Nghiên cứu tính năng kéo bám của máy kéo xích vạn năng B-2010

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại khoa cơ điện trường Đại
học Nông nghiệp Hà Nội . Em đã nhận được sự giúp đỡ, giảng dạy nhiệt tình
của các thầy giáo ,cô giáo trong khoa trường. Nhân dịp này em xin bày tỏ
lòng cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy cô giáo trong trường.
Em xin bày tỏ lòng cám ơn sâu xắc tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn
Ngọc Quế - người đã tận tình giúp em trong suốt thời gian nghiên cứu và
hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.
Trong quá trình thực hiện đề tài em đã có nhiều cố gắng ,song
không thể tránh khỏi những thiếu sót.Rất mong được sự đóng góp ý kiến của
thầy cô giáo và các bạn sinh viên để đề tài em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 2 tháng 06 năm 2011
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Huy Cường

1

SVTH: Nguyễn Huy Cường

1

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

MỞ ĐẦU
Nước ta là nước nông nghiệp, để thực hiện thành công sự nghiệp công
nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước cần từng bước cơ giới hóa và hiện đại hóa
nền sản xuất nông nghiệp và nông thôn.
Những năm vừa qua, việc tăng cường trang bị các nguồn lực và hệ thống
máy móc nông lâm nghiệp khác nhau đã góp phần đáng kể vào sự phát triển
chung của nền sản xuất nông lâm nghiệp và nông thôn Việt Nam, giảm bớt
cường độ lao động cho nông dân, nâng cao năng xuất và chất lượng sản phẩm
của ngành nông lâm nghiệp và các ngành nghề khác.
Do đặc điểm về mặt kinh tế xã hội cũng như những khó khăn về mặt đặc
điểm địa lý đất đai, vấn đề cơ giới hóa cho các vùng trung du miền núi của
nước ta còn ờ mức thấp. Tỷ lệ cơ giới hóa các khâu canh tác trong nông lâm
nghiệp ở các khu vực này so với vùng đồng bằng còn một khoảng cách chênh
lệch lớn. Việc nghiên cứu một cách có hệ thống và tổng quát điều kiện tự
nhiên, các yếu tố ảnh hưởng đến vấn đề cơ giới hóa nông lâm nghiệp nói
chung, đặc biệt là cơ giới hóa trên đất độ ẩm cao và đất đồi dốc trong điều
kiện của nước ta hiện nay vẫn chưa được chú ý và quan tâm đúng mức.
Nguồn động lực chính trong việc cơ giới hóa các khâu sản xuất trong
nông lâm nghiệp của Việt Nam là máy kéo. Máy kéo được trang bị ở nước ta
chủ yếu được nhập ở nước ngoài. Ngành công nghiệp chế tạo máy kéo của
nước ta còn rất non trẻ. Thực tế đòi hỏi cần được đầu tư hơn nữa về mặt
nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các mẫu máy kéo do ngành công nghiệp chế tạo
máy kéo trong nước hoặc nhập ngoại các mẫu máy kéo phù hợp với điều kiện
sử dụng trong điều kiện sản xuất nông lâm nghiệp Việt Nam. Hiện nay chúng
ta mới chế tạo được một số loại máy kéo bánh công suất nhỏ như: Bông sen 8,
Bông sen 10, Bông sen 12, các máy do Việt Nam sản xuất có nhiều nhược
điểm như tính năng kéo bám thấp, tính ổn định chuyển động không cao, tính
2

SVTH: Nguyễn Huy Cường

2

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

kinh tế về nhiên liệu cũng như các thông số kết cấu khác chưa hợp lý, đặc biệt
khi sử dụng trong điều kiện đất nông nghiệp có độ ẩm cao hoặc đất đồi dốc
nông lâm nghiệp.
Để nâng cao mức độ cơ giới hóa nông lâm nghiệp Việt Nam trong giai
đoạn trước mắt, cần trang bị hệ thống máy động lực một cách hợp lý về chủng
loại, về cỡ công suất cũng như tỷ lệ trang bị giữa máy kéo bánh và máy kéo
xích. Theo một số tài liệu chuyên môn về máy kéo xích có nhiều ưu điểm
vượt trội so với máy kéo bánh, đặc biệt về tính ổn định ngang và dọc khi làm
việc trên đất đồi dốc, diện tích tiếp xúc của xích với đất lớn hơn nhiều so với
máy kéo bánh vì vậy áp lực riêng trên đất nhỏ, khả năng bám hay hệ số bám
của máy kéo xích lớn. Những đặc điểm này làm cho máy kéo xích phát huy
lực kéo lơn với độ trượt nhỏ, máy kéo có thể làm việc trên đất độ ẩm cao, độ
dốc lớn hơn so với máy kéo bánh có công suất tương đương song vẫn đảm
bảo không bị trượt, bị lật và an toàn lao động.
Hiện nay nước ta vẫn chưa chế tạo được một mẫu máy kéo xích nào, các
máy kéo xích dùng trong nông lâm nghiệp, trong công nghiệp chủ yếu được
nhập tư nước ngoài. Vì vậy nghiên cứu tính năng kéo bám của máy kéo xích
vạn năng làm cơ sở khoa học cho việc thiết kế chế tạo máy kéo xích phục vụ

sản xuất nông lâm nghiệp ở Việt Nam là một vấn đề có tính cấp thiết và có ý
nghĩa thực tiễn cao.
Dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Ngọc Quế, Bộ môn Động lực –
Khoa Cơ điện – Trường ĐH Nông Nghiệp Hà Nội, tôi tiến hành thực hiện đề
tài: “ Nghiên cứu tính năng kéo bám của máy kéo xích vạn năng B-2010”.
Mục đích của đề tài:
Nghiên cứu tính năng kéo bám của máy kéo xích B-2010 nhằm góp phần
làm sáng tỏ các mối quan hệ giữa các yếu tố kết cấu, các tính chất cơ lý của
đất với các chỉ tiêu kéo bám của máy kéo xích. Từ đó áp dụng nghiên cứu
tính năng kéo của một số loại máy kéo khác. Qua đó góp phần nhỏ vào việc
3

SVTH: Nguyễn Huy Cường

3

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

tìm hiểu và khai thác có hiệu quả hơn những tính năng sử dụng của máy kéo
xích trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước.
Nhiệm vụ của đề tài:
-

Tìm hiểu các tính năng kéo bám của máy kéo nói chung và máy kéo
xích nói riêng.

-

Xây dựng thuật giải và chương trình vi tính để khảo sát một số tính
chất kéo bám của máy kéo xích B-2010
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài:

-

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống di động xích trong tương tác với
mối trường là đất nông nghiệp.

-

Phạm vi nghiên cứu bao gồm : tìm hiểu các thông số kỹ thuật của
máy kéo xích B-2010, từ đó xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết
của máy kéo xích B - 2010

4

SVTH: Nguyễn Huy Cường

4

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

CHƯƠNG: I
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về máy kéo xích:
Máy kéo cũng là các xe tự hành bằng bánh lốp hoặc bằng dải xích, máy
kéo có thể chuyển động trên đường và có thể làm việc cả ở những nơi không
có đường xá hay trên đồng ruộng. Máy kéo được dùng làm nguồn động lực
cho các máy công tác đi theo chúng để hoàn thành các công việc trong nông
lâm nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, xây dựng v.v…
Trong nông nghiệp máy kéo được sử dụng để thực hiện nhiều dạng công
việc khác nhau như cày, bừa, gieo trồng, chăm sóc cây trồng, thu hoạch, vận
chuyển v.v…Ngoài ra máy kéo cũng có thể làm nguồn động lực cho các máy
tĩnh tại như bơm nước, tuốt lúa, nghiền trộn thức ăn gia súc.
Trong lâm nghiệp, máy kéo được sử dụng để thực hiện các công việc như
làm đất trồng rừng, khai thác gỗ, nhổ rể cây, vận chuyển gỗ…
Trong giao thông vận tải, máy kéo được dùng để vận chuyển hàng hoá
trên các đường xấu hoặc không có đường giao thông.
Đặc điểm chung của loại này là giảm được áp lực riêng trên đất và có khả
năng bám tốt, tuy nhiên kết cấu hệ thống di động phức tạp, giá thành cao.
Máy kéo xích thường được sử dụng để hoàn thành các công việc cần lực kéo
lớn như san ủi, cày bừa trên đất độ ẩm cao, nhổ và ủi gốc cây v.v…
Các loại máy này dùng để kéo hàng nặng trên nền đất hoặc đường tạm
thời. Chúng còn dùng như một đầu kéo rơmooc hay là máy cơ sở của các máy
kây dựng (máy ủi, máy đào, cần trục…). Máy kéo xích có áp lực riêng lên đất
nhỏ, hiệu suất kéo và lực bám cao nên có khả năng thông qua lớn hơn bánh
lốp. Tốc độ di chuyển của chúng không quá 12km/h, áp lực lên đất của máy
kéo xích là 0.1MPa.
5

SVTH: Nguyễn Huy Cường

5

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

Thông số của máy kéo chủ yếu của máy kéo là lực kéo tại móc kéo, và
cũng dự vào đó mà phân loại máy kéo thành từng nhóm. Lực kéo của móc
kéo được xác định ở tốc độ 2,6-3 km/h đối với máy kéo bánh lốp. Lực kéo
của máy kéo xích gần bằng trọng lượng của nó. Các loại máy kéo công
nghiệp thường phân thành nhóm có sức kéo 100; 150;200;350;500 kN. Các
loại máy kéo công nghiệp có các loại khác nhau để có thể làm máy cơ sở cho
xe nâng hàng, máy ủi, máy xới… Công suất động cơ của chúng tới 800 kw
hoặc hơn.
Các bộ phận và hệ thống chính của máy kéo gồm: động cơ, hệ thống
truyền lực, truyền lực cacđăng, cầu chủ động, hệ thống di động, hệ thống treo
(hay còn gọi là hệ thống giảm xóc), hệ thống điều khiển gồm hệ thống lái và
hệ thống phanh, trang bị điện và các trang bị làm việc khác.
Hệ thống truyền lực: là tổ hợp của một loạt các cơ cấu và hệ thống nhằm
truyền mômen quay từ trục khuỷu động cơ đến bánh chủ động của ôtô, máy
kéo. Hệ thống truyền lực có tác dụng nhằm biến đối về trị số và chiều của mô
men quay truyền, cho phép máy kéo dừng tại chỗ lâu dài mà động cơ vẫn làm
việc, hệ thống truyền lực vẫn có thể trích một phần công suất của động cơ để
truyền đến bộ phận làm việc của máy máy công tác. Phụ thuộc vào đặc điểm
cấu tạo của máy cụ thể mà trong hệ thống truyền lực của máy kéo có thể có
một hai hay nhiều cầu chủ động.

Cầu chủ động là tổ hợp của các cụm máy và cơ cấy cho phép các bánh
chủ động quay với tốc độ khác nhau để bảo đảm các bánh lăn êm dịu trên mặt
đường không bằng phẳng hay khi đi vào đường vòng, nó còn làm tăng tỷ số
truyền chung cho hệ thống truyền lực và liên kết bánh xe với khung máy.
Truyền lực cacđăng dùng để truyền mômen từ hộp số hay hộp phân phối
đến các cầu chủ động của ôtô máy kéo, hoặc từ truyền lực chính đến các bánh
xe chủ động trên cùng một cầu khi các bánh xe treo độc lập với nhau. Truyền
lực cacđăng cho phép các trục của các bộ phận máy được truyền động không
6

SVTH: Nguyễn Huy Cường

6

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

nằm trong cùng một mặt phẳng và có thể dịch chuyển tương đối với nhau
trong môt giới hạn nhất định.
Hệ thống truyền lực của máy kéo có sự khác nhau đáng kể so với hệ thống
truyền lực của ôtô. Các loại máy kéo bánh lốp hay bánh xích, thường không
có bộ vi sai, còn khi quay vòng sẽ hãm một trong các dải xích. Hệ thống
truyền lực của máy kéo có thể là cơ khí, cơ thuỷ lực và điện. Hệ thống truyền
lực cơ khí của máy kéo xích gồm: ly hợp ma sát, hộp số, trục cacđăng, truyền
lực chính, ly hợp bên hay còn gọi là ly hợp chuyển hướng với phanh đai,
truyền lực cuối cùng với bánh chủ động. Trên giá xích ở phía trước là bánh xe

chuyển hướng với cơ cấu căng xích. Truyền động cuối cùng làm tăng mô men
quay cho các bánh chủ động. Ly hợp chuyển hướng của một bên được mở,
bên kia quay thì động cơ tới sẽ được truyền cho bán trục của phía có ly hợp
đóng. Bánh xích chủ động của bên ly hợp đóng sẽ quay. Kết quả là máy kéo
sẽ quay vòng về phía ly hợp mở.
Thường tại mỗi bộ ly hợp chuyển hướng có trang bị hệ thống phanh để
hãm khi cần thiết. Do đó nếu vừa mở ly hợp lại vừa phanh bán trục của bên ly
hợp mở thì toàn bộ mômen quay sẽ truyền cho bán trục bên kia. Kết quả là
máy kéo có thể quay vòng tại chỗ. Khi đẩy núm của cần điều khiển về bên
trái, đĩa ép bị kéo về bên phải, các đĩa chủ động và bị động tách nhau ra, ly
hợp được mở. Trục bị động của ly hợp tách khỏi truyền lực chính. Truyền lực
cuối cùng và bánh xích chủ động bên phía ly hợp mơ không nhận được
mômen quay nữa. Trả cần điều khiển về vị trí ban đầu, ly hợp được đóng.
Truyền lực chính và bánh xích chủ động lại nhận được mômen quay. Ở bộ
truyền cơ khí của máy kéo bánh lốp động cơ đặt ở phía trước rồi đến ly hợp,
trục cacđăng, hộp số, truyền lực chính, ly hợp bên với phanh đai, truyền lực
bên làm quay các bánh lốp.
Ở bộ truyền lực máy kéo xích, đầu kéo một trục và hai trục, satxi chuyên
dụng cho xe nâng hàng. Ở các bộ truyền này khớp nối ma sát được thay bằng
7

SVTH: Nguyễn Huy Cường

7

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

biến tốc thuỷ lực. Như vậy mối liên kết động học cứng giữa động cơ và các
bánh chủ động được thay bằng mối kiên kết chất lỏng. Hệ thống truyền thuỷ
lực này là hệ thống thuỷ cơ. Khi lực cản di chuyển lớn thì việc dùng biến tốc
thuỷ lực sẽ làm tăng mômen quay của động cơ nhờ hệ số biến đối lớn. Quá
trình làm việc của biến tốc thuỷ lực chuyển sang chế độ làm việc với hiệu suất
cao hơn hẳn. Khi ấy quá trình sang số được thực hiện một cách tự động, tức
là số cao chỉ được thực hiện khi trục thứ cấp đạt được số vòng quay nhất định.
Lúc này động cơ làm việc ở công suất tối đa, còn việc sang số được thực hiện
liên tục mà không cần ngắt mômen quay. Nhờ vậy mà giảm tải trọng động lực
lên động cơ, có nghĩa là làm tăng tuổi thọ của động cơ và bộ truyền lực.
Với máy kéo có bộ truyền lực điện thì mô men quay được truyền từ động
cơ điện một chiều tới bánh xích chủ động qua bộ ly hợp bên và bộ truyền lực
cuối cùng. Động cơ điện do động cơ máy kéo làm quay máy phát điện cung
cấp điện năng. Hệ thống dẫn động gồm động cơ điêzen – máy phát - động cơ
điện làm cho sơ đồ động của hệ truyền lực đơn giản hơn (không có hộp số và
hộp cacđăng), đặc biệt là cho phép thay đổi tốc độ và mômen quay một cách
vô cấp tuỳ theo lực cản bên ngoài. Các bộ truyền lực kiểu thuỷ cơ và truyền
động điện hoàn toàn đáp ứng chế độ làm việc của máy kéo có rơmooc và các
cơ cấu làm việc của máy xây dựng.
Bố trí hệ thống truyền lực trên máy kéo:
Ở máy kéo, do người lái thường ngồi phía sau để quan sát sự làm việc của
các máy công tác đi theo máy kéo, nên khớp nối 2 thường được bố trí giữa ly
hợp 1 và hộp số 3, bố trí như vậy sẽ giúp cho hộp số máy kéo được đặt ngay
phía dưới buồng lái, nhờ đó cấu tạo cơ cấu điều khiển hộp số đơn giản và
thuận tiện khi điều khiển. Ngoài ra vì máy kéo cần lực kéo lớn, nên trong hệ
thống truyền lực thường có truyền lực cuối cùng 6 để làm tăng tỷ số truyền
chung cho hệ thống truyền lực.

8

SVTH: Nguyễn Huy Cường

8

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

Hình1.1 Sơ đồ hệ thống truyền lực máy kéo xích
1- Ly hợp; 2- Khớp nối; 3- Hộp số; 4- Truyền lực chính; 6-Truyền lực cuối
cùng;7- Bán trục; 8 - Cầu sau; 9- Hộp phân phối; 10- Truyền lực
cacđăng;13-Bộ truyền bánh răng nón; 14- Bộ phận chuyển hướng; 15 - Bánh
sao chủ động; 16- Dải xích
Trên hình 1.1 trình bày sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực của máy kéo xích
kiểu một dòng công suất, khác với truyền lực của máy kéo bánh, ở máy kéo
xích, sau truyền lực trung tâm 4 là đến hai bộ phận chuyển hướng 14 vủa máy
kéo xích, từ trục bị động của bộ phận chuyển hướng, mômen được truyền đến
lực cuối cùng 6 rồi đến bánh cao su 15, bánh sao chủ động ăn khớp với mắt
xích của dải xích và đẩy cho máy kéo dịch chuyển trên đường ray vô tận do
dải xích tạo nên. Hiện nay trên một số máy kéo xích có công suất lớn dùng
trong công nghiệp và các xe chuyên dụng, hệ thống truyền lực của chúng
thường dùng kiểu hai dòng công suất truyền từ động cơ đến hai bánh sao chủ
động của hai dải xích riêng biệt. Với sơ đồ hệ thống truyền lực hai dòng công
suất như vậy, sẽ làm cho truyền lực chính cũng như các chi tiết trong hộp số
có kích thước nhỏ gọn hơn vì chịu tải trọng thấp hơn. Điểm đặc biệt ở hệ

thống truyền lực hai dòng công suất là trong hộp số của máy kéo có hai trục
thứ cấp, mỗi trục thứ cấp truyền mômen cho một truyền lực chính riêng ở cầu
chủ động và cho một bánh sao chủ động của một bên dải xích.

9

SVTH: Nguyễn Huy Cường

9

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

1.2 Tổng quan về các chỉ tiêu đánh giá tính chất kéo bám:
Tính năng kéo là một trong những tính năng sử dụng quan trọng biểu thị
khả năng thực hiện các công việc kéo ở các điều kiện sử dụng khác nhau.
Tính năng này phụ thuộc chủ yếu vào khả năng bám của hệ thống di động,
công suất của động cơ, số truyền và sự phân bổ tỉ số truyền, lực cản lăn của
máy. Khả năng bám và lực cản lăn của máy kéo phụ thuộc vào loại, kết cấu
của hệ thống di động, sự phân bố trọng lượng trên các bánh xe, tính chất đất
đai và độ dốc mặt đường.
Các chỉ tiêu đánh giá tính năng kéo bám bao gồm độ trượt, tốc độ chuyển
động, công suất kéo, chi phí nhiên liệu giờ, chi phí nhiên liệu riêng hiệu suất
kéo, lực cản lăn khi làm việc ở các số truyền khác nhau. Hệ số bám và lực
bám cũng là chỉ tiêu đánh giá tính năng kéo nhưng không phụ thuộc vào số
truyền làm việc.

Để đánh giá tính năng kéo thường sử dụng đường đặc tính kéo, đó là mối
quan hệ giữa các chỉ tiêu kéo với lực kéo khi làm việc với các số truyền khác
nhau, trong các điều kiện đất đai khác nhau.
Tính năng động lực học của máy kéo khi thực hiện các công việc trên
đồng ruộng hoặc các công việc xây dựng sẽ được đặc trưng bởi khả năng khắc
phục hiện tượng quá tải, khả năng rời chỗ và tăng tốc với tải trọng kéo lớn.
Khi vận chuyển tính năng động lực học của máy kéo được đặc trưng bởi tốc
độ chuyển động cực đại, gia tốc và độ dốc lớn nhất mà xe có thể vượt được.
Tính năng kéo và tính năng động lực học ảnh hưởng rất lớn đến năng suất
của liên hợp máy kéo. Do vậy việc nghiên cứu và tìm hiểu các tính năng này
là một trong những nhiệm vụ cơ bản của môn động lực học chuyển động của
máy kéo.
Khi nghiên cứu các chỉ tiêu kéo của máy kéo cần phải nghiên cứu ảnh
hưởng của các thông số cấu tạo của hệ thống di động, sự phân bố trọng lượng

10

SVTH: Nguyễn Huy Cường

10

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

trên các cầu, các tính chất cơ lý của đất, sự phù hợp công suất của động cơ, sự
phân bố tỉ số truyền với khả năng bám của hệ thống di động.

Khi máy kéo làm việc ở độ dốc, còn phải nghiên cứu sự ảnh hưởng của độ
dốc đến các chỉ tiêu đó.
1.3.

Các tính chất cơ lý của đất:

Các máy kéo chủ yếu làm việc trên đồng ruộng hoặc chuyển động trên các
loại đường đất. Việc nghiên cứu các quá trình tác động tương hỗ giữa bộ phận
di động của máy (bánh xe hoặc dải xích) và đấy là cần thiết và có tầm quan
trọng. Để nắm được vấn đề này trước hết cần nắm được các tính chất cơ lý
của đất.
Đất là một môi trường phức tạp – phân tách rời rạc, không đồng nhất và
được cấu tạo bời ba pha: pha cứng (các hạt cứng), pha lỏng(nước) và pha
khí(không khí và hơi). Các tính chất cơ lý vủa đất sẽ thay đổi tuỳ thuộc vào
tính chất và thành phần của các pha chứa trong đất. Việc nghiên cứu các tính
chất cơ lý của đất đã được trình bày trong môn cơ học đất. Ở đây chỉ xem xét
những tính chất cơ bản có ảnh hưởng đến khả năng kéo bám của máy kéo.
Những tính chất vật lý có ảnh hưởng lớn đến tính năng kéo bám của máy
kéo là thành phần cấu trúc, độ ẩm và độ chặt.
Thành phần cấu trúc của đất (còn gọi là thành phần hạt) được đánh giá bởi
kích thước hàm lượng của các hạt cứng ( cốt liệu ) trong khối đất. Theo thành
phần cấu trúc các loại đất được chia thành hai nhóm chính: nhóm đất sét và
nhóm đất cát. Nhóm đất sét được cấu tạo chủ yếu bởi các hạt set, còn nhóm
đất cát chủ yếu là do các hạt cát cấu thành nên. Tuỳ theo hàm lượng của các
thành phần các nhóm này còn được phân loại ra một số loại cụ thể.
Độ ẩm của đất biểu thị lượng nước chứa trong khối đất và được đánh giá
bởi tỷ số giữa trọng lượng của phần nước chứa trong khối đất và trọng lượng
toàn phần của khối đất đó khi ở trạng thái tự nhiên. Khi độ ẩm thay đổi thì

11

SVTH: Nguyễn Huy Cường

11

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

trạng thái và các tính chất cơ học của đất cũng thay đổi theo. Ví dụ tuỳ thuộc
vào độ ẩm trạng thài của đất sét có thể là cứng, dẻo hoặc ở thể lỏng.
Độ chặt ( còn gọi là độ cứng ) là lực cản riêng của đất trên mổi đơn vị diện
tích đầu đo ( máy đo độ chặt ) khi ấn đầu đo đó vào trong đất từ trên xuống
dưới theo phương thẳng đứng.
Độ chặt và độ ẩm của đất có ảnh hưởng lớn đến các tính chất cơ học của
nó. Khi khảo nghiệm máy kéo trên đồng ruộng thường phải xác định hai
thông số này ở các độ sâu khác nhau tuỳ thuộc vào mục đích nghiên cứu.
Các tính chất cơ học của đất:
Khi quan sát sự tác động tương hỗ giữa bộ phận di động của máy và đất
người ta thấy thường xuất hiện các hiện tượng sau đây:
- Sự phá vỡ hoàn toàn cấu trúc của đất ở những vùng có ứng suất
lớn hơn khả năng tiếp nhận ngoại lực của đất.
- Xuất hiện lực ma sát giữa bộ phận di động và đất, giữa các phần tử đất
do chúng bị trượt tương đối với nhau.
- Đất bị nén lại và các phần tử đất dịch chuyển theo chiều hướng
khác nhau. Do đó xuất hiện các ứng suất ở trong đất, trước tiên xuất hiện ở
vùng tiếp xúc trực tiếp với bộ phận di động và sau đó sẽ được lan truyền

vào bên trong theo chiều hướng khác nhau. Độ lớn và sự phân bố các ứng
suất phụ thuộc vào tính chất tác động của tải trọng, loại và trạng thái vật lý
của đất.
Để tiện cho việc nghiên cứu người ta phân tích sự biến dạng của đất theo
hai phương: phương pháp tuyến (vuông góc với mặt đât ) và phương tiếp
tuyến (song song với mặt đất ). Các ứng suất cũng được phân tích thành hai
thành phần tương ứng với hai phương đó: ứng suất pháp tuyến (ứng suất nén)
và ứng suất tiếp tuyến (ứng suất cắt)
Độ sâu của vết bánh xe sẽ phụ thuộc vào ứng suất nén, còn tính chất kéo
bám của bộ phận di động sẽ phụ thuộc vào ứng suất cắt. Do đó sức chống nén
12

SVTH: Nguyễn Huy Cường

12

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

cà chống cắt là hai tính chất cơ học cơ bản có ảnh hưởng lớn đến tính năng
kéo bám của máy kéo.
Sức chống nén của đất được đặc trưng bởi ứng suất pháp tuyến. Thực
nghiệm cho thấy rằng, mối quan hệ định lượng giữa ứng suất pháp tuyến σ và
độ biến dạng h của đất có tính chất phi tuyến. Đường cong biểu diễn mối quan
hệ đó có dạng như hình 1.2. Đồ thị này còn có tên gọi là đặc tính nén của đất
hoặc đường cong nén đất.


max

I

III

II

0

h

Hình 1.2 Quan hệ giữ ứng suất pháp σ và
độ biến dạng h

Đặc tính nén của đất có thể chia thành 3 phần tương ứng với ba giai đoạn
của quá trình nén đất. Trong giai đoạn thứ nhất chỉ xảy ra sự nén chặt làm cho
các phần tử xích lại gần nhau, quan hệ giữa ứng suất và độ biến dạng là tuyến
tính. Trong giai đoạn thứ hai sự nén chặt đất vẫn tiếp tục xảy ra nhưng đồng
thời xuất hiện cục bộ hiện tượng cắt đất ở một số vùng bao quanh khối đất.
Khi đó ứng suất lớn hơn lực nội ma sát và lực dính giữa các hạt đất, do đó
biến dạng sẽ tăng nhanh hơn so với sự tăng ứng suất và quan hệ giữa các hạt
đất, do đó biến dạng sẽ tăng nhanh hơn so với sự tăng ứng suất va quan hệ
giữa chúng là phi tuyến. Cuối giai đoạn hai ứng suất trên toàn bộ vùng bao
quanh khối đất lớn hơn nội lực ma sát và lực dính giữa các phần tử đất, quá
trình nén chặt đất kết thúc và bắt đầu xảy ra hiện tượng trượt hoàn toàn giữa
13

SVTH: Nguyễn Huy Cường

13

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

khối đất và vùng đất bao quanh nó và ứng suất pháp tuyến đạt giá trị cực đại.
Trong giai đoạn thứ ba chỉ xảy ra hiện tượng trượt của khối đất, ứng suất
không tăng nhưng biến dạng vẫn tiếp tục tăng. Ở một số loại đất trong giai
đoạn này ứng suất còn giảm xuống chút ít.
Sự xuất hiện ứng suất pháp tuyến trong đất là do tác động của ngoại lực
(lực nén). Khi tăng lực nén sẽ làm tăng ứng suất cho đến khi đạt đến ứng suất
cực đại, sau đó dù có tăng lực nén ứng suất không tăng nữa. Do đó ứng suất
cực đại σmax sẽ đặc trưng cho khả năng chống nén của đất. Trị số của S max phụ
thuộc loại đất và các tính chất vật lý của nó, đặc biệt là độ ẩm.
Sự biến dạng của đất theo phương pháp tuyến liên quan đến độ sâu của vết
bánh xe và do đó ảnh hưởng đến lực cản lăn của máy kéo. Vì vậy đường
đường đặc tính nén đất được sử dụng như một cơ sở khoa học để tính, hiện
nay người ta thường biểu diễn mối quan hệ giữa ứng suất pháp tuyến và độ
biến dạng bằng các công thức hồi quy thực nghiệm. Tuỳ theo mục đích
nghiên cứu và quan điểm của các tác giả và tuỳ thuộc cả loại đất, mối quan hệ
đó có thể được biểu diễn theo các công thức thực nghiệm khác nhau. Một
trong các công thức hay được sử dụng có dạng:
σ = k.hn

(1.1)

Trong đó: k là hệ số thực nghiệm;
h là độ biến dạng;
n là chỉ số mũ
Trị số k và n phụ thuộc vào loại đất, trạng thái vật lý của nó và được xác
định bằng thực nghiệm.
Sức chống cắt của đất được tạo thành bởi hai thành phần: lực ma sát và lực
liên kết (lực dính) giữa các phần tử đất. Các thành phần lực này phụ thuộc vào
tính chất cơ lý và phụ thuộc vào áp suất pháp tuyến, tức là phụ thuộc vào tải
trọng pháp tuyến.

14

SVTH: Nguyễn Huy Cường

14

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

Trong quá trình cắt đất theo phương ngang xảy ra sự biến dạng và xuất
hiện các ứng suất tiếp tuyến. Thực nghiệm cho thấy rằng, mối quan hệ giữa
ứng suất tiếp tuyến τ và biến dạng l có dạng như hình 1.3.

max1

max2

0

2

τ
l02

1

l01

l

Hình dạng của đường cong cắt đất cũng tương tự như đường cong nén đất.
Đối với đất dẻo, sau khi ứng suất cắt đạt đến giá trị cực đại τmax đường biểu
diễn là đường nằm ngang, chứng tỏ ứng suất không thay đổi. Nhưng đối với
đất cứng, sau khi đạt giá trị cực đại ứng suất cắt giảm xuống chút ít rối sau đó
sẽ giữ nguyên giá trị. Điều này được giải thích rằng, ở đất cứng sức chống cắt
được tạo thành chủ yếu do lực ma sát giữa các phần tử đất. Khi τ < τmax trong
đất xuất hiện ma sát nghỉ nhưng khi τ = τmax sẽ bắt đầu xảy ra hiện tượng trượt
hoàn toàn và do đó xuất hiện ma sát trượt và ứng suất cắt sẽ giảm xuống.
Người ta sử dụng ứng suất cắt cực đại τmax để đặc trưng cho khả năng
chống cắt của đất và gọi là sức chống cắt của đất. Giá trị τmax phụ thuộc vào áp
suất pháp tuyến (ứng suất nén), loại và trạng thái vật lý của đất.
15

SVTH: Nguyễn Huy Cường

15

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

Thực nghiệm cho thấy rằng, mối quan hệ giữa sức chống cắt t và ứng suất
pháp s gần như là tuyến tính, thể hiện như hình 1.4. Đối với đất khô lực dính
là không đáng kể, đồ thị đi từ gốc toạ độ, còn ở các loại đất tự nhiên bao giờ
cũng tồn tại lực dính giữa các phần tử đất, trên đồ thị được biểu diễn bởi τ0.
Mối quan hệ giữa ứng suất tiếp tuyến và ứng suất pháp tuyến có thể được
biểu diễn theo công thức:
Trong đó:

τ = τ0 + µ.σ

(1.2)

τ0 là ứng suất do lực dính giữa các phần tử đất tạo nên;
µ là hệ số ma sát giữa các phần tử đất: µ = tgφ
φ là góc nội ma sát;
σ là ứng suất pháp tuyến.

Trong các tính chất vật lý, độ ẩm ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất cơ
học của đất. Thực nghiệm cho thấy rằng, mối quan hệ giữa hệ số µ và độ ẩm
W có dạng như hình 1.5.
Độ ẩm còn gây ảnh hưởng đến cả tốc độ biến dạng của đất khi nó chịu tác

động tải trọng động. Vì tốc độ thoát nước qua các lỗ rỗng trong đất ảnh hưởng
đến tốc độ lan truyền ứng suất và tốc độ biến dạng mà tốc độ thoát nước lại
phụ thuộc vào tốc độ thay đổi lực tác động lên đất. Lực tác động của bộ phận
di động của máy kéo đên đất mang tính chất tải trọng động lực học. Do đó độ
ẩm sẽ gây ảnh hưởng đến tính năng kéo bám và độ trượt của máy kéo.
Tóm lại, sức chống nén và sức chống cắt của đất là những thông số quan
trọng và thường được sử dụng để tính toán cường độ chịu tải, tính ổn định của
đất ở những công trình thuỷ lợi, xây dựng và là một trong những thông số cơ
bản xác định độ lún, số lượng, tiết diện và góc nghiêng của các loại mấu bám
bánh xe máy kéo làm việc trên đất có độ ẩm cao.

16

SVTH: Nguyễn Huy Cường

16

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

1.4. Tổng quan về tình hình phát triển máy kéo trên thế giới:
Hiệu quả sử dụng các kiên hợp máy kéo phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố,
các yếu tố đó có thể chia thành 3 nhóm chính: các yếu tố về điều kiện sử
dụng, các yếu tố về tính năng kỹ thuật của máy kéo và các yếu tố về tổ chức
sử dụng máy. Giữa các yếu tố này có quan hệ với nhau, phụ thuộc và ảnh
hưởng lẫn nhau, có thể hỗ trợ hoặc kìm hãm cho nhau.









σ




w
Hình 1.5 ảnh hưởng của độ ẩm đến hệ số

Do vậy vuệc nghiên cứu hoàn thiện kết cấu và tổ chức sử dụng có hiệu
quả cac kiên hợp máy kéo là nhiệm vụ trọng tâm nhất và cũng là nhiệm vụ
khó khăn nhất trong công cuộc thực hiện cơ giới hoá nông lâm nghiệp. Cũng
chính vì vậy nhiều cơ quan nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới đã đầu tư
rất lớn vào nghiên cứu giải quyết các vấn đề trên, đặc biệt là ở các nước công
nghiệp phát triển.
Máy kéo thuộc loại máy có cấu tạo phức tạp, có nhiều chi tiết đòi hỏi độ
bền và độ chính xác cao. Do vậy công việc thiết kế chế tạo máy kéo là công
việc phức tạp đòi hỏi đầu tư cao về kỹ thuật, công nghệ chế tạo và thiết bị
máy móc hiện đại. Thế mạnh về sản xuất máy kéo thuộc về các nước công
nghiệp phát triển. Những nước đứng đầu về lĩnh vực này là Nhật Bản, Mỹ,
Đức, Nga. Những nước này hiện nay đã sản xuất được loại máy kéo mà trên
đó đã lắp hệ thống định vị toàn cầu GMS giúp cho máy kéo có thê làm việc
mà không cần người điều khiển trực tiếp.

17

SVTH: Nguyễn Huy Cường

17

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

Ở nước chậm phát triển hoặc đang phát triển, việc trang bị một hệ thống
máy kéo cho quốc gia của mình chủ yếu theo hướng nhập khẩu. Tuy nhiên do
hạn chế về vốn, để tiết kiệm vốn và đồng thời để kích thích, tạo điều kiện cho
công nghiệp phát triển, nhiều nước đang phát triển cũng đã hình thành và phát
triển ngành chế tạo máy kéo.
Ngày nay với sự phát triển nhanh của ngành tin học đã đẩy nhanh quá
trình tự động hoá trong chế tạo máy làm nâng cao chất lượng sản phẩm và hạ
giá thành chế tạo. Số nước chế tạo máy kéo ngày càng nhiều.
1.5. Tình hình phát triển máy kéo ở Việt Nam:
Tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy kéo:
Công tác nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy kéo ở nước ta bắt đầu khá sớm,
liên tục đã có nhiều nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước về chế tạo máy kéo
nhưng cho đến nay vẫn chưa có mẫu máy kéo lớn nào được sản xuất chấp
nhận. Nguyên nhân chính là do chúng ta chưa có nhữn hệ thống về máy móc
hiện đại đáp ứng đựơc yêu cầu chế tạo các loại máy có kết cấu phức tạp, đòi
hỏi độ chính xác cao đặc biệt là ngành công nghiệp luyện kim còn chưa phát
triển, chưa có công nghệ hợp lý hoặc tiên tiến và những kinh nghiệm thiết

kế… Có thể nói sự phát triển của ngành chế tạo máy kéo ở nước ta vẫn đang
ở thời kỳ nghiên cứu thăm dò.
Tình hình nhập và sử dụng máy kéo:
Trong thời kỳ bao cấp, Miền Bắc nhập nhiều loại máy kéo từ các nước
Đông Âu, Trung Quốc. Trong đó số lượng máy nhập từ Liên Xô ( cũ ) chiếm
nhiều nhất. Về mặt chất lượng, qua thực tế sử dụng nhiều năm đã khẳng định
loại máy kéo bánh MTZ – 50/80 và cả loại máy kéo xích DT – 75 do Liên Xô
chế tạo là phù hợp với điều kiện sản xuất của nước ta trong thời kỳ bao cấp.
Sau khi nghị quyết 10 của Bộ Chính Trị, ruộng đất được giao cho nông dân
sử dụng lâu dài, kích thước ruộng bị thu hẹp. Các máy kéo lớn không phát huy
được hiệu quả sử dụng và thay vào đó là các loại máy kéo công suất nhỏ.
Các máy kéo đang sử dụng ở Miền Bắc rất đa dạng về chủng loại, mã hiệu
và tính năng kỹ thuật, công suất khoảng 6-12 mã lực đối với máy kéo 2 bánh
18

SVTH: Nguyễn Huy Cường

18

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

và 15-30 mã lực đối với máy kéo 4 bánh. Phần lớn trong số đó là các máy
nhập từ Trung Quốc, Nhật Bản, Thai Lan… Thực trạng vấn đề này do nhiều
nguyên nhân gây ra, một phần do kích thước đồng ruộng ở các vùng không
giống nhau đặc biệt ở Miền Bắc diện tích thửa ruộng quá nhỏ, vốn đầu tư từ

nông hộ thì hạn chế ngay cả nhóm, cá nhân chuyên kinh doanh các máy kéo
nông nghiệp đi 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 được quản lý về mặt 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 như
giống như một cuộc “Thử nghiệm” với trình độ thấp và không có sự hỗ trợ
của các nhà khoa học cũng như sự bảo hộ của pháp luật đối với sử dụng máy.
Hậu quả của việc trang bị máy móc thiếu những căn cứ khoa học cần thiết
làm nhiều chủ máy có hiệu quả sử dụng thấp thậm chí còn bị phá sản, chưa
thực sự có tác dụng kích thích pháp triển sản xuất nông nghiệp. Đây cũng là
bài học thực tế cho các nhà khoa học, các nhà quản lý và những người sử
dụng máy.
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 có chất lượng kỹ thuật
cao đáp ứng được yêu cầu cơ giới hoá sản xuất nông lâm nghiệp. Hiện nay cả
nước có khoảng 250000 máy kéo các loại tăng 1.64 lần so với năm 2000. Ở
nước ta có công ty TNHH Hải Đăng chuyên phân phối các loại máy: máy ủi
bánh xích có công suất 250kw, động cơ 6xy lanh. Và phân phối nhiều sản
phẩm khác về máy kéo cả bánh xích lẫn bánh bơm.
Việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy kéo có công suất trung bình là
phù hợp với tính chất đồng ruộng ở việt nam là cần thiết, nhằm đáp ứng đươc
nhu cầu của người sử dụng.
Từ nghiên cứu tổng quan của đề tài tôi đã xác định được các nội dung nghiên
cứu cụ thể và các phương pháp tính toán từng vấn đề cụ thể được trình bày ở
các chương sau.

19

SVTH: Nguyễn Huy Cường

19

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

CHƯƠNG II
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Hao tổn công suất trong hệ thống truyền lực:
Trong quá trình truyền năng lượng từ động cơ đến các bánh chủ động
của máy kéo có một phần bị tiêu hao để khắc phục các lực cản trong hệ
thống truyền lực, sự tiêu hao đó có thể chía thành 2 nhóm :
Nhóm thứ nhất bao gồm sự tiêu hao năng lượng do khuấy dầu và do
ma sát giữa các phớt chắn dầu và các trục trong hệ thống truyền lực. Nhóm
này không phụ thuộc vào tải trọng ngoài mà chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ
quay của các chi tiết, độ nhớt của dầu và do đó gọi tất nhóm này là hao tổn
thủy lực. Tốc độ càng lớn thì hao tổn thủy lực càng lớn. Do không phụ
thuộc vào tải trọng nên có thể xác định hao tổn thủy lực ở chế độ không tải.
Nhóm thứ hai bao gồm các hao tổn do ma sát trong các gối đỡ và
trên các bánh răng đang ăn khớp. Nhóm này phụ thuộc vào tải trọng, nghĩa
là phụ thuộc vào mô men quay được truyền.
Như vậy mô men ma sát trong hệ thống truyền lực có thể được xác
định theo công thức :
M m = Mo + MT
trong đó : M o − mô men ma sát khi chạy không (nhóm 1)
MT − mô men ma sát do tải trọng gây ra (nhóm 2)
Mô men ma sát nhóm 1 không phụ thuộc vào tải trọng, còn mô men

ma sát nhóm 2 sẽ tăng tỷ lệ thuận với sự tăng tải trọng, tức là phụ thuộc
vào mô men cản. Mô men cản trong hệ thống truyền lực sẽ được truyền đến
trục khuỷu và cân bằng với mô men động cơ. Mô men ma sát nhóm 2 sẽ tỷ
lệ thuận với mô men của động cơ.

20

SVTH: Nguyễn Huy Cường

20

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

Mm

hm

Mm

0,8

MT
M0

0

0,6
0,4
0,2

Me

M0

K0

0,2

0,4

0,6

0,8

g

Hỡnh 2.1
Hỡnh 2.2
Sự phụ thuộc của các thành phần mô men ma sát vàoSự
mô
men
động
cơ
phụ thuộc của hiệu suất cơ học vào hệ số tải trọng động cơ

Trên hình 2.5 biểu diễn sự phụ thuộc mô men ma sát vào mô men quay
của động cơ, M m = f(Me).
Hiệu suất làm việc của hệ thống truyền lực được xác định bởi công thức:
ηm=ηmoηmT

(2.1)

trong đó : ηmo − hiệu suất của hệ thống truyền lực khi chạy không.
ηmT − hiệu suất của hệ thống truyền lực khi có tải.
Từ phân tích trên có thể xác định thành phần hiệu suất ηmo theo công thức :
η mo =

M eω − M oω
k M
k
= 1− o n = 1− o
M eω
Me
γ

trong đó : k o= Mo/ Mn -hệ số ma sát trong hệ thống truyền lực khi
chạy không, ko = 0,03 ÷ 0,05 ;
γ = Me/Mn - hệ số sử dụng tải trọng của động cơ;
M o, M e

- mô men quay của động cơ lúc không tải và lúc có
tải.

ω

- tốc độ quay của trục khuỷu.

Qua đó cho thấy hiệu suất ηmo phụ thuộc vào mô men được truyền hoặc
hệ số sử dụng tải trọng.
21

SVTH: Nguyễn Huy Cường

21

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

Mô men ma sát MT thay đổi tỷ lệ thuận với mô men quay của động cơ
Me, do đó thành phần hiệu suất ηmT là đại lượng không đổi. Nguyên nhân
chính sinh ra mô men ma sát M T là do ma sát giữa các bánh răng khi ăn
khớp, còn ma sát trong các ổ trục là không đáng kể và có thể bỏ qua. Khi
đó hiệu suất ma sát ηmT có thể được xác định theo công thức sau :
ηmT = η1n1.η2n2.η3n3
trong đó : η1, η2, η3 - hiệu suất cơ học của một cặp bánh răng trụ, một
cặp bánh răng côn và của một khớp truyền các đăng;
n1, n2, n3 − số cặp bánh bánh răng trụ, bánh răng côn và số
khớp các đăng đang tham gia truyền mô men.
Đối với máy kéo : η1 = 0,985 ÷ 0,990 ; η2 = 0,975 ÷ 0,980 ; η3 =
0,990.
Sau khi thay các giá trị của ηmo và ηmT vào công thức (2.1) ta sẽ nhận được:

Ko
)
n1 n2 n3
γ
ηm = η1 η2 η3 (1-

(2.2)

Sự phụ thuộc hiệu suất cơ học của hệ thống truyền lực và hệ số sử dụng tải
trọng ηm = f( γ ) của động cơ được thể hiện trên hình 2.2.
Qua đồ thị ta thấy hiệu suất cơ học ηm thay đổi trong phạm vi rộng tuỳ
thuộc vào mức độ tải của hệ thống truyền lực và của động cơ (thể hiện qua hệ
số tải trọng γ ). Hiệu suất ηm = 0 khi γ = ko, tức là khi chạy không tải. Lúc đó
mô men quay của động cơ chỉ để khắc phục hao tổn thuỷ lực trong hệ thống
truyền lực Me = Mo. Khi tăng tải trọng, hiệu suất cơ học cũng tăng lên và khi
γ > 0,5 hiệu suất ηm tăng rất chậm có thể xem là hằng số.

Đối với máy kéo, động cơ thường làm việc với tải trọng lớn do đó khi
nghiên cứu các tính năng kéo và tính năng động lực học cho phép bỏ qua ảnh
hưởng của tải trọng đến hiệu suất cơ học và có thể chọn ηm = 0,88 ÷ 0,93 cho các
loại máy kéo một cầu chủ động. Đối với máy kéo 2 cầu chủ động hiệu suất cơ
22

SVTH: Nguyễn Huy Cường

22

CKĐLK2 - ĐHHĐ

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

học ηm sẽ thấp hơn so với loại một cầu chủ động. Nếu trong hệ thống truyền
lực sử dụng các cơ cấu hành tinh thì hiệu suất cơ học còn thấp hơn chút ít.
2.2. Động lực học của bộ phận di động xích:
Bộ phận di động xích được thể hiện trên hình 2.3, bao gồm: bánh sao chủ
động (hay gọi tắt là bánh chủ động), dải xích, bánh dẫn hướng(bánh căng
xích), các bánh đè xích và các bánh đỡ xích. Công dụng chính của các máy
kéo nông nghiệp là dùng để kéo các máy công tác, do đó bánh chủ động nên
bố trí ở phần sau của máy(sẽ được giải thích ở phần sau).





M
rk

T

 C

T



T 1


r

T



B 2 A

PK

Hinh 2.3 Sơ đồ bộ phận di động xích
Dưới tác động của mô men chủ động M k làm cho nhánh xích chủ động bị
căng ra với lực căng:
T=

Mk
rk

(2.3)

Trong đó : rk là bán kính động lực của bánh chủ động.
Bán kính rk có thể được xác định gần đúng. Giả sử máy kéo chuyển động
đều và không có hiện tượng trượt, ứng với một vòng quay của bánh chủ động
máy đi được một đoạn đường S. Quãng đường S chính bằng tổng chiều dài
của một số mắt xích z bao kín bánh chủ động, do đó ta có:
S = 2πrk = z.l x

23

SVTH: Nguyễn Huy Cường

23

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

rk =

Từ đó rút ra:

z.l x
2π

(2.4)

Trong đó: lx - chiều dài của một mắt xích.
Lực kéo tiếp tuyến:
Lực căng T của nhánh xích chủ động sẽ được truyền đến nhánh xích tiếp
xúc với mặt đường và tạo ra lực kéo tiếp tuyến Pk.
Quá trình vào ăn khớp với bánh chủ động các mắt xích sẽ bị xoay tương
đối với nhau và sinh ra mô men ma sát M rl trên bề mặt làm việc của các chốt
xích.
Do vậy chỉ có một phần mô men chủ động (M k – Mrl) tạo ra lực kéo tiếp
tuyến, nghĩa là:
Pk =

M k − M rl
rk

(2.5)

Cân bằng công suất trên nhánh chủ động:
Nhân hai vế của công thức (2.5) với ω k ta nhận được phương trình cân bằng
công suất trên bánh chủ động:
Mkωk = Mr1ωk + Pkrkωk
Trong đó:

(2.6)

ωk - tốc độ quay của bánh chủ động;
Mkωk – công suất do động cơ truyền đến bánh chủ động;
Pkrkωk – công suất có ích;
Mr1ωk – công suất mất mát do mô men ma sát nhóm một Mrl.

Hiệu suất làm việc của nhánh xích chủ động:
ηp =

Pk rkϖ k Pk rk
=
M kϖ k
Mk

(2.7)

Từ công thức (2.7) rút ra:

Pk =

ηp

Mk
M iη
=ηp e m
rk
rk

(2.8)

Trong đó: Me – mô men quay của động cơ
24

SVTH: Nguyễn Huy Cường

24

CKĐLK2 - ĐHHĐ


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ

i,ηm - tỷ số truyền và hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền
lực của máy kéo.
Khác với máy kéo bánh, lực kéo tiếp tuyến của máy kéo xích không chỉ
phụ thuộc vào mô men chủ động Mk mà còn phụ thuộc vào hiệu suất làm việc

của nhánh xích chủ động ηp.
Để tổng quát hoá công thức xác định lực kéo tiếp tuyến cho cả hai loại
máy, ta đặt ηmp = ηmηp, rồi thay vào công thức (2.8) sẽ nhận đựơc:
Pk =

M e iη mp
rk

(2.9)

Ở các máy kéo bánh ηp = 1, còn ở máy kéo xích ηp <1. Do đó khi sử dụng
công thức (2.9) hiệu suất cơ học ηmp của máy kéo xích bao giờ cũng nhỏ hơn
so với máy kéo bánh.
Từ công thức (2.6) và (2.7) với phép biến đổi đơn giản sẽ nhận được:
ηp =

M kϖ k − M rlϖ k
M
= 1 − rl
M kϖ k
Mk

(2.10)

Mô men ma sát phụ thuộc vào các thông số kết cấu của bộ phận di động
xích, lực căng T do mô men Mk gây ra phụ thuộc vao hệ số ma sát µ trên bề
mặt tiếp xúc giữa chốt xích và mắt xích.
Để xác định trị số của M rl trước hết ta phân tích quá trình di chuyển của
các mắt xích trên bánh chủ động ( xem hình 2.3 )
Khi bánh đè xích sau cùng lăn sang mắt xích tiếp theo thì mắt xích l sẽ

xoay quanh khớp A một góc α1, còn tại khớp B mắt xích l và mắt xích 2 cũng
xoay tương đối với nhau một góc α 1. Quá trình vào ăn khớp với bánh chủ
động mỗi mắt xích sẽ quay quanh khớp C một góc β 1. Như vậy mỗi mắt xích
khi đi qua bánh chủ động sẽ xoay tương đối với hai mắt xích kề bên cạnh một
góc 2α1 + β1 và sinh ra một công ma sát:
L=

µTr
( 2α 1 + β1 )
2

25

SVTH: Nguyễn Huy Cường

25

CKĐLK2 - ĐHHĐ