Luận văn thạc sĩ khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến tính năng phanh của liên hợp máy kéo shibaura 3000a kéo rơ mooc một trục

ðẶT VẤN ðỀ

Trong những năm gần đây, việc đổi mới cơ chế quản lý và phát triển chính sách kinh tế đa thành phần đã thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của nền sản xuất nông lâm nghiệp Việt Nam, góp phần quan trọng vào sự phát triển chung của nền kinh tế quốc dân Để tối ưu hóa tiềm năng của nền kinh tế nông lâm, Đảng và Nhà nước đã triển khai chính sách công nghiệp hóa - hiện đại hóa nông nghiệp, nông thôn, chú trọng phát triển kinh tế ở các khu vực nông thôn và vùng sâu, nhằm rút ngắn khoảng cách giàu nghèo giữa các vùng trong cả nước Trong bối cảnh này, cơ cấu nông nghiệp giữ vai trò quan trọng, là thước đo để đánh giá mức độ phát triển của ngành sản xuất nông nghiệp.

Mặc dù khu vực miền núi chủ yếu sản xuất nông lâm nghiệp, nhưng vai trò của nó trong nền kinh tế quốc dân vẫn rất quan trọng Nhờ áp dụng các tiến bộ khoa học vào sản xuất nông nghiệp, cùng với điều kiện tự nhiên thuận lợi và nguồn lao động dồi dào, khu vực này đã đạt được nhiều kết quả vượt bậc.

Sản xuất nông nghiệp và lâm nghiệp là quá trình sản xuất đặc thù, đòi hỏi tính độc lập cao và điều kiện sản xuất phức tạp, tiêu tốn nhiều sức lao động Để nâng cao năng suất và giảm nhẹ sức lao động trong sản xuất lâm nghiệp, cần áp dụng cơ giới hóa tổng hợp và sử dụng các phương tiện hữu ích, cũng như các hệ thống máy móc phù hợp với từng vùng sản xuất và mục đích công việc khác nhau Vận chuyển là một khâu quan trọng trong sản xuất lâm nghiệp, thường diễn ra trong điều kiện địa hình khó khăn, đặc biệt là khi vận chuyển sản phẩm lâm nghiệp.

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 2

Trong sản xuất nông lâm nghiệp, máy kéo đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện các công việc trên đồng ruộng và trong rừng Gần đây, hệ thống giao thông đã được xây dựng rộng rãi, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển sản phẩm Tuy nhiên, việc vận chuyển gỗ từ nơi khai thác đến các điểm tập kết gặp nhiều khó khăn do đường hẹp, bề mặt gồ ghề và thời tiết ẩm ướt, khiến đường trở nên trơn trượt và lầy lội Điều này làm cho việc sử dụng các loại xe có kích thước lớn không phù hợp, do đó, người ta thường sử dụng máy kéo kết hợp với rơ moóc để thực hiện công đoạn vận chuyển hiệu quả hơn.

Trong quá trình vận chuyển, thường xuất hiện các tình huống như dốc cục bộ hoặc trượt cục bộ, khiến vận tốc của máy kéo và rơ moóc không đồng nhất, gây khó khăn trong việc điều khiển và ổn định Điều này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất vận chuyển mà còn tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn Để đảm bảo an toàn cho người và phương tiện, một số máy kéo lớn đã được thiết kế với phần dồn moóc Tuy nhiên, điều kiện đường sá và tình hình sản xuất công nghiệp tại Việt Nam vẫn chưa phù hợp để áp dụng các loại máy kéo hiện đại.

Máy kéo SHIBAURA – 3000A, sản xuất tại Nhật Bản, là loại máy kéo có công suất nhỏ và hai cầu chủ động, rất phù hợp cho việc cơ giới hóa nông nghiệp ở khu vực đồng bằng Thiết bị này thích hợp với vốn đầu tư của hộ gia đình và các trang trại có quy mô vừa và nhỏ Đặc biệt, máy được lựa chọn làm mẫu cho khâu vận chuyển gỗ rừng trồng trong đề tài cấp nhà nước KC.07-26.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội đã thực hiện nghiên cứu về việc cải tiến cơ giới hóa quá trình thu hoạch gỗ rừng trồng bằng cách chế tạo rơ mooc chuyên dụng RMH-3000 kết hợp với máy kéo SHIBAURA-3000A Rơ mooc này có thiết kế một trục chủ động, sử dụng hệ thống truyền động thủy lực từ trục thu công suất của máy kéo, nhằm nâng cao khả năng vận chuyển trên các tuyến đường xấu và dốc lớn Các kết quả nghiên cứu ban đầu cho thấy thiết kế đáp ứng được yêu cầu về mặt kết cấu, đồng thời có tiềm năng ứng dụng thực tế trong sản xuất Tuy nhiên, do là mẫu máy đầu tiên được chế tạo trong nước, vẫn còn một số hạn chế cần khắc phục, và đề tài cũng đưa ra kiến nghị tiếp tục chế tạo và thử nghiệm trong thực tế.

Một trong những hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài là nghiên cứu tính năng phanh nhằm nâng cao tính an toàn chuyển động của liền hợp máy khi vận chuyển gỗ rừng trồng Dựa trên cơ sở này, có thể rút ra những kết luận bổ sung cho các phương án thiết kế hợp lý hơn.

Với mục ủớch trờn, tụi lựa chọn ủề tài luận văn:

“Khảo sỏt một số yếu tố ảnh hưởng ủến tớnh năng phanh của liờn hợp mỏy kéo SHIBAURA 3000A kéo rơ mooc một trục”.

MỤC ðÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ðỀ TÀI

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng phanh của máy kéo Shibaura-3000A kết hợp với rơ mooc một trục RMH 3000 là cần thiết để xây dựng cơ sở hoàn thiện hệ thống phanh Việc này giúp lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý, từ đó nâng cao tính an toàn trong quá trình vận chuyển gỗ rừng trồng.

NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Tìm hiểu về tình hình sử dụng các loại thiết bị vận chuyển lâm sản

(tập trung vào khâu vận chuyển gỗ rừng trồng)

- Tỡm hiểu về tớnh chất mặt ủường vận chuyển trong lõm nghiệp ở vựng trung du và miền núi phía bắc Việt Nam

- Tìm hiểu tính năng kỹ thuật của máy kéo Shibaura−3000A và rơ mooc một trục RMH 3000

- Tổng quan về tình hình nghiên cứu tính năng phanh của ô tô, máy kéo b Nghiên cứu lý thuyết

− Xõy dựng mụ hỡnh ủộng lực học về tớnh năng phanh của liờn hợp mỏy máy kéo với rơ mooc một trục

Xây dựng chương trình vi tính để giải bài toán mô hình xây dựng và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng phanh của liên hợp máy.

TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU

TÌM HIỂU VỀ TÍNH CHẤT MẶT ðƯỜNG VẬN CHUYỂN TRONG LÂM NGHIỆP Ở VÙNG TRUNG DU VÀ MIỀN NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM

Kết cấu mặt ủường giao thụng nụng thụn ở vựng trung du và miền nỳi phớa Bắc thường sử dụng cỏc loại mặt ủường truyền thống như:

Cấp phối ủồi, cấp phối ủỏ, và sỏi cường ủộ yếu là những loại vật liệu xây dựng được trộn lẫn với chất dớnh hoặc bổ sung chất dớnh, được khai thác trực tiếp từ các ủồi gần các tuyến ủường.

Mặt đường gạch vỡ trộn với đất dớnh là giải pháp hiệu quả cho các khu vực nông thôn, giúp tiết kiệm vật liệu và tận dụng phế thải từ các lũ gạch.

+ Mặt ủường sử dụng ủất cải thiện ở thành phần hạt như: ðất dớnh trộn cỏt 70% ủất, 30% cỏt Cỏt trộn 70% chất dớnh, 30% ủất dớnh

+ Mặt ủường gạch xõy và ủỏ lỏt

+ Mặt ủường ủỏ dăm hoặc ủỏ dăm kớch cỡ mở rộng

+ Mặt ủường lỏng nhựa, ủỏ dăm nhỏ dải nhựa

Một số địa phương sử dụng vật liệu tại chỗ để gia cố bằng các chất kết dính vô cơ và hữu cơ, bao gồm đá dăm kẹp vữa xi măng, vữa ba ta, hoặc vữa vụi – Pudolan Ngoài ra, cuộn sỏi gia cố bằng xi măng, đất sét, và đất sét gia cố vụi cũng được áp dụng Tùy theo cấp lưu lượng xe chạy trên đường, mặt đường có thể được phủ thêm một lớp lắng nhựa để tăng cường độ bền.

Trong những năm gần đây, xu hướng sử dụng bờ tường xi măng để xây dựng mặt đường nông thôn ngày càng trở nên phổ biến Từ các tuyến đường trục huyện đến các đường ngõ xóm và đường giao thông nông thôn, việc áp dụng bờ tường xi măng đã giúp cải thiện hạ tầng giao thông Các tỉnh phía Bắc Việt Nam đang trên đà công nghiệp hóa, hiện đại hóa nền kinh tế, với việc nghiên cứu và ứng dụng một số sản phẩm phế thải công nghiệp vào xây dựng.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội đã nghiên cứu việc sử dụng tro xỉ trong xây dựng mặt đường, dựa trên kinh nghiệm từ việc áp dụng xỉ lò nung vôi và gạch thủ công Tro bay từ các nhà máy nhiệt điện cũng được xem xét để bổ sung vào thành phần chất kết dính, nhằm giảm lượng xi măng và tăng cường độ bền cho công trình.

Ngày nay, với mục tiêu nhanh chóng hội nhập và tiếp thu công nghệ tiên tiến toàn cầu, các doanh nghiệp đang gia tăng áp dụng thiết bị công nghệ mới để nâng cao chất lượng công trình Trong những năm gần đây, xu hướng thử nghiệm các phụ gia hóa chất như Con-aid, stein và pemazai đã được triển khai nhằm gia cố chất lượng, tăng cường độ cứng và độ dẻo dai của vật liệu mặt đường.

TÌM HIỂU TÌNH HÌNH CƠ GIỚI HÓA TRONG SẢN XUẤT LÂM NGHIỆP Ở NƯỚC TA VÀ TRÊN THẾ GIỚI

1.2.1 Tình hình cơ giới hóa cơ giới hóa trong sản suất lâm nghiệp ở trên thế giới ðể giảm bớt việc lao ủộng bằng chõn tay của con người, cựng với sự phát triển như vũ bão của các ngành khoa học kỹ thuật như: công nghệ thông tin, cụng nghệ chế tạo mỏy, cơ khớ ủộng lực, y học, giao thụng, xõy dựng, sinh học… thỡ trong sản suất lõm nghiệp cỏc nhà khoa học ủó nghiờn cứu và ỏp dụng những thành tựu khoa học vào ủú Trong sản suất lõm ngiệp, một trong những khõu ủũi hỏi sự lao ủộng chõn tay nhiều nhất ủú là khõu khai thỏc, vận chuyển và chế biến lâm sản Nhờ áp dụng khoa học kỹ thuật vào trong sản xuất lõm nghiệp cỏc khõu này phần lớn ủó ủược cơ giới húa bằng mỏy múc ủể thực hiện nhanh tróng, với năng suất hiệu quả cao những công việc nặng nhọc

Sản xuất ra của cải vật chất là kết quả của quá trình lao động của xã hội loài người Con người sử dụng công cụ lao động để tác động vào tự nhiên, nhằm tạo ra của cải phục vụ cho đời sống Quá trình này không ngừng phát triển và đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng cuộc sống.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội cung cấp chương trình đào tạo thạc sĩ về khoa học kỹ thuật, nhấn mạnh vai trò quan trọng của công cụ sản xuất trong sự phát triển Công cụ lao động có ảnh hưởng quyết định đến quá trình sản xuất và tạo ra cải vật chất.

Công cụ sản xuất luôn được cải tiến từ những công cụ thô sơ đến các thiết bị cơ khí hiện đại Cách mạng trong sản xuất gắn liền với sự phát triển của khoa học và công nghệ.

Nhiều hệ thống máy móc tự động đang thay thế con người trong việc điều khiển các quy trình sản xuất phức tạp với năng suất và chất lượng cao Sự tự động hóa giúp loại bỏ tính chất lao động nặng nhọc, cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân, đặc biệt là trong những công việc nguy hiểm và khó khăn Gần đây, nhiều loại máy móc đã được phát triển với khả năng cảm nhận và thực hiện chức năng tương tự như bộ óc con người.

Trong những năm qua, việc khai thác, vận chuyển và chế biến gỗ rừng trồng gặp nhiều khó khăn, với điều kiện lao động nặng nhọc, nguy hiểm và chi phí cao Hầu hết các công đoạn đều được thực hiện bằng sức người và sức kéo của gia súc, dẫn đến năng suất lao động thấp, đặc biệt khi làm việc với các sản phẩm lâm nghiệp lớn và nặng Tuy nhiên, từ đầu thế kỷ 19, việc áp dụng máy móc như máy cưa tay, máy cẩu và các loại máy kéo đã cải thiện đáng kể năng suất và hiệu quả lao động Do đó, cơ giới hóa trong các khâu khai thác, vận chuyển và chế biến gỗ rừng trồng là rất cần thiết để nâng cao hiệu quả sản xuất.

Mỏy múc cơ khí đã được phát triển từ rất sớm trên thế giới, bắt đầu từ những năm cuối thế kỷ 18 đến đầu thế kỷ 19 Các quốc gia có nền khoa học phát triển đã đóng góp đáng kể vào sự tiến bộ của công nghệ này.

Chõu Âu và Chõu Mỹ ủó phỏt triển cỏc loại mỏy múc - cụng cụ kiểu mới, nửa cơ khí và tiên tiến cơ khí [1]

Với sự phát triển của khoa học công nghệ, con người ngày càng thay thế nhiều máy móc vào sản xuất và cuộc sống hàng ngày, giúp giảm sức lao động Máy móc thực hiện nhanh chóng, chính xác và hiệu quả các công việc nặng nhọc.

Cỏc loại mỏy ủược sử dụng thụng thường gồm hai phần: Phần ủộng lực và phần các thiết bị chấp hành hay còn gọi là máy công tác

Trong lịch sử phát triển của ngành công nghệ chế tạo máy, động cơ hơi nước đã đóng vai trò quan trọng trong việc cơ giới hóa, thường được sử dụng cho các công việc tĩnh tại hoặc với các máy lớn như tàu thủy, tàu hỏa Tuy nhiên, kích thước cồng kềnh của chúng gây ra nhiều bất tiện trong quá trình sử dụng Hiện nay, động cơ hơi nước ít được sử dụng do những nhược điểm của nó, nhưng vẫn là một thành tựu vĩ đại của nhân loại, mở đường cho kỷ nguyên của máy móc và ngành cơ khí Để khắc phục nhược điểm của động cơ hơi nước, các nhà khoa học đã phát minh ra động cơ đốt trong với kích thước nhỏ gọn và công suất lớn hơn Ngày nay, bên cạnh động cơ đốt trong, còn có động cơ sử dụng điện năng, đặc biệt là động cơ điện, giúp thay thế dần sức lao động của con người trong nhiều lĩnh vực.

Các máy công tác đang ngày càng được phát triển theo nguồn động lực hiện đại Các loại máy cưa gỗ, máy khoan, máy bào và máy vận chuyển ngày càng được cải tiến để phù hợp với tình hình sản xuất công nghiệp trong từng thời đại Ban đầu, những máy móc rất đơn giản, nhưng qua thời gian, con người đã dần khắc phục những nhược điểm của chúng, nâng cao hiệu suất và tính năng.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội đã nghiên cứu và phát triển các máy móc có tính tự động hóa cao trong quá trình sản xuất Những máy móc cồng kềnh và không an toàn đã được cải tiến thành các thiết bị nhỏ gọn, an toàn hơn và có năng suất cao hơn Trước đây, để sản xuất một bộ bàn ghế, người ta phải vào rừng chặt cây, vận chuyển gỗ về nhà và làm thủ công Hiện nay, hầu hết các công đoạn đều được thực hiện bằng máy móc như máy cưa, máy vận chuyển, máy xẻ và máy đục, giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm với chi phí thấp.

Trong quá trình lao động và sản xuất ra của cải vật chất, con người đã chế tạo ra các máy móc, công cụ để thực hiện những công đoạn cụ thể Sự phát triển của khoa học công nghệ đã dẫn đến sự xuất hiện của nhiều loại máy móc có khả năng thay thế con người trong mọi lĩnh vực Những công việc từ phổ thông như vận chuyển nặng đến các công việc đòi hỏi sự khéo léo và trí thông minh của con người đều có thể được máy móc đảm nhận.

Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học, sự ra đời của các loại máy móc đã dẫn đến sự hình thành các cơ cấu và hệ thống truyền động đơn giản như bộ truyền động đai, bộ truyền động xích, bộ truyền động bánh răng, bộ truyền động trục vít-bánh, và cơ cấu biến đổi chuyển động tay quay con trượt.

Nú ủó ủỏp ứng ủược phần lớn nhu cầu truyền ủộng trong cơ khớ Trong vận chuyển, lỳc ủầu chủ yếu là sức người, tiếp theo là các loại gia súc, và hiện nay là các loại máy vận chuyển, trong đó có máy kéo Đối với máy kéo, nhiều nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu và công bố, đặc biệt là máy kéo lớn Các công trình nghiên cứu này thường xây dựng cơ sở lý thuyết về động lực học hoặc dạng mô hình toán Những nghiên cứu này đã mang lại thành tựu to lớn trong lĩnh vực vận chuyển.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội đã nghiên cứu và phát triển các luận văn thạc sĩ trong lĩnh vực ô tô - máy kéo, nhằm cung cấp cơ sở cho cán bộ chuyên môn áp dụng vào thực tiễn Tuy nhiên, nghiên cứu về các loại máy kéo nhỏ vẫn còn hạn chế, đặc biệt là các công trình nghiên cứu mang tính ứng dụng thực tiễn Trong khi đó, các khâu chế biến như cưa, xẻ, bục, bào, và đánh bóng chủ yếu được thực hiện bằng máy móc Sự phát triển của các ngành khoa học đã góp phần quan trọng trong việc cơ giới hóa sản xuất lâm nghiệp, giúp giảm bớt gánh nặng công việc cho các nhà khoa học thông qua việc áp dụng máy móc vào quá trình sản xuất.

1.2.2 Tình hình cơ giới hóa trong sản xuất lâm nghiệp ở Việt Nam

Việt Nam là nước sản xuất nông lâm nghiệp là chủ yếu, vào cuối thế kỷ

TÌNH HÌNH VẬN CHUYỂN VÀ VẬN XUẤT GỖ Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI

1.3.1 ðiều kiện ủịa hỡnh ủể vận chuyển và vận xuất lõm nghiệp

Cây lấy gỗ và các cây có sản phẩm chủ yếu là thân như tre, nứa, vầu được gọi chung là sản phẩm lâm nghiệp Chúng thường mọc trong rừng hoặc phát triển ở các khu rừng nguyên sinh và thứ sinh Khi đạt tuổi khai thác, những cây này sẽ được chặt hạ và vận chuyển đến nơi tiêu thụ hoặc các bãi tập kết.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội nghiên cứu về luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật, tập trung vào vấn đề giao thông trong sản xuất nông nghiệp Quá trình vận chuyển trong ngành này được chia thành hai giai đoạn chính: vận chuyển từ nơi khai thác đến các bãi tập kết hoặc kho chứa, và vận chuyển từ kho chứa đến nơi tiêu thụ.

Vận chuyển từ kho đến nơi tiêu thụ gặp nhiều khó khăn do các tuyến đường và phương tiện vận chuyển không đồng bộ Tuy nhiên, vận chuyển hàng hóa bằng đường bộ có ưu thế hơn so với đường sắt và đường thủy Trong những năm gần đây, ô tô và máy kéo đã trở thành phương tiện chủ yếu, đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế và ngành lâm nghiệp.

Trong tương lai, vận chuyển gỗ bằng đường bộ sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ Để đáp ứng nhu cầu này, cần xây dựng một mạng lưới đường hoàn chỉnh, bao gồm các đường trục chính và đường nhánh theo quy định được nhà nước phê duyệt Điều này sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển gỗ và các sản phẩm khác với giá thành hợp lý.

Trên đường vận chuyển trong ngành khai thác, chiều vận chuyển từ khu vực khai thác ra ngoài kho bãi và nơi tiêu thụ thường có hàng, trong khi chiều ngược lại không có hàng Do đó, đường vận chuyển thường là đường có tải một chiều, vì vậy hướng có tải cần được thiết kế với độ dốc nhỏ hơn để giảm chi phí xây dựng đường.

Việc vận chuyển gỗ và các sản phẩm lâm nghiệp từ nơi khai thác đến các điểm tập kết gặp nhiều khó khăn do đường đi thường hẹp và không ổn định Các con đường này có thể là những lối đi tự tạo trong quá trình khai thác, với nền đất yếu, bề mặt gồ ghề và nhiều đoạn dốc, cua gấp Hơn nữa, có thể xuất hiện các công trình tạm thời như đập tràn, cầu, cống và khe suối cạn, đòi hỏi phương tiện vận chuyển phải có tính ổn định và hệ số an toàn cao để đảm bảo khả năng vận chuyển hiệu quả.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội đã chỉ ra rằng, do điều kiện khí hậu nhiệt đới tại Việt Nam, mưa nhiều khiến các con đường trở nên trơn trượt và lầy lội Tình trạng này gây khó khăn trong việc vận chuyển, không phù hợp cho việc sử dụng các loại xe tải có trọng tải lớn và bề rộng thân xe lớn, đồng thời khả năng bám đường cũng không tốt.

Trong sản xuất logistics, việc tính toán các yếu tố như thời tiết, loại đường, cầu cống, và kết cấu hàng hóa là rất quan trọng Dựa trên khối lượng và điều kiện vận chuyển, cần lựa chọn phương tiện phù hợp để đạt hiệu quả cao nhất Hiệu quả vận chuyển phụ thuộc vào loại phương tiện, quãng đường, tải trọng và vận tốc di chuyển Ngoài ra, năng suất và giá thành vận chuyển cũng ảnh hưởng lớn đến quá trình này.

Hiện nay, thị trường Việt Nam có đa dạng phương tiện vận chuyển, chủ yếu được nhập khẩu hoặc thiết kế từ nước ngoài, phục vụ cho nông nghiệp và hoạt động trên đường bằng Tuy nhiên, khi áp dụng vào sản xuất nông nghiệp, nhiều loại phương tiện không phát huy hiệu quả và gặp phải tình trạng không hoạt động được.

Để lựa chọn phương tiện vận chuyển phù hợp và đạt hiệu quả kinh tế cao, cần xem xét điều kiện địa hình, tình hình thị trường và loại phương tiện Trong sản xuất nông nghiệp, việc sử dụng các phương tiện vận chuyển là rất cần thiết để giảm sức lao động chân tay Tuy nhiên, các phương tiện truyền thống thường có công suất và khả năng kéo bám hạn chế Hiện nay, các loại phương tiện vận chuyển sử dụng máy kéo chuyên dụng kết hợp với rơ mooc đang trở nên phổ biến, nhờ vào khả năng hoạt động hiệu quả trong điều kiện làm việc khó khăn.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội đang nghiên cứu về thiết kế và cải tiến các phương tiện vận chuyển nông nghiệp, đặc biệt là liên hợp máy kéo Việc di chuyển trên địa hình yếu hoặc gặp trở ngại như dốc nhỏ có thể làm giảm khả năng bơm của máy kéo Để khắc phục vấn đề này, cần thiết kế thêm cầu móc chủ động nhằm tăng trọng lượng bơm cho liên hợp máy Ngoài ra, sự an toàn của phương tiện vận chuyển trong quá trình vận chuyển sản phẩm lâm nghiệp cũng là một yếu tố quan trọng cần được xem xét Các phương tiện này thường được nhập khẩu hoặc thiết kế từ nước ngoài, do đó cần nghiên cứu và điều chỉnh sao cho phù hợp với yêu cầu sản xuất lâm nghiệp trong nước.

Hệ thống sụng ngũi dày ủặc tận dụng năng lượng của dòng chảy, cho phép các sản phẩm nông nghiệp thường được ủng bố và thả theo dòng nước đến các điểm tiêu thụ hoặc các nơi tập kết.

1.3.2 Hình thức vận chuyển và vận xuất các sản phẩm lâm nghiệp ðể cú ủược cỏc sản phẩm từ gỗ người ta phải vào rừng khai thỏc gỗ sau ủú thu gom lại, vận chuyển và chế biến thành sản phẩm Khai thỏc gỗ là một cụng ủoạn trong quỏ trỡnh sản xuất lõm nghiệp chỳng ta sử dụng cỏc cụng cụ thủ cụng hoặc mỏy múc ủể chặt hạ ðất rừng thường là cỏc vựng ủất ủồi nỳi, ủịa hỡnh hiểm trở nờn việc khai thỏc gặp rất nhiều khú khăn, ủặc biệt là cỏc khu rừng tự nhiờn Sau khi gỗ ủược chặt hạ, chỳng phải ủược vận xuất ủến cỏc ủiểm tập kết ở một vị trớ thuận lợi ủể thực hiện tiếp cụng ủoạn vận chuyển Trong các khâu của quá trình khai thác, vận chuyển và vận xuất là một khõu quan trọng, nú ảnh hưởng rất lớn ủến năng xuất, giỏ thành và chi

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội nghiên cứu về các phương pháp thu gom gỗ từ nơi chặt hạ đến các bãi tập trung Tùy thuộc vào điều kiện của từng quốc gia và vùng sản xuất, có thể áp dụng nhiều hình thức vận chuyển gỗ khác nhau để tối ưu hóa quy trình này.

- Vận xuất bằng thủ công

- Vận xuất gỗ bằng máng lao

- Vận xuất gỗ bằng tời

- Vận xuất gỗ bằng ủường cỏp trờn khụng

- Vận xuất gỗ bằng máy kéo

- Vận xuất gỗ bằng khinh khí cầu hoặc máy bay trực thăng

Các nước công nghiệp phát triển thường sử dụng công nghệ và thiết bị tiên tiến để cơ giới hóa quy trình khai thác, vận xuất, bốc dỡ và vận chuyển gỗ tại các vùng khai thác gỗ tập trung có sản lượng cao Trong khi đó, các nước đang phát triển thường áp dụng công nghệ cổ điển hoặc trung bình Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, có thể kết hợp giữa phương pháp thủ công và cơ giới, cũng như giữa công nghệ khai thác trung bình và tiên tiến Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển, họ sử dụng phương thức vận chuyển hiện đại hơn và máy móc đa năng với năng suất cao, nhưng chủ yếu vẫn sử dụng liên hợp máy kéo chuyên dụng và ô tô để vận chuyển gỗ rừng trồng Các loại máy kéo này có khả năng bám đường tốt, nhưng có cấu tạo phức tạp, giá thành cao và khó khăn trong việc thay thế phụ tùng, do đó chỉ phù hợp với các cơ sở lâm nghiệp quy mô lớn và những khu khai thác gỗ tập trung với khối lượng lớn và cự ly vận chuyển ngắn Ngoài chức năng vận chuyển, chúng còn có khả năng gom, xếp và bốc dỡ gỗ Một số loại máy điển hình như LKT 80 của Tiệp Khắc, VOLVO của Thụy Điển, và KOMATSU của Nhật Bản.

TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TÍNH NĂNG PHANH CỦA Ô TÔ, MÁY KÉO

Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đang trong quá trình phát triển và đã đạt được những kết quả khả quan trong những năm gần đây Bước đầu tiên là hội nhập với khu vực và thế giới, với chủ trương hiện nay của Chính phủ là tăng tỷ lệ nội địa hóa các sản phẩm, tiến tới chế tạo các sản phẩm mang thương hiệu Việt Nam Trong những năm qua, chúng ta đã xuất khẩu được các lô hàng xe buýt và xe tải nhẹ sang các nước châu Mỹ, đánh dấu thắng lợi đầu tiên của ngành công nghiệp ô tô Việt Nam Đây là động lực khuyến khích các nhà nghiên cứu và sản xuất ô tô trong nước đầu tư nghiên cứu.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội đang tiến hành nghiên cứu sâu về các cụm chi tiết và hệ thống trong ngành công nghiệp tụ Mục tiêu là phát triển các giải pháp kỹ thuật can thiệp hiệu quả nhằm tối ưu hóa đặc tính của các cụm và hệ thống này Việc nghiên cứu kỹ lưỡng sẽ giúp đạt được những mục đích đã đề ra trong luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật.

Khảo sát động lực học quá trình phanh của ụ tụ – máy kéo là một bài toán cơ bản trong lý thuyết ụ tụ – máy kéo, nhằm đánh giá và xác định chất lượng khai thác trong các điều kiện khác nhau Vấn đề phanh máy kéo đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu, đặc biệt trong bối cảnh chất lượng đường sá và ụ tụ – máy kéo đã được cải thiện rõ rệt gần đây Tuy nhiên, điều này cũng dấy lên lo ngại về an toàn giao thông, đặc biệt là trong lĩnh vực giao thông nông thôn hiện nay.

Trên thế giới, nghiên cứu động lực học phanh cho máy kéo và rơ mooc đang được chú trọng nhằm phát triển quy luật điều khiển ở các vận tốc khác nhau với mức độ hoàn thiện cao Gần đây, các công trình nghiên cứu tập trung vào động lực học cho xe có tải trọng lớn như xe buýt, xe tải nặng và siêu nặng Tuy nhiên, nghiên cứu về máy kéo và rơ mooc vẫn còn hạn chế do tính phức tạp của bài toán cơ học hệ nhiều vật Các tài liệu và khảo sát hiện có chưa đủ để cung cấp cái nhìn toàn diện về vấn đề này Tại Việt Nam, tài liệu và nghiên cứu về động lực học chuyển động cho máy kéo và rơ mooc vẫn rất ít ỏi, cần được phát triển và hoàn thiện hơn nữa.

“Nghiờn cứu ủộng học chuyển ủộng quay thẳng và chuyển ủộng quay vũng của đồn xe” Luận văn cao học của tác giả Phạm Tất Thắng (2006), “Xây

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội đã thực hiện nhiều luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật liên quan đến động lực học và phanh của xe kéo Tác giả Nguyễn Hùng Mạnh nghiên cứu chương trình mô phỏng quỹ đạo chuyển động của đồn xe kéo bán mooc trên đường vũng Luận văn của Tạ Tuấn Hưng khảo sát động lực học phanh của đồn xe, trong khi Nguyễn Tài Cường chỉ tập trung vào bài toán xuống dốc bình thường mà không tính đến dao động mặt đường và biến dạng đàn hồi của lốp Đào Hữu Đoàn cũng nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc và mấp mô mặt đường đến phản lực pháp tuyến trên máy kéo SHIBAURA kéo rơ mooc một trục, nhưng không khảo sát quá trình và hiệu quả phanh.

Nghiên cứu về động lực học ô tô và máy kéo, đặc biệt là đồn xe, đã thu hút sự quan tâm của nhiều tác giả trên thế giới Nổi bật trong số đó là nhóm tác giả David John và Matthew Sanpson từ Đại học Cambridge (2000), với đề tài "Điều khiển lắc ngang tích cực cho đồn xe" nhằm cải thiện khả năng ổn định ngang Tác giả Stefan Edlund cùng các cộng sự John Aurell và Niklas Frojd (tập đoàn xe tải Volvo 2001) đã nghiên cứu "Xây dựng thuật toán đánh giá ổn định xoay thân của đồn xe có khớp nối" Ngoài ra, Venu Gopal GORU (2007) đã thực hiện nghiên cứu về "Ổn định lắc ngang của đồn xe bán romooc xi téc chở nhiên liệu lỏng", trong đó tác giả đã mô hình hóa xitec và nghiên cứu ổn định lắc ngang bằng phần mềm chuyên dụng.

Tác giả J.W.L.H Macc (2007, Eindhoven) đã nghiên cứu hiện tượng bẻ gãy đồn xe trong bài viết “Nghiên cứu ổn định bẻ gãy đồn xe kéo bán romooc” Trong nghiên cứu này, ông sử dụng mô hình đồn xe một vết với hàm kích hoạt là góc quay vành lòi, đồng thời khảo sát các thông số ảnh hưởng đến hiện tượng này.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội đang nghiên cứu phát triển chương trình điều khiển nhằm giảm hiện tượng bẻ gãy đổ xe, tập trung vào việc ổn định lật ngang của đồn xe Các công trình nghiên cứu trên thế giới chủ yếu sử dụng mô hình toán học và phần mềm chuyên dụng để thiết lập thuật toán điều khiển và khảo sát ổn định Tại Việt Nam, mặc dù máy kéo và các phương tiện nông nghiệp khác được sử dụng rộng rãi và mang lại hiệu quả kinh tế, nhưng tài liệu kỹ thuật và hướng dẫn khai thác còn nhiều hạn chế.

Chúng tôi đã chọn đề tài "Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến tính năng phanh của liền hợp máy kéo SHIBAURA 3000A kéo rơ mooc một trục" nhằm nâng cao tính an toàn trong quá trình vận chuyển gỗ rừng trồng Bằng cách phân tích kỹ lưỡng, chúng tôi hy vọng rút ra những kết luận bổ sung để cải thiện các phương án thiết kế và sử dụng hợp lý hơn.

ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ðối tượng nghiờn cứu của ủề tài là liờn hiệp mỏy kộo Shibaura−3000A do Nhật Bản sản xuất, với rơ mooc một trục RMH 3000 do ủề tài KC-07-26-

Mỏy kộo Shibaura−3000A có các thông số cơ bản được trình bày trong bảng 2.1, trong khi đó, thông số của ro mooc một trục RMH 3000 được thể hiện trong bảng 2.2.

Mỏy kộo Shibaura−3000A là mỏy kộo bỏnh hơi với thiết kế 2 cầu chủ ủộng, sử dụng động cơ Diesel 4 kỳ, loại 4 xylanh Thiết bị này được trang bị bơm cao ỏp 4 nhỏnh ủộc lập, cung cấp năng lượng cho 4 mỏy, phục vụ chủ yếu cho việc cơ giới hóa nông nghiệp tại khu vực ủồng bằng.

Rơ mooc RMH 3000 là một loại rơ mooc một trục, được thiết kế với hệ thống thủy lực giúp nâng đỡ cầu mooc Với khả năng vận hành hiệu quả, rơ mooc này cho phép điều chỉnh tốc độ quay của trục ủộng, mang lại sự linh hoạt và tiện lợi trong quá trình sử dụng.

Hình 2.1 Hình ảnh máy kéo Shibaura −−−− 3000A và rơ mooc RMH −−−− 3000

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội nghiên cứu về hệ thống thủy lực trong vận hành cầu mooc, đặc biệt là mối quan hệ giữa tốc độ quay của động cơ thủy lực và bánh xe Khi tốc độ quay của động cơ thủy lực lớn hơn bánh xe, lưu lượng vào động cơ tăng, dẫn đến áp suất tăng và cung cấp mô-men quay cho cầu mooc Ngược lại, nếu tốc độ quay động cơ thấp hơn, lưu lượng vào giảm, làm cho mô-men quay truyền ngược về động cơ Trong quá trình phanh, dầu từ bơm được cung cấp qua động cơ thủy lực, giúp cắt mô-men chủ động và tạo áp suất cho phanh Khi nhả phanh, hệ thống thủy lực hoạt động trở lại bình thường.

Hệ thống phanh mooc của máy kéo Shibaura−3000A là hệ thống phanh dầu, bao gồm hai phần chính: cơ cấu phanh và cơ cấu dẫn động phanh Cơ cấu phanh mooc được thiết kế dựa trên phanh guốc của xe GAZ-51, do đó, nó liên kết chặt chẽ với cầu mooc theo thiết kế tổng thể của nhà sản xuất Các chi tiết như guốc phanh, xy lanh, lò xo và trống phanh được kết nối với nhau theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất, tất cả nằm trong moay ơ của bánh xe Hệ thống phanh bao gồm bàn đạp phanh được gắn chung với bàn của máy kéo, tổng phanh và hệ thống phanh dầu.

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật của máy kéo Shibaura-3000A

Giá trị ðơn vị Ghi chú

Trọng lượng G 1500 Kg Chưa người lái

Tọa ủộ dọc của trọng tõm so với cầu sau b 0.799 m

Chiều dài ủiểm nối mooc h m 0.430 m

Chiều dài từ tõm cầu sau ủến ủiểm nối mooc a 1 0.400 m

Bỏn kớnh bỏnh xe chủ ủộng sau r k 0.613 m

Bán kính bánhh xe trước r n 0.375 m

Cụng suất ủộng cơ 28.5 mó lực

-ðường kính bánh xe D 1 750 mm

-Bề rộng bánh xe b 1 220 mm

-Khoảng sáng cầu trước h 1 330 mm

-ðường kính bánh xe D 2 1227 mm

-Bề rộng bánh xe b 2 325 mm

-Áp suất lốp p 2 1-3.5 kg/cm3

-Khoảng sáng cầu trước h 2 393 mm

Bảng 2.2 Các thông số kỹ thuật của rơ mooc RMH-3000

Thông số Ký hiệu Giá trị ðơn vị Ghi chú

Chiều dài thùng mooc L m 3094 mm Chưa người lái

Bề rộng miệng thùng B 1 1700 mm

Bề rộng ủỏy thựng B 2 1100 mm

Chiều cao từ mặt ủường ủến ủiểm mooc h m 400 mm

Tải trọng của rơ mooc Q m 1500 kg

Tải trọng chuyờn chở tối ủa Q g 3000 kg

1200 mm mm ðến cầu sau

Quá trình phanh là một hiện tượng phức tạp, chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố tác động đến hiệu quả của hệ thống phanh Mỏy kộo có chiều dài lớn, thường bao gồm hai hoặc nhiều khõu ghộp nối phức tạp, trong đó có một khõu chủ động nhận lực từ động cơ và các khõu còn lại thường là khõu bị động Chủ đề này mở ra nhiều hướng nghiên cứu khác nhau.

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 30 nghiên cứu, với nhiều cách tiến hành như:

− Dùng thực nghiệm trên các bãi lớn

− Dùng mô tả toán học

− Dựng mụ hỡnh ủồng dạng trờn sa bàn

Thực nghiệm trên bãi lớn mang lại kết quả tin cậy nhất nhưng tốn kém và nguy hiểm, không phù hợp với điều kiện kinh tế và kỹ thuật trong nước Việc dựng mô hình ủng dạng trên sa bàn giúp hạn chế tổn thất trong thử nghiệm, tuy nhiên, chế tạo mô hình này không dễ dàng và cần nhiều thiết bị phức tạp Độ tin cậy của bài toán yêu cầu thiết bị hiện đại và số liệu chính xác, dẫn đến chi phí cao.

Sự phát triển của khoa học máy tính, đặc biệt trong ứng dụng mô tả toán học và chuyển đổi sang mô hình mô phỏng, đang được sử dụng rộng rãi nhờ vào các phần mềm chuyên dụng hiện đại Mô phỏng trên máy tính giúp rút ngắn thời gian nghiên cứu, dễ dàng thay đổi các thông số và cho kết quả chính xác cao Trong điều kiện hiện nay, việc mô tả bằng toán học mang lại nhiều thuận lợi, cho phép đánh giá độc lập các yếu tố để tối ưu trong lựa chọn kết cấu Các kết quả tính toán đều cần phải qua thực nghiệm, dựa trên cơ sở đánh giá tính đúng đắn của mô hình khảo sát.

Nghiên cứu các bài toán động lực học quá trình phanh của máy kéo Shibaura-3000A trong vận chuyển gỗ rừng trồng yêu cầu xây dựng mô hình toán học phù hợp Mô hình này cần phản ánh các đặc điểm cơ bản của hệ thống và sử dụng các phương pháp giải phù hợp để tính toán hiệu quả Các hàm biểu diễn có thể là hàm xác định hoặc hàm ngẫu nhiên, giúp tối ưu hóa quá trình nghiên cứu.

Thiết lập phương trình vi phân là bước quan trọng để mô tả mối quan hệ giữa các thông số đầu vào và đặc trưng của mô hình Hệ thống các phương trình vi phân cùng với các điều kiện giới hạn sẽ tạo thành mô hình toán học của hệ thống Bài viết này sẽ trình bày một số phương pháp được sử dụng trong luận văn để nghiên cứu quá trình phanh của liên hiệp máy vận chuyển gỗ.

Quá trình phanh của liên hợp máy có đặc tính phi tuyến, do đó, hệ phương trình vi phân biểu diễn quy luật chuyển động của liên hợp máy trong quá trình phanh với giả thiết hệ số bơm ổn định và tốc độ ban đầu như nhau Đây là hệ phương trình vi phân bậc 2, và chúng ta có thể sử dụng phương pháp số để giải quyết bài toán này.

Phương pháp này được xây dựng với mục đích tính toán cụ thể có các thông số đầu vào, sử dụng các phương tiện toán học và vật lý học, kết hợp với phần mềm máy tính chuyên dụng để hiển thị kết quả dưới dạng bảng biểu và đồ thị Điều này tạo cơ sở cho việc phân tích và rút ra kết luận trong nghiên cứu Tuy nhiên, để đảm bảo độ chính xác, mô hình tính toán cần phải sát với thực tế và có các bộ mô phỏng tương ứng để kiểm chứng kết quả Mỗi hệ thống cần được phân tích theo các tính chất riêng biệt Đặc biệt trong ngành chế tạo ô tô, máy kéo và máy nông nghiệp, các phương pháp mô phỏng số đã thể hiện hiệu quả cao nhờ độ tin cậy và chính xác, đồng thời cho phép khảo sát ảnh hưởng của nhiều thông số đến chất lượng của quá trình phanh.

Khi nghiên cứu quá trình phanh của liên hợp máy, việc giải hệ phương trình vi phân chính xác gặp nhiều khó khăn Do đó, thường áp dụng phương pháp gần đúng, cụ thể là phương pháp Ơcle để giải quyết bài toán này.

Phương pháp Euler, cải biên Ơcle – Cosi (Euler – Cauchy) và phương pháp Runge-Kutta là những kỹ thuật quan trọng trong giải tích số Hiện nay, phương pháp số kết hợp với sự hỗ trợ của máy tính đã cho phép giải quyết nhiều phương trình phức tạp một cách hiệu quả.

XÂY DỰNG MÔ HÌNH ðỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH LIÊN HỢP MÁY KÉO VỚI RƠ MOOC MỘT TRỤC

Trong chương này, chúng tôi trình bày cơ sở lý thuyết về quá trình phanh và sự phân bố lại tải trọng trên các cầu máy kéo và rơ mooc Sự phân bố tải trọng này chịu ảnh hưởng từ các yếu tố như tải trọng động, sự thay đổi tải trọng trong quá trình vận chuyển, và tính chất đàn hồi cũng như khả năng giảm chấn của lốp xe.

3.1 THIẾT LẬP MÔ HÌNH ðỘNG LỰC HỌC KHI PHANH XE

3.1.1 Lựa chọn mô hình nghiên cứu

Các tính chất động lực học khi phanh liên hợp máy kéo có thể được mô hình hóa bằng mô hình vật lý, mô hình toán học hoặc kết hợp cả hai Mỗi loại mô hình này được phân lớp bài toán ở mức độ phức tạp và độ chính xác khác nhau, tùy thuộc vào mục đích và điều kiện nghiên cứu.

Mục đích chính của đề tài này là khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng phanh, đặc biệt là xem xét ảnh hưởng của các tính chất đàn hồi của lốp.

Với mục đích nghiên cứu trong khuôn khổ đề tài luận văn, chúng tôi lựa chọn mô hình dao động trong mặt phẳng thẳng ứng của liên hợp máy.

Một số giả thiết: ðể xõy dựng mụ hỡnh ủộng lực học khi phanh, chỳng tụi sử dụng một số giả thiết sau:

- ðặc tính của các phần tử của hệ thống treo và lốp là tuyến tính, không bị uốn ngang

- Phanh xe trờn ủường bằng

- Xe chuyển ủộng thẳng trong quỏ trỡnh phanh

- Bỏ qua lực cản không khí

Trờn hỡnh 3.1 là sơ ủồ cỏc lực tỏc dụng lờn liờn hợp mỏy khi phanh

Trong ủú: m1 – khối lượng của máy kéo m2 – khối lượng của rơ mooc

Pp1 – lực phanh của máy kéo

Pp2 – lực phanh của rơ mooc

Pfn – lực cản lăn của cầu trước máy kéo

Zn, Zk, Zm – cỏc phản lực phỏp tuyến của mặt ủường tỏc dụng lờn các cầu của liên hợp máy

Cỏc thụng số hỡnh học khỏc ủược chỉ trờn hỡnh 3.1 với chỉ số 1 là của máy kéo và chỉ số 2 là của rơ mooc

Hỡnh 3.1 Sơ ủồ cỏc lực tỏc dụng lờn liờn hợp mỏy khi phanh x z

3.1.2 Thiết lập phương trỡnh vi phõn chuyển ủộng

Máy kéo Shibaura 3000A kết hợp với rơ mooc RH 3000 không được trang bị hệ thống treo ủàn hồi, mà chỉ dựa vào tính ủàn hồi của các lốp để giảm chấn Tại khớp nối A, máy kéo và rơ mooc có khả năng xoay tương đối với nhau, tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình vận hành.

Mụ hỡnh dao ủộng của liờn hợp mỏy ủược thể hiện trờn hỡnh 3.2

Cỏc tham số trờn mụ hỡnh ủược ký hiệu như sau:

J1, J2 là mụ men quỏn tớnh ủối với trục y ủi qua trọng tõm mỏy kộo và rơ mooc Các hệ số cứng của lốp tương ứng với cầu trước, cầu sau máy kéo và cầu mooc được ký hiệu là cn, ck, cm Hệ số giảm chấn của lốp tương ứng với cầu trước, cầu sau máy kéo và cầu mooc là kn, kk, km Ngoài ra, x1, z1, ϕ1 đại diện cho dịch chuyển dọc, dịch chuyển thẳng ứng của trọng tõm máy kéo và góc xoay của thân máy kéo quanh trọng tâm của nó.

Hỡnh 3.2 Mụ hỡnh dao ủộng của liờn hợp mỏy khi phanh m 1 b 1 a 1

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội đang nghiên cứu về luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật liên quan đến dịch chuyển dọc và thẳng ứng của rơ mooc, cũng như góc xoay quanh trọng tâm của nó Để thiết lập phương trình dao động theo hình 3.2, có thể áp dụng một số phương pháp khác nhau Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng phương trình Lagranger loại 2 để thiết lập hệ phương trình vi phân, với dạng cụ thể như sau:

Trong ủú, n là số tọa độ suy rộng hoặc số bậc tự do của cơ hệ Qi đại diện cho tọa độ suy rộng thứ i, trong khi q và i là đạo hàm của tọa độ thứ i theo thời gian.

T , U – tương ứng với ủộng năng và thế năng của hệ

R – năng lượng khuyết tán của hệ

Qi là lực suy rộng tác dụng theo hướng của tọa độ suy rộng Để áp dụng phương trình Lagrange loại 2 cho liên hợp máy theo mô hình 3.2, cần xác định các hàm động năng T, thế năng U, hàm hao tốn R và các thành phần đạo hàm của chúng.

Trong quá trình phanh, vị trí dịch chuyển theo phương trục x của trọng tâm máy kéo x1 và rơ mooc x2 không có sự chênh lệch đáng kể, do đó có thể giả thiết rằng x1 = x2 = x Khi đó, hàm năng động của hệ được biểu diễn như sau:

Dịch chuyển và vận tốc dịch chuyển của trọng tâm máy kéo theo phương chuyển động x là x, n Dịch chuyển và vận tốc dịch chuyển của trọng tâm cầu trước máy kéo theo phương thẳng đứng z là n, z Dịch chuyển và vận tốc dịch chuyển của trọng tâm cầu sau máy kéo theo phương thẳng đứng z là k, z Cuối cùng, dịch chuyển và vận tốc dịch chuyển của trọng tâm cầu rơ mooc theo phương thẳng đứng z là m, z.

1 , 1 ϕ ϕ & - góc xoay và vận tốc xoay của thân máy kéo quanh trọng tâm của nó

2 , 2 ϕ ϕ & - góc xoay và vận tốc xoay của khung rơ mooc quanh trọng tâm của nó

Từ hỡnh 3.2 ta cú thể xỏc ủịnh ủược cỏc phương trỡnh liờn kết của cỏc thụng số hỡnh học và ủộng học của hệ như sau :

Thay cỏc thụng số ủộng học từ (3.5) vào cỏc hàm ủộng năng (3.2), hàm thế năng (3.3) , hàm hao tỏn (3.3) và rỳt gọn lại ta ủược:

Lấy cỏc ủạo hàm cuả biểu thức (3.6), (3.7), (3.8) theo cỏc tọa ủộ suy rộng x 1 , z 1 , ϕ 1 , ϕ 2 ta ủược cỏc biểu thức sau:

Cỏc lực suy rộng theo cỏc tọa ủộ suy rộng:

− Lực suy rộng theo phương x : Qx= − Pn – Pk − Pm (3.10)

Pn − lực cản lăn của cầu trước : Pn = fZn (3.11)

Zn − phản lực phỏp tuyến của mặt ủường tỏc dụng lờn cầu trước f – hệ số cản lăn

Pk − lực phanh của cầu sau máy kéo :

Pfk − lực cản lăn cầu sau máy kéo : P fk = fZk (3.13)

Zk − phản lực pháp tuyến trên cầu sau máy kéo

Lực bám của cầu sau máy kéo được xác định bằng công thức Pϕκ = ϕ k Zk, trong đó ϕ k là hệ số bám của các ánh xe cầu sau máy kéo Hệ số tăng lực phanh k1 và thời gian chậm tác dụng của phanh máy kéo t1 cũng cần được xem xét, cùng với thời gian phanh liên hợp máy t.

Pm − lực phanh của cầu mooc:

Pfm − lực cản lăn cầu mooc: Pfm = fZm (3.15)

Zm − phản lực pháp tuyến trên cầu mooc

Lực bám của cầu mooc được tính bằng công thức Pϕm = ϕmZm, trong đó ϕm là hệ số bám của cầu mooc Hệ số tăng lực phanh cầu mooc được ký hiệu là k2, và thời gian chậm tác dụng của phanh cầu mooc là t2 Thời gian phanh liên hợp của máy được ký hiệu là t.

− Lực suy rộng theo phương z : Qz = 0 (3.17)

− Lực suy rộng theo tọa ủộ ϕ 1 là mụ men của cỏc ngoại lực :

Mϕ1= (Pn + Pk)(h1 + z1) (3.18) h1 − chiều cao trọng tâm máy kéo khi ở trạng thái cân bằng tĩnh z1 − dịch chuyển của trọng tâm máy kéo so với trạng thái cân bằng tĩnh

− Lực suy rộng theo tọa ủộ ϕ 2 là mụ men của cỏc ngoại lực :

Mϕ2 = Pm(h2 + z2) (3.19) h2 − chiều cao trọng tâm rơ mooc ở trạng thái cân bằng tĩnh z2 − dịch chuyển thẳng ủứng của trọng tõm rơ mooc

Cỏc phản lực phỏp tuyến Zn, Zk , Zm sẽ ủược xỏc ủịnh thụng qua cỏc lực biến dạng ủàn hồi và cỏc lực cản nhớt của lốp

Thay cỏc thành phần ủạo hàm và cỏc lực suy rộng vào phương trỡnh

Lagranger II (3.1) và rỳt gọn lại ta nhận ủược hệ phương trỡnh vi phõn chuyển ủộng của liờn hợp mỏy kộo khi phanh :

Giải hệ phương trình sẽ xác định các thông số động học và động lực học của xe trong quá trình phanh Dựa trên cơ sở đó, có thể khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến các chỉ tiêu đánh giá quá trình phanh.

3.2 XÁC ðỊNH CÁC THAM SỐ CỦA MÔ HÌNH LÝ THUYẾT

Các tham số của mô hình lý thuyết (3.20) bao gồm các thông số kết cấu và cỏc thụng số ủặc trưng của cỏc phần tử của lốp xe

Chúng tôi chia các tham số trong mô hình lý thuyết thành 2 nhóm:

Nhúm thứ nhất bao gồm các tham số không thay đổi theo tải trọng hoặc thời gian, như độ cứng và hệ số giảm chấn của lốp, khối lượng của máy kéo m1, mô men quán tính của máy kéo J1, cùng với các tọa độ trọng tâm Một số tham số trong nhóm này được lựa chọn dựa trên các tài liệu kỹ thuật chuyên ngành.

MỘT SỐ KẾT QUẢ KHẢO SÁT

4.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT

4.1.1 Lựa chọn các phương án khảo sát ðể ủỏnh giỏ chất lượng phanh thường người ta sử dụng cỏc chỉ tiờu sau:

- Gia tốc phanh cực ủại jmax

- Quóng ủường phanh nhỏ nhất Smin

- Thời gian phanh nhỏ nhất tpmin

- Lực phanh cực ủai và lực phanh riờng

Tùy thuộc vào mục đích và phương pháp nghiên cứu, không nhất thiết phải sử dụng tất cả các chỉ tiêu, mà cần lựa chọn những chỉ tiêu phù hợp và dễ đánh giá.

Trong luận văn này, chúng tôi tập trung vào ba chỉ tiêu chính là jmax, Smin và tpmin Bên cạnh đó, việc xem xét sự dao động của liên hợp máy trong quá trình phanh là rất quan trọng, vì các dao động này có thể ảnh hưởng đến độ êm dịu trong chuyển động và đảm bảo an toàn cho người và hàng hóa, đặc biệt là đối với các sản phẩm nhạy cảm như cây giống và nông sản dễ bị dập nát.

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của hệ thống phanh, nhưng do giới hạn về thời gian và điều kiện nghiên cứu, chúng tôi chỉ lựa chọn một số phương án khảo sát sau đây.

1- Ảnh hưởng vận tốc ban ủầu ủến hiệu quả phanh

2- Ảnh hưởng của tải trọng chuyờn chở ủến sự phõn bố lại tải trọng trờn cỏc cầu và lực phanh cực ủại

3- Ảnh hưởng của hệ số bỏm ủến hiệu quả phanh

4- Ảnh hưởng của tốc ủộ ủạp phanh của người ủiều khiển

4.1.2 Xây dựng thuật giải và chương trình tính toán ðể giải hệ phương trình vi phân (3.20) có thể sử dụng một vài phương

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội đã thực hiện luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật với 51 phương pháp khác nhau Trong nghiên cứu này, chúng tôi áp dụng phương pháp giải gần đúng Runge-Kutta bậc 4, được hỗ trợ bởi phần mềm Matlab.

Cỏc tham số ủầu vào mụ hỡnh là cỏc hằng số trong hệ phương trỡnh (3.21) ủó ủược giải thớch ở chương 3

Các thông số ảnh hưởng đến hiệu quả phanh cần được khảo sát bao gồm: vận tốc ban đầu V0, tải trọng chuyên chở Q, hệ số bám của bánh xe với mặt đường ψ, và thời gian đáp ứng hành trình phanh Tdap, thể hiện tốc độ tăng lực phanh.

Các chỉ tiêu để đánh giá quy luật và mức độ ảnh hưởng của các thông số đến hiệu quả phanh bao gồm: gia tốc phanh cực đại jmax, quãng đường phanh đến khi dừng Sp và thời gian phanh Tp.

Chương trình cần đáp ứng yêu cầu khảo sát quy luật và mức độ ảnh hưởng của các thông số liên quan đến sự phân bố lại tải trọng pháp tuyến Z1, Z2 và lực bám Pϕ1, Pϕ2 trên cầu sau máy kéo và cầu mooc.

Dựa trên các mục tiêu đã đề ra và các phương án lựa chọn, chúng tôi đã lập trình bằng ngôn ngữ Matlab và khảo sát một số phương án Chi tiết văn bản chương trình được trình bày trong phần Phụ lục.

4.2 MỘT SỐ KẾT QUẢ KHẢO SÁT

4.2.1 ðặc tính của quá trình phanh ðặc tớnh của quỏ trỡnh phanh là ủồ thị quan hệ giữa cỏc chỉ tiờu phanh và thời gian phanh

Hình 4.1 thể hiện mối quan hệ giữa vận tốc V, quãng đường dịch chuyển Sp và gia tốc phanh jx dưới các điều kiện khảo sát với tải trọng chở Q là 2000 kg, vận tốc ban đầu V0 = 15 km/h Hệ số bám cầu của máy kéo là ϕk = 0.7, trong khi hệ số bám cầu của mooc là ϕm = 0.6 Hệ số tăng lực phanh của máy kéo được xác định là k = 1.44, và hệ số tăng lực phanh của rơ mooc là k2 = 1.2.

Trờn ủồ thị cũn thể hiện cỏc giỏ trị ủặc trưng: Thời gian phanh Tp 1.357 s; Gia tốc phanh cực ủại jmax= -4.5928 m/s 2 ; Quóng ủường phanh

Cũng cựng ủiều kiện khảo sỏt như trờn, chương trỡnh Matlab cũn cú thể trớch ra một số kết quả khỏc ở dạng ủồ thị hoặc ở dạng bảng biểu

Trờn hỡnh 4.2 là ủồ thị biến thiờn lực phanh mỏy kộo Ppk , lực phanh rơ mooc Ppm

Trờn hỡnh 4.3 là ủồ thị biến thiờn cỏc thành phần phản lực phỏp tuyến tác dụng lên cầu trước Zn, cầu sau máy kéo Zk , cầu mooc Zm

Hình 4.1 ðặc tính phanh liên hợp máy kéo Shibaura 3000A khi kéo rơ mooc một trục RH 3000

Trong quá trình phanh, phản lực pháp tuyến Zn tăng lên trong khi các phản lực Zk và Zm đều giảm Điều này có thể giải thích do lực quán tính theo phương chuyển động Pjx gây ra sự phân bố lại các phản lực theo phương thẳng đứng Sau khi kết thúc phanh, mặc dù máy đã dừng hẳn, nhưng vẫn còn dao động thẳng đứng do tính chất đàn hồi và cản nhớt của các lốp xe, dẫn đến quá trình dao động tắt dần.

Hình 4.2 ðặc tính biến thiên lực phanh máy kéo P pk và lực phanh rơ mooc P pm

Hỡnh 4.3 Sự thay ủổi của cỏc phản lực phỏp tuyến trên các cầu của liên hợp máy

Sự giảm phản lực pháp tuyến Zk và Zm dẫn đến việc giảm lực bám của các bánh xe được lắp phanh, điều này sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu quả phanh.

Khi tính toán lực phanh, nếu sử dụng công thức Ppmax = Pϕ = ϕZp = const (trong tính toán đơn giản), sẽ dẫn đến giá trị lớn hơn so với thực tế Điều này liên quan đến vấn đề êm dịu trong quá trình phanh Gia tốc phanh có ảnh hưởng lớn đến người ngồi trong xe và các loại hàng hóa dễ hư hỏng như cây giống, rau, hoa Hơn nữa, các dao động thẳng đứng và sự xoay thân xe cũng tác động xấu đến sự êm dịu trong chuyển động và tính an toàn của liên hợp máy.

4.2.2 Ảnh hưởng của vận tốc ban ủầu ủến hiệu quả phanh

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của vận tốc ban đầu V0 đến hiệu quả phanh cho các điều kiện khảo sát: Q = 2000 kg; ϕk = 0.8; ϕm = 0.7; k1 = 4; k2 = 2; V0 = 10, 13, 16 km/h cho thấy rằng vận tốc tối đa của máy kéo Shibaura 3000 A là 17 km/h, vì vậy trong quá trình khảo sát, cần đảm bảo rằng Vmax luôn nhỏ hơn 17 km/h.

Hình 4.4 Biến thiên trọng tâm máy kéo z 1 và trọng tâm mooc z 2 , góc xoay thân máy kéo ϕϕϕϕ 1 và khung mooc ϕϕϕϕ 2

Kết quả cho thấy rằng các đường vận tốc và quãng đường dịch chuyển trong quá trình phanh với các vận tốc ban đầu V0 khác nhau có quy luật tương tự nhưng không trùng nhau Khi vận tốc V0 tăng lên, thời gian phanh dừng hẳn Tp và quãng đường phanh Sp cũng tăng theo Đường cong gia tốc phanh jx ứng với các V0 khác nhau đều trùng nhau, nhưng jxmax sẽ lớn hơn khi V0 tăng Các chỉ tiêu đánh giá quá trình phanh được thể hiện trong bảng 4.1.

Bảng 4.1 Ảnh hưởng của vận tốc ban ủầu ủến hiệu quả phanh

Hình 4.6 thể hiện các biểu đồ liên quan đến các thông số ảnh hưởng đến tính êm dịu chuyển động của liên hợp máy Qua đó cho thấy sự khác nhau về vận tốc ban đầu V0 biến thiên trong khoảng 10 đến 16 không gây ảnh hưởng lớn đến quá trình dao động thẳng ứng z1, z2 và dao động xoay quanh trong tâm ϕ1, ϕ2.

Hỡnh 4.5 Ảnh hưởng của vận tốc ban ủầu V 0 ủến hiệu quả phanh

4.2.3 Ảnh hưởng của tốc ủộ tăng lực phanh ủến hiệu quả phanh

Tiêu đề	Khảo Sát Một Số Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Tính Năng Phanh Của Liên Hợp Máy Kéo Shibaura 3000A Kéo Rơ Mooc Một Trục
Tác giả	Nguyễn Đình Thanh
Người hướng dẫn	PGS.TS. Nông Văn Vìn
Trường học	Trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Máy Và Thiết Bị Cơ Giới Hóa Nông - Lâm Nghiệp
Thể loại	Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật
Năm xuất bản	2011
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	0,98 MB