- NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC. - CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC - CƠ KHÍ TRÊN LIÊN HỢP MÁY XÚC LẬT. - Truyền động và điều khiển thủy lực đã và đang được ứng dụng phổ biến trong hầu hết các lĩnh vực của xã hội như giao thông vận tải, xây dựng, nông - lâm nghiệp. - Đặc biệt trên hệ thống máy công tác tự hành, truyền động thủy lực đang thay thế dần cho truyền động cơ khí và một số dạng truyền động khác.. - Hiện nay, phần lớn các máy kéo trong LHM xúc lật có hệ thống truyền động (HTTĐ) và trích công suất cơ khí, bị hạn chế và kém linh hoạt trong kết nối, truyền động và vận hành.. - Để có thể cải tiến hoặc thiết kế mới LHM xúc lật với hệ thống truyền động và trích công suất hoàn toàn là truyền động và điều khiển thủy lực, bên cạnh các nghiên cứu thiết kế, xây dựng mạch truyền động, tính toán thông số kỹ thuật, lựa chọn các phần tử thủy lực xác định ở các trạng thái tĩnh, làm việc ổn định, cần thiết phải có các nghiên cứu động lực học, đặc biệt là các trạng thái hoạt động của các phần tử của hệ thống truyền động thủy lực nói riêng và hệ thống LHM xúc lật nói chung ở các chế độ chuyển tiếp hoặc làm việc không ổn định.. - Từ những phân tích trên đây, đối với hệ thống truyền động thuỷ tĩnh phối hợp với truyền lực cơ học được quan tâm nhằm nâng cao tính vạn năng của hệ thống. - Kết cấu hệ thống đơn giản, đặc biệt là có thể thay đổi kết cấu dễ ràng nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của máy kéo là những vấn đề cần được nghiên cứu và đánh giá HTTĐ này.. - MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI. - Xây dựng mô hình động lực học, khảo sát ảnh hưởng của một số thông số kết cấu và điều kiện sử dụng cho hệ thống truyền động kết hợp thuỷ lực – cơ khí của LHM xúc lật, hình thành cơ sở khoa học cho việc cải tiến hệ thống truyền động của máy kéo từ hệ thống truyền động dùng hộp số cơ khí có cấp thành hệ thống truyền động phối hợp thuỷ lực - cơ khí nhằm cải thiện tính năng, mở rộng phạm vi hoạt động và nâng cao. - PHẠM VI NGHIÊN CỨU. - Phạm vi nghiên cứu về nội dung - Truyền động thủy lực – cơ khí.. - Đối tượng nghiên cứu của luận án là HTTĐ thủy lực - cơ khí trên máy kéo làm việc với bộ xúc lật. - Tập trung nghiên cứu tác động điều khiển và phản ứng của hệ thống thủy lực khi tải trọng thay đổi.. - Phạm vi nghiên cứu về không gian. - Phạm vi nghiên cứu về thời gian. - Xây dựng được mô hình động lực học quá trình làm việc hệ thống truyền động thủy lực - cơ khí thay thế cho HTTĐ cơ khí, từ đó khảo sát động lực học cho LHM kéo xúc lật có tính đến đặc tính làm việc của động cơ, đường truyền lực, quan hệ đất – bánh xe và ảnh hưởng của tải trọng đến đặc tính kéo bám của máy kéo với HTTĐ thủy lực - cơ khí đã có từng vùng tỷ số truyền vô cấp.. - Thiết kế, chế tạo chuyển đổi thành công HTTĐ máy kéo Yanmar 3000 từ truyền động cơ khí sang truyền động thủy lực – cơ khí phục vụ. - Xây dựng được mô hình động lực học cho máy kéo có HTTĐ thủy lực - cơ khí, bảo đảm tính chất truyền động bán vô cấp (vô cấp từng vùng), từ đó đã khảo sát được đặc trưng làm việc của hệ thống truyền động ở các chế độ khai thác và sử dụng khác nhau.. - Đã khảo sát các đặc trưng động lực học của máy kéo với HTTĐ thủy lực - cơ khí, có lắp bộ phận tạo tải là bộ phận xúc lật, quá trình làm việc của máy kéo khi thay đổi HTTĐ từ cơ khí sang thuỷ lực – cơ khí, với tính năng truyền động vô cấp từng vùng đã cho thấy các quá trình làm việc như: tính năng khởi hành, tăng tốc cũng như khả năng làm việc của LHM được cải thiện thông qua đặc trưng vận tốc làm việc và hiệu quả sử dụng công suất của động cơ được cải thiện rõ rệt so với máy kéo khi sử dụng hộp số cơ khí phân cấp.. - Luận án đã thiết kế, chế tạo và lắp ráp hệ thống truyền động cho máy kéo Yanmar 3000 từ hệ thống truyền động cơ khí thành hệ thống truyền động thuỷ lực – cơ khí kết hợp, làm cơ sở để thực hiện nghiên cứu thực nghiệm, đánh giá ảnh hưởng của tải trọng đến khả năng đáp ứng của HTTĐ bán vô cấp, đến chế độ làm việc danh nghĩa của động cơ, nhờ đó tính năng kéo bám và tính kinh tế nhiên liệu của máy kéo được cải thiện đáng kể.. - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG TRÊN Ô TÔ MÁY KÉO VÀ XE CHUYÊN DỤNG. - Hệ thống truyền động (HTTĐ) trên máy kéo và xe chuyên dụng (MK&XCD) ngày nay rất đa dạng về kết cấu và nguyên lý làm việc, tuy nhiên dựa trên nguyên lý truyền công suất từ động cơ đến bộ phận di chuyển ta chia ra các dạng truyền động chính như sau.. - Truyền động cơ khí là hệ thống truyền động cổ điển nhất trên MK &. - XCD, trong hệ thống truyền động này, công suất từ động cơ được truyền qua bộ ly hợp, hộp số cơ khí, cầu chủ động, bánh chủ động ô tô máy kéo.Trong truyền lực cơ khí, ưu điểm nổi bật của hệ thống truyền động là mỗi bộ phận trong HTTĐ độc lập với nhau, dễ chế tạo, có giá thành chế tạo thấp.. - Truyền động thuỷ lực trên MK&XCD, với nhiều ưu thế về kết cấu và tính năng truyền động hiệu quả nên truyền động thủy lực là một hệ thống truyền động được ứng dụng ngày càng phổ biến trên ô tô máy kéo.. - Truyền động thủy lực trong ôtô máy kéo là tổ hợp của các bộ phận, trong đó sử dụng năng lượng của dòng chất lỏng do bơm tạo nên để làm quay trục bánh công tác, sau đó qua bộ truyền trung gian khác hoặc trực tiếp làm quay bánh chủ động của ôtô máy kéo.. - Truyền động thủy lực có hai dạng cơ bản là truyền động thủy động và truyền động thủy tĩnh.. - (2006), một số phương án truyền động thủy tĩnh từ động cơ đốt trong đến các bánh xe của bộ phận di động như trên hình 2.1. - Ngày nay, cùng với sự phát triển của công nghệ thủy lực, truyền động thủy lực đã được ứng dụng phổ biến và đa dạng trên rất nhiều hệ thống của Ôtô - Máy kéo và xe chuyên dụng như hệ thống phanh, trợ lực lái, di động, cơ cấu công tác…vv.. - Truyền động thủy tĩnh cho bộ phận di động. - Với MK&XCD công suất lớn, các nghiên cứu ngoài nước hiện đang ở mức độ cao, phạm vi rộng và chuyên sâu về các vấn đề chuyên môn liên quan đến động lực học, tự động hóa quá trình hoạt động của hệ thống truyền động thủy lực, hầu hết các quan hệ vật lý, toán học của các thông số cũng như đặc tính làm việc của các phần tử thủy lực đã được xác định khá đầy đủ và cụ thể, phần lớn các kết quả nghiên cứu đã và đang được ứng dụng trên các hệ thống máy. - Các nghiên cứu chuyên sâu về động lực học, điều khiển, điều chỉnh tự động quá trình làm việc của hệ thống truyền động thủy lực trên máy tự hành đã và đang được triển khai thực hiện tại rất nhiều trung tâm nghiên cứu chuyên ngành của các Viện nghiên cứu, Trường đại học lớn trên thế giới như Mỹ, Đức, Thụy Điển..vv.. - truyền động cơ khí và chỉ quan tâm đến hiệu suất làm việc của máy kéo mà không đi sâu nghiên cứu truyền động thủy lực và đặc tính của hệ thống truyền động thủy lực. - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. - NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. - Mô phỏng các đặc tính động lực học của máy kéo khi trang bị HTTĐ thủy lực - cơ khí, phân tích đánh giá ưu nhược điểm của HTTĐ, làm cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo cải tiến hệ thống truyền động của đối tượng nghiên cứu.. - Tính toán, thiết kế chế tạo HTTĐ cải tiến, tiến hành nghiên cứu thực nghiệm làm cơ sở cho việc đánh giá độ tin cậy của mô hình nghiên cứu lý thuyết cũng như đánh giá chung về kết quả sử dụng bộ truyền bán vô cấp với hệ thống truyền động thủy tĩnh kết hợp với hộp số cơ khí làm cơ sở cho việc thiết kế, cải tiến hoặc chế tạo máy kéo công suất lớn ở Việt Nam.. - Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện trên sản phẩm chính của đề tài là máy kéo Yanmar 3000 làm việc với bộ xúc lật đã được thiết kế, chế tạo, chuyển đổi từ hệ thống truyền động cơ khí về hệ thống truyền động thủy lực – cơ khí.. - MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU. - Mô hình nghiên cứu động lực học quá trình vận chuyển bằng rơ mooc trên đường nông nghiệp.. - XÂY DỰNG MÔ HÌNH TRUYỀN LỰC CỦA MÁY KÉO. - Sơ đồ tổng thể hệ thống truyền động thủy lực - cơ khí của máy kéo. - Mẫu LHM xúc lật đang nghiên cứu được cải tiến từ máy kéo cơ sở YANMAR 3000, thay đổi cơ bản là hệ thống truyền động từ động cơ đến trục sơ cấp của hộp số là truyền động thủy tĩnh, các thông còn lại vẫn giữ nguyên như máy kéo nguyên thuỷ. - Sơ đồ tổng thể của hệ thống truyền động của máy kéo cải tiến được trình bày trên hình 4.1.. - Sơ đồ hệ thống truyền động của liên hợp máy. - Hệ phương trình vi phân chuyển động của liên hợp máy Từ các phân tích động lực học cho từng phần tử trong hệ thống truyền động, bánh xe và thân máy kéo có thể hệ thống lại thành hệ phương trình vi phân chuyển động LHM cho 3 trường hợp:. - XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG. - Mục tiêu nghiên cứu mô hình. - KẾT QUẢ KHẢO SÁT MÔ HÌNH. - Mô hình động lực học hệ thống truyền động của máy nông nghiệp tự hành được xây dựng và sử dụng để thay thế cho hệ thống máy thực trong khảo sát xác định tính chất, trạng thái làm việc của hệ thống máy khi chịu tác động thay đổi về kết cấu và điều kiện làm việc, hình thành các cơ sở cho việc thiết kế chế tạo, xây dựng các chế độ làm việc hợp lý cho hệ thống truyền động cũng như cả hệ thống máy.. - Phân tích sự tương quan giữa các đặc tính của các thông số khảo sát trong hệ thống truyền động của máy kéo. - Trạng thái làm việc của hệ thống máy trong trường hợp khảo sát chịu tác động thay đổi nhanh của tải trọng, tương tự như khi máy di chuyển qua mấp mô dạng bậc hoặc bộ phận công tác gặp vật cản lớn.. - Động cơ, bơm và mô tơ thủy lực làm việc ổn định sau 4 giây ở chế độ ga 80. - Vật cản tạo ra lực tác động thay đổi giá trị lớn trong thời gian ngắn, hoạt động của hệ thống truyền động có sự tự điều chỉnh và nhanh chóng ổn định nhờ các phản ứng linh hoạt của hệ thống truyền động thủy lực.. - Trước tiên khi tải trọng tăng tạo ra áp suất cao trong mạch truyền động thủy lực, nhờ có tác động của van áp suất, nó không vượt quá giá trị đặt trước, trong trường hợp khảo sát, áp suất giới hạn của van được đặt ở giá trị 100 bar, khi áp suất trong mạch thủy lực vượt quá giá trị giới hạn.. - trạng thái làm việc của hệ thống truyền động nhanh chóng ổn định mà không cần tác động điều chỉnh ga hay góc nghiêng đĩa bơm.. - Khi có tác động của lực cản dạng bậc, áp suất trong hệ thống truyền động thủy lực tăng nhanh, tạo ra dao động với biên độ lớn bar với áp suất đặt van 250 bar và ổn định sau 3 giây. - Với áp suất đặt 150 bar, biên độ dao động áp suất giảm đáng kể, chỉ còn 25 – 30 bar, thời gian ổn định sau 2 giây và với áp suất đặt ở mức 120 bar, giá trị áp suất của mạch truyền động thủy lực được duy trì ổn định, không tạo ra dao động.. - Với giá trị áp suất này, biên độ dao động của áp suất trong mạch truyền động thủy lực không quá lớn để tạo ra sự mất an toàn và ổn định, vẫn đảm bảo được hiệu suất truyền động cũng như tốc độ di chuyển không thay đổi nhiều.. - Kết quả khảo sát trong hình 4.4 cho thấy tốc độ LHM tăng lên nhanh và ổn định ngay sau khi ngừng tác động ga động cơ, trạng thái làm việc của hệ thống máy khá ổn định sau khi vượt qua vật cản với các thông số tốc độ quay động cơ, tốc độ di chuyển liên hợp máy thay đổi không nhiều.. - Hạn chế này có thể được cải thiện khi sử dụng hệ thống truyền động thủy lực có bơm hoặc động cơ thủy lực thay đổi lưu lượng.. - Khác với sự thay đổi số truyền trong hệ thống truyền động cơ khí, cần phải có tác động ngắt, gài bộ li hợp khá phức tạp, trong hệ thống truyền động của máy kéo khảo sát không có bộ li hợp, tác động ngắt, gài truyền động được thực hiện nhờ hệ thống truyền động thủy lực.. - Để đảm bảo duy trì ổn định mô men động cơ của máy kéo khi làm việc với lực kéo thay đổi trong khoảng giá trị xác định từ đặc tính kéo không thứ nguyên, cần thay đổi tỷ số truyền của truyền động thủy lực theo yêu cầu. - Điều khiển tỷ số truyền thuỷ lực theo tải trọng kéo của máy kéo. - Kết quả khảo sát cho thấy hoàn toàn có thể sử dụng truyền động thủy lực với bơm thay đổi lưu lượng trong hệ thống truyền động của máy kéo để ổn định hoạt động của động cơ trong vùng hiệu suất cao khi lực kéo thay đổi, đây cũng là cơ sở cho việc xây dựng chương trình điều khiển tự động hệ thống truyền động và chế độ làm việc tối ưu LHM.. - NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM. - Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định, đánh giá các thông số trong quá trình truyền động và điều khiển hệ thống thủy lực cho liên hợp máy xúc lật và kiểm chứng mô hình lý thuyết.. - Nội dung nghiên cứu thí nghiệm. - Thí nghiệm HTTĐ thủy lực – cơ khí với các lực kéo khác nhau của LHM, đối chứng, đánh giá độ tin cậy của mô hình mô phỏng.. - Trên hình 4.10 là sơ đồ bố trí các cảm biến trên liên hợp máy Yanmar 3000 với truyền động thủy lực – cơ khí. - 1-Động cơ. - 2- bơm thủy lực. - 3-truyền động xích. - 5- mô tơ thủy lực. - 14- bơm thủy lực nâng gầu. - 19- cảm biến nhiệt độ dầu thủy lực. - 21 – cảm biến tốc độ mô tơ thủy lực.. - Liên hợp máy di chuyển và thực hiện công việc là trạng thái hoạt động rất đặc trưng của máy xúc lật, quá trình xúc và nạp tải tạo ra lực cản lớn, thay đổi liên tục, có ảnh hưởng tới sự di chuyển và tính chất làm việc của hệ thống truyền động. - Khảo sát trạng thái hoạt động của hệ thống truyền động LHM thực hiện trong trường hợp xúc nạp tải vật liệu cát, đổ đống trên nền đường bê tông, máy kéo di chuyển ở số truyền 2, mức ga 46. - Đặc tính hệ thống truyền động khi liên hợp máy nạp tải Kết quả khảo sát có sự tương đồng về định tính giữa mô hình mô phỏng và hệ thống máy thực. - Sự sai khác có thể được giải thích với việc bỏ qua ảnh hưởng nhiệt độ tới đặc tính môi chất truyền động trong tính toán mô phỏng.. - Kết quả kiểm chứng một số đặc tính của hệ thống truyền động phản ánh đúng quy luật với sai số không lớn, là minh chứng cho tính đúng đắn của mô hình nghiên cứu lý thuyết.. - 1) Mô hình động lực học truyền động được xây dựng trong luận án đã mô tả tương đối đầy đủ các tính chất chuyển động của LHM xúc lật.. - Mô hình được xây dựng trên cơ sở hệ thống truyền động của máy kéo 4 bánh công suất 30 Hp có hộp số thủy lực - cơ khí, với đầy đủ các phần tử. - và quan hệ tương tác giữa động cơ, hệ thống truyền động, bánh xe và máy công tác. - 2) Máy kéo với hệ thống truyền động kết hợp thủy lực - cơ khí có sự cải thiện rõ rệt về tính năng, có thể thay đổi tỷ số truyền linh hoạt trong phạm vi rộng, giúp cho động cơ làm việc ổn định trên điểm làm việc lựa chọn trong khi tải trọng ngoài biến động lớn. - Các kết quả khảo sát mô hình động lực học hệ thống máy cho thấy với áp suất làm việc hợp lý của van xả áp là 150 bar, hệ thống máy hoạt động ổn định, an toàn, đảm bảo quá trình làm việc liên tục không xảy ra quá tải làm động cơ ngừng hoạt động. - Đây chính là các cơ sở cho đề xuất thực hiện các giải pháp cải tiến hoàn thiện kết cấu hệ thống truyền động và xây dựng chế độ làm việc hợp lý cho liên hợp máy kéo với máy công tác.. - 4) Giải pháp điều khiển lưu lượng bơm thủy lực phù hợp với sự thay đổi tải trọng, ổn định hoạt động của động cơ trong vùng hiệu suất làm việc cao. - Xác định được các thông số kỹ thuật của hệ thống truyền động thủy lực – cơ khí cho máy kéo công suất 30 Hp liên hợp với bộ phận công tác xúc lật, tỷ số truyền của truyền động thủy lực là 1.28, hộp số cơ khí hai cấp tỷ số truyền 1.2 và 2.39, phù hợp với các khoảng lực kéo khi vận chuyển (1049 N – 4549 N) và làm việc với máy công tác xúc lật (951 N – 7416 N).. - 5) Đề tài luận án đã thiết kế và chế tạo được mô hình thí nghiệm động lực học hệ thống truyền động kết hợp thủy lực - cơ khí trên máy. - Với hệ thống đo và xử lý số liệu hiện đại có thể xác định các thông số và yếu tố ảnh hưởng đến tính chất truyền động và điều khiển hệ thống truyền động của máy kéo như: áp suất, lưu lượng, nhiệt độ môi chất truyền động, lực cản, vận tốc chuyển động của liên hợp máy..vv. - 1) Bổ sung các quan hệ ảnh hưởng của nhiệt độ tới đặc tính của môi chất truyền động vào mô hình nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực để nghiên cứu mô hình đầy đủ và chính xác hơn.. - 2) Chế tạo, lắp đặt và thử nghiệm hoàn thiện bộ phận phanh hãm thủy lực, hạn chế tốc độ chuyển động của máy kéo khi xuống dốc và hệ thống điều khiển tự động lưu lượng bơm linh hoạt theo tải.. - 3) Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện và phát triển hộp số thủy lực cơ khí, hộp số thủy lực phân nhánh công suất có điều khiển tự động cho máy kéo công suất lớn (từ 50 Hp) chế tạo trong nước.. - Xây dựng mô hình nghiên cứu động lực học hệ thống truyền động thủy lực trên máy tự hành đa năng. - Nghiên cứu chuyển đổi liên hợp máy Yanmar 3000 về liên hợp máy xúc lật truyền động thủy lực. - Nghiên cứu xác định mô men quán tính với các trục qua trọng tâm của liên hợp máy Yanmar 3000 truyền động thủy lực bằng thực nghiệm. - Mô hình khảo sát động lực học hệ thống truyền động thủy cơ trên máy tự hành
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt