chuyển trên nội ñồng (hình 1.1).


Tuy bị ñộng nhưng cũng ñược ghi nhận như một sáng kiến có ý nghĩa
thực tiễn. Một mặt khai thác vốn ñã bỏ ra, mặt khác về tính năng kéo bám và

tính ổn ñịnh chuyển ñộng của máy kéo xích cao su ñạt cao hơn so với vận
chuyển bằng ô tô và máy kéo bánh ở trên ñồng ruộng. Tuy nhiên, việc cải tiến
chắp vá, thiếu cơ sở khoa học thì liệu loại phương tiện vận chuyển này có ñảm
bảo ñược tính an toàn ñiều khiển hay không, sử dụng như thế nào cho có hiệu
quả cũng nên xem xét cận thận hơn.
Có thể nhận xét sơ bộ rằng tình trạng phát triển của ngành chế tạo máy
kéo ở nước ta rất chậm và trong những năm tới chưa thể chế tạo ra máy kéo lớn
Hình 1.1. Xe vận chuyển trên ñồng ñược cải tiến từ máy gặt Trung Quốc

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
8

có chất lượng kỹ thuật cao ñáp ứng ñược yêu cầu cơ giới hóa sản xuất nông lâm
nghiệp. Vì thế, ñể phát triển nguồn ñộng lực nói riêng và các loại máy nông
nghiệp nói chung ở nước ta cần tiếp tục ñầu tư cho các ñề tài nghiên cứu thiết
kế, chế tạo trong nước và quản lý chất lượng kỹ thuật các máy nhập ngoại và các
máy chế tạo trong nước mới giảm ñược những rủi ro cho người nông dân và các
nhà kinh doanh các loại máy nông nghiệp.
1.2. Tình hình nghiên cứu tính chất kéo bám của máy kéo xích
Các loại máy kéo dùng trong nông nghiệp ñòi hỏi phải có tính năng kéo
bám tốt, tính ổn ñịnh và tính cơ ñộng cao. ðiều kiện làm việc khó khăn, phức
tạp, thay ñổi theo mùa vụ, theo khu vực. Các công việc do máy kéo ñảm nhiệm
rất ña dạng. Mặt khác, máy kéo thuộc loại máy có kết cấu phức tạp, ñòi hỏi công
nghệ chế tạo cao. Vì thế, công việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy kéo ñã
ñược rất nhiều nhà khoa học kỹ thuật trên thế giới sớm quan tâm cả về nghiên
cứu lý thuyết lẫn nghiên cứu thực nghiệm. Các kết quả nghiên cứu ñã không
ngừng cải tiến chất lượng kỹ thuật của máy thỏa mãn ngày càng cao các nhu cầu
sử dụng: tăng ñộ tin cậy làm việc, tăng năng suất, nâng cao chất lượng công việc
và tăng hiệu quả kinh tế.
Tuy nhiên, tùy theo ñiều kiện của mỗi nước, việc nghiên cứu thiết kế, chế

tạo và sử dụng máy kéo cũng có khác nhâu nhất ñịnh. ðối với các nước có nền
công nghiệp phát triển, ñặc biệt là có công nghiệp chế tạo máy kéo phát triển thì
họ ñặt mục tiêu là phải nghiên cứu các loại máy có chất lượng kỹ thuật cao ñể
canh tranh ñược trên thị trường Quốc tế, tăng khả năng xuất khẩu. ðối với các
nước chậm phát triển, vốn ñầu tư nghiên cứu ít, lực lượng nghiên cứu còn mỏng,
vốn của những người cần sử dụng máy nông nghiệp còn hạn chế thì các công
việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy kéo còn bị hạn chế nhiều. Các nước này
chủ yếu chế tạo hoặc nhập các máy kéo có tính năng kỹ thuật thấp, rẻ tiền ñể
phù hợp với những người ñầu tư kinh doanh và sử dụng máy.
Trong phạm vi ñề tài này, với mục tiêu chỉ giải quyết một vấn ñề nhỏ
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
9

trong nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy kéo tại Việt Nam. ðó là vấn ñề nghiên
cứu xác ñịnh trọng lượng hợp lý của máy kéo.
Trọng lượng của máy kéo ảnh hưởng ñến tính năng kéo bám, tính năng
ñiều khiển và ổn ñịnh chuyển ñộng, ảnh hưởng ñến ñến ñộ chặt của ñất, ảnh
hưởng ñến chi phí vật liệu và giá thành chế tạo, Do vậy ở ñây chỉ ñưa ra phân
tích một số thông tin về các nghiên cứu tính chất kéo bám của máy kéo.
1.2.1. Về nghiên cứu lý thuyết
Tính chất kéo bám của máy kéo ñóng vai trò quan trọng nhất trong việc
nâng cao khả năng hoạt ñộng, khả năng ñáp ứng ñược nhiều loại công việc khác
nhau và do ñó liên quan ñến việc hiệu quả sử dụng các liên hợp máy kéo.
Các thông số ñặc trưng của tính chất kéo bám thường sử dụng là: ñộ trượt
δ và hệ số bám ϕ ñặc trưng cho khả năng bám, hệ số cản lăn f ñặc trưng cho lực
cản chuyển ñộng của bản thân máy kéo, hiệu suất kéo η
T
ñặc trưng cho hiệu quả
sử dụng năng lượng của ñộng cơ ñể thực hiện công việc kéo.
Các thông số trên lại phụ thuộc vào một loạt các yếu tố như: các yếu tố

kết cấu, các yếu tố về ñiều kiện sử dụng và các yếu tố về chế ñộ sử dụng (hay tổ
chức sử dụng).
ðã có rất nhiều công trình nghiên cứu về lý thuyết kéo bám của máy kéo
và ñã trở nên phổ biến trong chuyên ngành cơ khí ñộng lực ở hầu hết các nước
trên thể giới, ñã ñưa vào giảng dạy ở các trường cao ñẳng, ñại học, sau ñại học.
ðã có rất nhiều giáo trình giảng dạy trong chuyên ngành Tuy nhiên, do phụ
thuộc phức tạp vào nhiều yếu tố, trong ñó có cả những yếu tố ngẫu nhiên, do ñó
khi nghiên cứu sâu cho từng loại máy, từng ñiều kiện sử dụng thì các nhà nghiên
cứu phải có các nội dung nghiên cứu riêng phù hợp với mục tiêu và ñiều kiện
nghiên cứu.
Nghiên cứu ñộ trượt của máy kéo
ðộ trượt của máy kéo ảnh hưởng lớn ñến hiệu suất kéo. Bản thân của ñộ
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
10

trượt lại phụ thuốc vào nhiều yếu tố như kết cấu của hệ thống di ñộng, trọng
lượng bám, tính chất cơ lý của ñất, ñộ dốc mặt ñồng, lực cản kéo, ðây là một
khó khăn lớn trong tính toán ñộ trượt bằng lý thuyết.
ðể tính toán gần ñúng, nhiều tài liệu ñã sử dụng ñường ñặc tính trượt chung
(hay ñường ñặc tính trượt không thứ nguyên). ðó là ñồ thị sự phụ thuộc của ñộ
trượt δ vào yếu tố lực kéo T của cùng máy kéo nhưng thay ñổi trọng lượng G
khác nhau. Dạng ñồ thị như hình 1.2.

Trong ñó: P
T
– lực kéo ở móc;
P
Tϕ
- lực kéo cực ñại khi trượt hoàn toàn δ = 1;
T – yếu tố lực kéo:

T
b
P
T
G
=
(1.1)
G
b
– trọng lượng máy kéo;
T
ϕ
- giá trị lớn nhất của yếu tố kéo ñạt ñược khi δ = 1.
Qua ñó cho thấy quan hệ giữa ñộ trượt δ và lực kéo ở móc P
T
khi thay ñổi
trọng lượng máy kéo G là một học ñường cong (hình 1.2,a). Nhưng quan hệ giữa
ñộ trượt δ và yếu tố lực kéo T ứng với các trọng lượng khác nhau có thể coi như
trùng nhau (chỉ có một ñường duy nhất). Do ñó ñường ñặc tính δ = f(T) ñược
Hình 1.2. ðặc tính trượt của máy kéo với các trọng lượng bám khác nhau
a) ðộ trượt phụ thuộc vào lực kéo P
T
và trọng lượng bám G
b) ðộ trượt phụ thuộc vào yếu tố lực kéo T và trọng lượng bám G
T

δ

0

b)
δ = 1

T
ϕ
a)
P
T
δ

0

G
0
G
1
G
2
δ = 1

G
0
> G
1
> G
2
P
Τϕ0
P

Τϕ1
P
Τϕ2
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
11

gọi là ñường ñặc tính trượt chung (hay ñộ trượt không thứ nguyên) của máy kéo,
không phụ thuộc vào trong lượng của nó. Tuy nhiên, ñường ñặc tính trượt chung
δ = f(T) của cùng một loại máy kéo nhưng làm việc trên các loại ruông khác
nhau sẽ khác nhau. Tương tự, trên cùng một loại ñất các ñường ñặc tính trượt
chung của các máy kéo khác nhau sẽ khác nhau.
Khả năng ứng dụng ñường ñặc tính trượt không thứ nguyên
− Dùng ñể tính toán ñộ trượt và tiếp ñó là tính hiệu suất kéo khi tính toán
thành lập các liên hợp máy kéo có tăng thêm tải trọng phụ.
− Khi thiết kế máy kéo mới (chưa có ñường ñặc tính trượt), có thể sử
dụng ñường ñặc tính trượt không thứ nguyên δ = f(T) của một loại máy kéo
tương tự ñể tính toán trọng lượng hợp lý, tính toán các chỉ tiêu kéo bám ñể làm
cơ sở ñánh giá sơ bộ chất lượng tính toán thiết kế và ñưa ra chế tạo thử mẫu máy
kéo. Sau ñó tiến hành nghiên cứu thực nghiệm mẫu máy, trên cơ sở ñó hiệu
chỉnh lại thiết kế và tiến hành nghiên cứu tối ưu các thông số.
Trong công trình, tác giả ñã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm ñộ trượt
trên các mặt phẳng nghiêng khác nhau, cùng một loại ñất, kết hợp nghiên cứu lý
thuyết và ñề xuất ñường ñặc tính không thứ nguyên (hay ñường ñặc tính trượt
chung của máy kéo) cho các máy kéo làm việc trên dốc ngang.

Hình 1.3. ðặc tính trượt của máy kéo khi làm việc trên dốc ngang
a) ðộ trượt phụ thuộc vào lực kéo tiếp tuyến P
k
và góc dốc β
b) ðộ trượt phụ thuộc vào yếu tố lực bám C và và góc dốc β

a)
P
k
δ

0

β
0
β
1
β
2
δ = 1

β
0
< β
1
< β
2
P
ϕ0
P
ϕ1
P
ϕ2
C

δ

0

b)
δ = 1

C
max
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
12

Trong ñó: β - góc dốc nghiêng của mặt ñồng; P
k
– lực kéo tiếp tuyến; P
ϕ
-
lực bám; δ - ñộ trượt ; C – yếu tố lực bám:
• ðối với máy kéo xích và máy kéo bánh 4x4:

cos
k
P
C
G
β
=
(1.3)
• ðối với máy kéo bánh 4x2:

2
2 2
cos
cos
T
T m
P fG
C L tg
G P h
β
β
β
 
+
= +
 
+
 
(1.4)
G – trong lượng của máy kéo; P
T
– lực kéo ở móc; f − hệ số cản lăn; L −
Chiều dài cơ sở; h
m
– chiều cao móc kéo.
Sự khám phá ra các ñường cong trượt không thứ nguyên cho ñồng bằng
(hình 1.2,b) và cho ñất dốc (hình 1.3,b) ñã giúp cho các quá trình nghiên cứu
tính chất kéo bám của các máy kéo, ñặc biệt là quá trình nghiên cứu tính toán
thiết kế máy kéo mới.
1.2.2. Về nghiên cứu thực nghiệm

Tính chất kéo bám của máy kéo phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong ñó có
cả những yếu tố ngẫu nhiên do tính chất cơ học của ñất không ñồng nhất. Vì thế,
nghiên cứu thực nghiệm là rất cần thiết trong quá trình nghiên cứu hoàn thiện
mẫu máy cũng như nghiên cứu xác ñịnh các chỉ tiêu kéo bám và các chỉ tiêu sử
dụng các máy kéo trong những ñiều kiện sử dụng khác nhau, các loại công việc
khác nhau.
Các nghiên cứu thực nghiệm về tính chất kéo bám rất ña dạng, nhưng
thường tập trung vào các nghiên cứu sau ñây:
− Xây dựng các ñường ñặc tính trượt phụ thuộc vào lực kéo ở móc δ =
f(P
T
) hoặc phụ thuộc vào yếu tố lực kéo δ = f(T)
− Xác ñịnh hệ số bám ϕ.
− Xác ñịnh lực cản lăn và hệ số cản lăn f
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
13

− Ảnh hưởng của ñiều kiện sử dụng ñến các chỉ tiêu kéo bám
− Ảnh hưởng của các thông số kết cấu ñến các chỉ tiêu kéo bám
Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm là những cơ sở cần thiết cho các
nghiên cứu thiết kế máy kéo mới, nghiên cứu tối ưu kết cấu các mẫu máy kéo
ñang giai ñoạn hoàn thiện và nghiên cứu lựa chọn các chế ñộ sử dụng hợp lý các
liên hợp máy kéo.
ðể thuận tiện cho việc sử dụng các ñường ñặc tính trượt không thứ
nguyên phục vụ công tác tính toán thiết kế máy kéo, trong công trình ñã sử dụng
hàm hồi quy thực nghiệm δ = f(T) cho loại ñất ñiển hình:
.ln
B
A
C T

δ
=
−
(1.5)
Trong ñó A, B, C là các hệ số thực nghiệm. Các giá trị của các hệ số A, B,
C trên ruộng gốc ra thể hiện trên bảng 1.1[13]
Bảng 1.1. Hệ số thực nghiệm của hàm ñộ trượt không thứ nguyên [13]
Hệ số
Loại máy kéo ðiều kiện làm việc
A B C
Máy kéo bánh 4x2 ðất gốc rạ lúa mì 0.113 0.756 0.7
Máy kéo bánh 4x4 ðất gốc rạ lúa mì 0.17 0.71 0.67
Máy kéo xích ðất gốc rạ lúa mì 0.021 0.753 0.67

Một số kết quả nghiên cứu về máy kéo xích trong:
ðể dễ dẫn giải chúng tôi ñưa ra sơ ñồ các lực tác dụng lên máy kéo xích
như hình 1.4. Quy ước: a>0 khi trong tâm lùi về phía sau ñiểm giữa của nhánh
xích tiếp xúc với ñất và lấy dấu trừ (−) khi lùi lên phía trước.
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
14


a) Ảnh hưởng của trọng tâm máy kéo xích ñến các chỉ tiêu kéo bám[13]
Trọng tâm máy kéo ảnh hưởng ñến sự phân bố áp lực trên ñất và do ñó sẽ
gây ảnh hưởng ñến hệ số cản lăn f , hệ số bám ϕ và ñộ trượt δ. Một số kết quả
[13] thể hiện trên các hình 1.5, 1.6, 1.7 và 1.8. Quy ước trên hình: a lấy dấu
dương (+) khi trọng tâm lùi về phía sau ñiểm giữa của nhánh xích tiếp xúc với
ñất và lấy dấu trừ (-) khi trọng tâm lùi lên phía trước.
Hình 1.4. Sơ ñồ lực tác dụng lên máy kéo
xích

(tâm áp lực)

L/2
L
P
k
P
f
P
T
G
Z
0
Z
q (áp lực riêng hay ap suất)

C (
trọng tâm)
a (tọa ñộ trọng tâm)
(tọa ñộ tâm áp lực) x

h
V
0
-x
+x
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
15

Qua các kết quả trên cho thấy:
− Hệ số cản lăn f phụ thuộc rất lớn vào tọa ñộ trọng tâm a, Các giá trị cực
tiểu f
min
phụ thuộc vào loại ñất và ñộ lún sâu của dải xích.
− Hệ số bám ϕ cũng phụ thuộc nhiều vào tọa ñộ trọng tâm a và có giá trị
cực ñại. Giá trị cực ñại ϕ
max
phụ thuộc vào loại ñất.
− Giá trị cực ñại của hệ số bám ϕ
max
và giá trị cực tiểu của hệ số cản lăn
Hình 1.5. Sự phụ thuộc của hệ số
cản lăn f và hệ số bám
ϕ
ϕϕ
ϕ
vào vị trị
trọng tâm của máy kéo xích trên
các loại ñất khác nhau [13]

1- Trên tuyết với ñộ sâu H= 0,5 ÷ 0,0,6
m; 2 – Trên loại ñất chặt; 3,4 – Trên tuyết
với ñộ sâu H=0,3 ÷ 0,4; H= 0,2 ÷ 0,3
a/L

Hình 1.6. Sự phụ thuộc của hệ số
cản lăn f và hệ số bám

ϕ
ϕϕ
ϕ
vào vị trị
trọng tâm của máy kéo xích trên
ñất cát với các tốc ñộ khác nhau
[13]
1- V= 4 m/s; 2- V= 2,9 m/s; 3- V= 1,8 m/s
a/L
Hình 1.8. Sự phụ thuộc của
hệ số cản lăn f vào vị trị trọng
tâm của máy kéo xích
[13]

Hình 1.7. Ảnh hưởng của
trọng tâm ñến hệ số cản lăn f
và ñộ trượt
ϕ
ϕϕ
ϕ
của máy kéo khi
chuyển ñộng trên cát
[13]

a/L
a, cm