Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số sử dụng và kết cấu đến động lực học liên hợp máy kéo xích cao su với thiết bị san ủi

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐỖ TRUNG THỰC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ SỬ DỤNG VÀ KẾT CẤU ĐẾN ĐỘNG LỰC HỌC LIÊN HỢP MÁY KÉO XÍCH CAO SU VỚI THIẾT BỊ SAN ỦI Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số: 60.52.01.03 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Quế NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Đỗ Trung Thực, học viên cao học lớp: CH23KTCKA, chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí, khóa 2014 – 2016. Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ với đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số sử dụng và kết cấu đến động lực học liên hợp máy kéo xích cao su với thiết bị san ủi” là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu khảo sát chưa từng được công bố trong bất kỳ tài liệu nào. Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Đỗ Trung Thực i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận văn tôi đã gặp rất nhiều khó khăn, và đến hôm nay tôi đã hoàn thành xong luận văn của mình. Sự thành công của luận văn này là công sức nghiên cứu, tìm hiểu và thực hiên không biết mệt mỏi của tôi. Nhưng để có sự thành công này, không phải một mình tôi có thể làm được, mà tôi cần có sự giúp đỡ đặc biệt của thầy hướng dẫn, các thầy trong bộ môn Động lực, trong khoa Cơ điện, Ban giám đốc Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Ngọc Quế đã hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu của mình. Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy trong bộ môn Động lực, khoa Cơ điện, Học viện Nông Nghiệp Việt Nam đã có những đóng góp hết sức bổ ích về kiến thức, cũng như cung cấp đầy đủ cho tôi trang thiết bị thí nghiệm, thực nghiệm để tôi có thể hoàn thành được đề tài của mình với kết quả tốt nhất. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã luôn bên tôi, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu của mình. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Đỗ Trung Thực ii MỤC LỤC Lời cam đoan ..................................................................................................................... i Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii Mục lục ........................................................................................................................... iii Danh mục chữ viết tắt ....................................................................................................... v Danh mục bảng ................................................................................................................ vi Danh mục hình ................................................................................................................ vii Trích yếu luận văn ........................................................................................................... ix Thesis abstract................................................................................................................... x Phần 1. Lời mở đầu......................................................................................................... 1 Phần 2. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu ..................................................................... 3 2. Tổng quan về tình hình sử dụng máy kéo và máy san ủi ở việt nam ................. 3 2.1. Tình hình phát triển máy kéo ở việt nam ............................................................ 3 2.2. Tình hình sử dụng máy san ủi............................................................................. 3 2.3. Phân loại máy ủi ................................................................................................. 5 2.3.1. Phân loại dựa vào công suất và lực kéo của máy ............................................... 5 2.3.2. Phân loại dựa vào góc đặt của bàn ủi so với trục dọc của máy .......................... 6 2.3.3. Phân loại theo bộ di chuyển ................................................................................ 7 2.3.4. Phân loại dựa vào phương pháp điều khiển thiết bị ủi ....................................... 7 2.4. Tổng quan về thiết bị san ủi................................................................................ 7 2.4.1. Kết cấu lưỡi ủi ...................................................................................................... 8 2.4.2. Thông số cơ bản của lưỡi ủi ............................................................................... 9 2.5. Đối tượng nghiên cứu của luận văn .................................................................. 12 2.6. Mục tiêu, nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu của luận văn ........................ 12 2.6.1. Mục tiêu, nhiệm vụ của luận văn ...................................................................... 13 2.6.2. Phương pháp nghiên cứu của luận văn ............................................................. 13 Phần 3. Cơ sở lý thuyết khảo sát ảnh hưởng của một số thông số sử dụng và kết cấu đến động lực học liên hợp máy san ủi.............................................. 13 3.1. Mục đích khảo sát động lực học của liên hợp máy san ủi ..................................... 14 3.2. Các phương pháp xây dựng mô hình động lực học .......................................... 14 3.2.1. Căn cứ để lập mô hình động lực học ................................................................ 14 iii 3.2.2. Các bước xây dựng mô hình tính toán động lực học ........................................ 15 3.2.3. Các phương pháp viết phương trình chuyển động ........................................... 16 3.3. Động lực học máy đào - vận chuyển đất .......................................................... 16 3.3.1. Khảo sát sơ đồ máy san ủi như một hệ khối lượng quy kết có độ bám tốt .............................................................................................................. 18 3.4. Quá trình làm việc của máy ủi .......................................................................... 21 3.5. Xác định lực cản tác dụng lên máy ủi............................................................... 23 3.5.1. Xác định lực cản cắt đất W1 ............................................................................ 24 3.5.2. Xác định lực cản di chuyển khối đất lăn trước bàn ủi W2 ................................ 25 3.5.3. Xác định lực cản di chuyển khối đất cuộn lên phía trên bàn ủi W3 .................. 26 3.5.4. Xác định lực cản di chuyển máy ủi W4 ............................................................ 27 3.5.5. Xác định lực cản ma sát giữa dao cắt của bàn ủi và đất W5 ............................. 28 3.6. Kiểm tra khả năng ổn định theo lật cua liên hợp san ủi ................................... 28 3.6.1. Sơ đồ lực tác dụng lên bộ công tác máy ủi ....................................................... 28 3.6.2. Xác định các lực tác dụng lên máy ủi ............................................................... 29 3.6.3. Kiểm tra khả năng ổn định theo lật của liên hợp san ủi ................................... 32 3.6.4. Phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy kéo....................................... 39 3.7. Xây dựng mô hình động lực học chuyển động của liên hợp máy .................... 40 Phần 4. Khảo sát ảnh hưởng của các thông số kết cấu và sử dụng đến động lực liên hợp máy kéo ....................................................................................... 48 4.1. Thuật giải .......................................................................................................... 48 4.2. Khảo sát ảnh hưởng của lực cản ben đến quá trình làm việc của máy ............. 50 4.3. Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số sử dụng đến động lực học liên hợp máy san ủi .................................................................................................. 52 4.4. Khảo sát ảnh hưởng của thông số kết cấu đến động lực học liên hợp máy san ủi. ................................................................................................................ 60 4.5. Khảo sát ảnh hưởng của góc cắt đến lực cản liên hợp máy .............................. 63 Phần 5. Kết luận và đề nghị ......................................................................................... 66 Danh mục đã công bố ..................................................................................................... 67 Tài liệu tham khảo .......................................................................................................... 68 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt LHM Liên hợp máy v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Trọng lượng riêng , góc ma sát trong 2, và hệ số bám C của đất ............... 36 Bảng 4.1. Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực ............................................................. 48 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Thiết bị ủi vạn năng .......................................................................................... 6 Hình 2.2. Sơ đồ thiết bị ủi thường .................................................................................... 6 Hình 2.3. Dạng kết cấu lưỡi ủi hợp lý............................................................................... 8 Hình 2.4. Dạng kết cấu lưỡi ủi không hợp lý.................................................................... 8 Hình 2.5. Dạng hình học của lưỡi ủi ................................................................................. 9 Hình 2.6. Mặt cắt của lưỡi ủi .......................................................................................... 11 Hình 3.1. Mô hình động lực học của máy ủi .................................................................. 17 Hình 3.2. Sơ đồ máy san ủi như một khối lượng quy kết, máy có độ bám tốt. .............. 18 Hình 3.3. Đường đặc tính cơ của máy ............................................................................ 19 Hình 3.4. Các sơ đồ đào đất của máy ủi ......................................................................... 22 Hình 3.5. Sơ đồ lực tác dụng lên bộ phận công tác máy ủi ............................................ 28 Hình 3.6. Phản lực của đất tác dụng lên bàn ủi............................................................... 30 Hình 3.7. Sơ đồ xác định lực trong cơ cấu nâng ............................................................. 32 Hình 3.8. Sơ đồ xác định lực trong cơ cấu nâng ............................................................. 33 Hình 3.9. Thiết bị ủi ở cuối giai đoạn cắt đất ................................................................. 34 Hình 3.10. Thiết bị ủi ở cuối giai đoạn cắt đất ............................................................... 38 Hình 3.11. Sơ đồ lực tác dụng lên liên hợp máy san ủi .................................................. 40 Hình 3.12. Sơ đồ xác định mô men quán tính quy đổi của hệ thống di động xích trên trục bánh sao chủ động ....................................................................... 42 Hình 3.13. Đặc tính mô men động cơ ............................................................................. 43 Hình 3.14. Đặc tính thay đổi khối lượng đất trong bàn ủi .............................................. 44 Hình 3.15. Đặc tính thay đổi lực cản của bộ phận ủi ..................................................... 45 Hình 3.16. Mô phỏng đặc tính thay đổi lực cản của ben ................................................ 47 Hình 4.1. Đường đặc tính ngoài của động cơ B2010 ..................................................... 48 Hình 4.2. Đặc tính cản của ben ...................................................................................... 50 Hình 4.3. Đường đặc tính lực cản của ben khi kc thay đổi ............................................. 51 Hình 4.4. Động lực học liên hợp máy san ủi khi làm việc ở số truyền 1........................ 52 Hình 4.5. Đặc tính ngoài của động cơ ........................................................................... 53 Hình 4.6. Động lực học liên hợp máy san ủi khi làm việc ở số truyền 1........................ 53 Hình 4.7. Đặc tính ngoài của động cơ ........................................................................... 54 vii Hình 4.8. Động lực học liên hợp máy san ủi khi làm việc ở số truyền 1........................ 54 Hình 4.9. Đặc tính ngoài của động cơ ............................................................................ 55 Hình 4.10. Động lực học máy san ủi khi liên hợp máy làm việcở số truyền 2 ............... 56 Hình 4.11. Đặc tính ngoài của động cơ .......................................................................... 57 Hình 4.12. Động lực học máy san ủi khi liên hợp máy làm việcở số truyền 2 ............... 58 Hình 4.13. Đặc tính ngoài của động cơ .......................................................................... 58 Hình 4.14. Động lực học máy san ủi khi liên hợp máy làm việcở số truyền 3 ............... 59 Hình 4.15. Đặc tính ngoài của động cơ ......................................................................... 60 Hình 4.16. Động lực học liên hợp máy san ủi khi làm việc ở số truyền 1...................... 61 Hình 4.17. Đặc tính ngoài của động cơ ......................................................................... 61 Hình 4.18. Động lực học máy san ủi khi liên hợp máy làm việc ở số truyền 1 Lực cản riêng kc=50000 N/m2, h=0.15 m, B=1500mm ................................... 62 Hình 4.19. Đặc tính ngoài của động cơ ......................................................................... 63 Hình 4.20. Lực cản của Liên hợp máy khi δ=30 ............................................................ 63 Hình 4.21. Lực cản của Liên hợp máy khi góc căt δ =500 ............................................ 64 Hình 4.22. Lực cản của LHM khi góc căt δ =700 ......................................................... 64 viii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Đỗ Trung Thực Tên Luận văn: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số sử dụng và kết cấu đến động lực liên hợp máy kéo xích cao su với thiết bị san ủi. Ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số: Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Từ mô hình vật lý biểu diễn qua trình làm việc của máy san ủi, xây dựng mô hình toán, khảo sát tính chất làm việc của liên hợp máy san ủi (Máy kéo xích cao su liên hợp với thiết bị san phẳng) từ đó phân tích ảnh hưởng của một số thông số kết cấu và sử dụng đến tính chất làm việc của liên hợp máy. Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện được mục tiêu đặt ra, cách tiếp cận để hoàn thành luận văn là dựa trên máy kéo cơ sở đã được chế tạo xây dựng mô hình toán, kháo sát khả năng làm việc của liên hợp máy từ đó ứng dụng Matlab- simulink, kháo sát ảnh hưởng của một số thông số kết cấu và sử dụng đến động lực học liên hợp máy. Kết quả chính và kết luận Luận văn đã nghiên cứu, tìm hiểu về máy kéo xích cao su khi liên hợp với thiết bị san ủi. Đã tính toán được các lực cản tác dụng lên liên hợp san ủi, trên cơ sở đó phân tích ảnh hưởng của các thông số kết cấu của thiết bị san ủi đến động lực học của liên hợp máy. Đã xây dựng được mô hình toán biểu diễn động lực học của liên hợp san ủi gồm máy kéo xích cao su công suất 30 mã lực liên hợp với ben. Xác định được các kích thước sơ bộ của thiết bị san ủi để từ đó khảo sát khả năng làm việc của liên hợp máy. Đã ứng dụng Matlab-Simulink, khảo sát động lực học liên hợp máy, thấy được ảnh hưởng của một số thông số kết cấu cũng như thông số sử dụng đến khả năng làm việc của liên hợp máy. ix THESIS ABSTRACT Master candidate: Do Trung Thuc Thesis title: Study of effects of some structural and use parameters on dynamics of a rubber crawler tractor - bulldozer conjugation. Major: Mechanical engineering Code: 60.52.01.03 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives From the physical model illustrating the operation by bulldozers, mathematical models are built to study the characteristics of a rubber crawler tractor - bulldozer conjugation (Rubber crawler tractor combined with bulldozer); thereby, effects of some structural and use parameters on the features of a rubber crawler tractor - bulldozer conjugation are analyzed. Materials and Methods To achieve the set objectives, the approach to the study is based on manufactured tractors to build mathematical models and study the capacity of the conjugation; thereby, Matlab-Simulink is applied to research the effects of some structural and use parameters on dynamics of a rubber crawler tractor - bulldozer conjugation. Main findings and conclusions The thesis has gained deep insights on rubber crawler tractors when combined with bulldozers. Resistance on the conjugation has been calculated in order to analyze the effects of some structural and use parameters on dynamics of the conjugation. A mathematical model representing dynamics of a rubber crawler tractor bulldozer conjugation including one rubber crawler tractor of 30 horsepower with its blade of different sizes preliminarily designed is built to examine the capacity of the conjugation. Matlab-Simulink has been applied for study of dynamics to show the effects of some structural and use parameters on the capacity of the rubber crawler tractor bulldozer conjugation. x LỜI MỞ ĐẦU San ủi dùng trong nông nghiệp ngày càng được sử dụng khá phổ biển nhằm giảm nhẹ cường độ lao động và tăng năng suất lao động. Nhu cầu về san ủi trong các trang trại sản xuất nông lâm nghiệp ngày càng tăng vì rất nhiều công việc cần đến san ủi như: Để san phẳng đồng ruộng, đào đắp bở ruộng có độ cao không vượt quá 0,3 m, san sơ bộ tạo mặt bằng với các khu ruộng cần độ bằng phẳng, san lấp rãnh luống sau khi thu hoạch, thu dọn vật liệu phế thải trong các trang trại chăn nuôi, dồn vật liệu thành đống để tạo điều kiện thuận lợi cho máy xúc một gầu xúc vật liệu đổ lên phương tiện vận chuyển khác v.v..là các công việc hết sức nặng nhọc và cần đến máy san ủi. Máy san ủi hiện nay dùng trong nước chủ yếu nhập từ nước ngoài, giá thành khá đắt và chúng thường có công suất lớn, các máy này chỉ phù hợp với các công việc san ủi trong công nghiệp như làm đường, xây dựng, khai thác khoáng sản, đối với các trang trại vừa và nhỏ sử dụng các máy san ủi công suất lớn là không hợp lý. Trên cơ sở máy kéo xích cao su của dự án sản xuất thử nghiệm, chúng tôi đã khảo nghiệm lực kéo (hoặc đẩy) của máy đạt tới 1 tấn. Với lực đẩy như vậy máy kéo dự án hoàn toàn có thể liên kết với thiết bị san ủi để làm phẳng đồng ruộng cũng như các công việc san lấp khác trong nông nghiệp. Hiện tại máy kéo xích của dự án sản xuất thử nghiệm chưa được trang bị các máy công tác có công suất phù hợp với công suất của động cơ, việc tính toán thiết kế để tiến tới chế tạo một số máy công tác theo máy kéo này nhằm phục vụ sản xuất nông lâm nghiệp là một yêu cầu khách quan và có ý nghĩa thực tiễn. Do đó, tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số sử dụng và kết cấu đến động lực học liên hợp máy kéo xích cao su với thiết bị san ủi” với mục tiêu giúp cho người sử dụng lựa chọn chế độ làm việc của máy san ủi một cách hợp lý, đồng thời nghiên cứu lựa chọn một số thông số phục vụ cho công tác tính toán thiết kế chế tạo liên hợp máy san ủi phục vụ sản xuất nông lâm nghiệp. 1 Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Ngọc Quế và các thầy trong bộ môn động lực em đã hoàn thành xong luận văn tốt nghiệp này. Trong quá trình thực hiện luận văn do thời gian có hạn không tránh khỏi những thiếu sót, cho nên em rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các học viên. Em xin chân thành cảm ơn. 2 PHẦN 2. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY KÉO VÀ MÁY SAN ỦI Ở VIỆT NAM 2.1. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN MÁY KÉO Ở VIỆT NAM - Tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy kéo Máy kéo ở Việt Nam được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo từ rất sớm. Ví dụ như các mẫu máy MTZ- ZM. Tuy nhiên để phục vụ nhu cầu sản xuất thực tế, cũng đã có nhiều đề tài, công trình nghiên cứu, dự án sản xuất thử nghiệm máy kéo xích cũng đã được thực hiện, bước đầu cũng đã sản xuất thử nghiệm được một số mẫu máy kéo xích cao su 30 mã lực. Các mẫu máy này được đánh giá rất cao về tính ứng dụng để đưa vào thực tế sản xuất. - Tình hình nhập và sử dụng máy kéo Hiện nay, trong cả nước tổng số lượng máy kéo là rất lớn khoảng 600.000 máy kéo các loại, chủ yếu là những máy kéo nhập khẩu từ các nước có nền nông nghiệp phát triển như Trung Quốc, Thái Lan và đặc biệt là các mẫu máy của Nhật Bản. Những mẫu máy này đa dạng về chủng loại, tính năng cũng như về công suât. Ở khu vực đồng bằng Nam bộ việc áp dụng cơ giới hóa trong nông nghiệp là rất thuận lợi và dễ dàng. Ở đây diện tích đồng ruộng lớn, bằng phẳng và nền đất tốt. Còn ở khu vực đồng bằng phía Bắc, diện tích ruộng thường nhỏ, không tập trung. Đặc biệt là bề mặt đồng không bằng phẳng, và nền đất yếu. Do vậy, việc áp dụng cơ giới hóa là rất khó khăn, những máy kéo cỡ lớn khó đưa vào sản xuất. Chủ yếu người nông dân sử dụng các mẫu máy có công suất khoảng 6 -12 mã lực đối với máy kéo 2 bánh và 15 - 30 mã lực đối với máy kéo 4 bánh. 2.2. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY SAN ỦI Máy ủi là loại máy điển hình của máy đào chuyển đất, đang được sử dụng rông rãi trên thế giới. Ví dụ: Ở Mỹ máy ủi được sử dụng nhiều gấp 5 lần so với máy cạp. Ở Nhật, máy ủi được sử dụng nhiều gấp 2 lần so với máy cạp. Còn ở Liên Bang Nga và Ucraina, máy ủi nhiều hơn 3,6 lần so với máy cạp. 3 Máy ủi dùng để đào vận chuyển đất ở cự ly thích hợp nhỏ hơn 100m. Đồng thời nó cũng được dùng để san sơ bộ mặt bằng. Trong thực tế, máy ủi thường được sử dụng làm các công việc sau: Đào hồ ao, kênh, mương nông và rộng; Đào các móng nhà lớn; Đào đắp đường có độ cao không quá 2 mét; San sơ bộ, tạo mặt bằng lớn để xây dựng quảng trường, sân vận động, khu công nghiệp và các khu đô thị mới; San lấp rãnh đặt đường ống hoặc móng nhà, sau khi đã thi công xong; Thu dọn vật liệu phế thải trên hiện trường sau khi công trình đã hoàn thành; Dọn vật liệu thành đống cao để tạo điều kiện thuận lợi cho máy xúc một gầu xúc vật liệu đổ lên ô tô; Trợ lực đẩy máy cạp khi máy cạp đào đất gặp đất rắn; Kéo các phương tiện khác...v.v. Tình hình sử dụng liên hợp máy san ủi trong nông nghiệp San ủi dùng trong nông nghiệp ngày càng được sử dụng khá phổ biển nhằm giảm nhẹ cường độ lao động và tăng năng suất lao động. Nhu cầu về san ủi trong các trang trại sản xuất nông lâm nghiệp ngày càng tăng vì rất nhiều công việc cần đến san ủi như: Để san phẳng đồng ruộng, đào đắp bở ruộng có độ cao không vượt quá 0,3 mét, san sơ bộ tạo mặt bằng với các khu ruộng cần độ bằng phẳng, san lấp rãnh luống sau khi thu hoạch, thu dọn vật liệu phế thải trong các trang trại chăn nuôi, dồn vật liệu thành đống để tạo điều kiện thuận lợi cho máy xúc một gầu xúc vật liệu đổ lên phương tiện vận chuyển khác v.v..là các công việc hết sức nặng nhọc và cần đến máy san ủi. Cùng với sự phát triển của đất nước, ngày nay các công trình xây dựng và đang phát triển một cách nhanh chóng, toàn diện ở nước ta. Chúng ta cần có những cơ sở hạ tầng rộng khắp, phục vụ đắc lực cho mọi hoạt động kinh tế xã hội...Các công trình đó từ chỗ được thực hiện chủ yếu bằng tay chân, đến nay đã tiến lên cơ giới hóa ở mức độ cao nhằn giảm sức lao động của con người và mang tính hiệu quả kinh tế. 4 Trước những nhu cầu đó, đòi hỏi chúng ta phải có những lựa chọn hợp lý đối với các phương tiện thi công cơ giới cần thiết. Trong đó máy san ủi hay còn gọi là máy ủi đóng vai trò hết sức quan trọng có thể nói là không thể thiếu trong các công trình xây dựng và công tác làm đất. Máy ủi được sử dụng rộng rải, bởi vì chúng dễ thích nghi với nhiều loại công việc nhờ sử dụng các thiết bị công tác thay thế các loại truyền động và các bộ phận di chuyển khác. Trong đó máy ủi đạt năng suất hơn nhiều so với một số loại máy khác, ngoài ra máy ủi còn tăng mức độ cơ giới một cách đáng kể khi sử dụng vào các công việc làm đất khác nhau. Máy san ủi dùng hiện tại trong nông nghiệp rất hạn chế, máy nhập ngoại thường có công suất lớn phục vụ chủ yếu để ủi sử dụng khi lực cản lớn. Do đó, tập thể cán bộ thuộc Bộ môn động lực, khoa Cơ- Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam được Bộ giáo dục cho phép thực hiện dự án sản xuất thử nghiệm chế tạo máy kéo xích cao su với công suất nhỏ phù hợp với điều kiện sản xuất nông lâm nghiệp ở Việt Nam. Máy kéo xích này hoàn toàn có khả năng liên kết với một thiết bị san ủi để làm phẳng đồng ruộng, thu dọn các nguyên vật liệu trong các trang trại v.v… 2.3. PHÂN LOẠI MÁY ỦI 2.3.1. Phân loại dựa vào công suất và lực kéo của máy Phân loại máy ủi theo công suất và lực kéo: Loại máy ủi Công suất động cơ(KW) Lực kéo (T) Rất nhỏ Đến 15 Đến 2,5 Nhỏ 15 ÷ 60 2,5 ÷ 7,5 Trung bình 60 ÷ 110 7,5 ÷ 15 Lớn 110 ÷ 220 15 ÷ 20 Rất lớn > 220 > 30 Xu hướng phát triển của máy ủi: Chế tạo những máy ủi có công suất nhỏ và trung bình, điều khiển bằng thủy lực vì máy ủi nhỏ và trung bình có năng lượng riêng (công suất trên một đơn vị trọng lượng) lớn hơn nhiều so với máy ủi có công suất lớn. 5 2.3.2. Phân loại dựa vào góc đặt của bàn ủi so với trục dọc của máy - Máy ủi vạn năng: Bàn ủi được liên kết với khung ủi qua khớp cầu vì vậy bàn ủi có thể quay được trong mặt phẳng ngang và đặt nghiêng so với trục dọc của máy ủi một góc 45 ÷ 600. Hình 2.1. Thiết bị ủi vạn năng Góc quay này được sử dụng khi máy ủi thực hiện san lấp rãnh đặt đường ống, móng nhà sau khi thi công, san các mặt bằng nói chung và cho năng suất cao hơn máy ủi thường. Khung ủi của máy ủi vạn năng là một dầm liên tục, hình chữ “U”. - Máy ủi thường (hay còn gọi là máy ủi cố định): Bàn ủi luôn luôn được đặt cố định vuông góc với trục dọc của máy. Máy ủi thường được thể hiện ở hình: Hình 1.2. Sơ đồ thiết bị ủi thường 6 2.3.3. Phân loại theo bộ di chuyển - Máy ủi bánh lốp: được dùng chủ yếu trong các trường hợp đặc biệt như: di chuyển trong thành phố, làm việc ở những nơi có khối lượng công việc không tập trung, hay phải di chuyển, yêu cầu tốc độ di chuyển lớn, trên nền đất bền, chắc v.v… - Máy ủi bánh xích: đây là loại máy được sử dụng rộng rãi trong các công trình giao thông khi thi công trong điều kiện nền đất yếu. Bộ di chuyển bánh xích làm cho máy ủi có thể di chuyển dễ dàng trên nền đất ướt, đất cát,… nó làm giảm áp suất phân bố lên nền, thích hợp với các loại nền không bằng phẳng. Bộ di chuyển bánh xích này còn cho lực bám lớn và khả năng vượt dốc tốt. Do đó, nó được sử dụng phổ biến hơn loại bánh lốp. 2.3.4. Phân loại dựa vào phương pháp điều khiển thiết bị ủi Máy ủi điều khiển bằng thủy lực. Máy ủi điều khiển bằng cáp. Trong hai loại trên thì máy ủi điều khiển bằng thủy lực đang được sử dụng rộng rãi vì nó có những ưu điểm sau: Điều khiển nhẹ nhàng êm dịu và chắc chắn, kết cấu gọn gàng, chăm sóc và bảo quản đơn giản. Lưỡi ủi ấn sâu vào đất trong khi đào, một phần trọng lượng thiết bị ủi, phần còn lại chủ yếu dựa vào áp lực dầu. Do đó trọng lượng của thiết bị ủi giảm đi từ 5 ÷ 10% so với thiết bị ủi của máy điều khiển bằng cáp có cùng công suất. Đồng thời máy ủi điều khiển bằng thủy lực có thể đào được đất rắn hơn máy ủi điều khiển bằng cáp. Ngoài ra còn có máy ủi điều khiển từ xa bằng điện tử được sử dụng cho máy ủi khai thác khoáng sản dưới đại dương. Tuy nhiên loại máy ủi này có cấu tạo hết sức phức tạp, công nghệ chế tạo hiện đại, giá thành cao nên chưa được sử dụng phổ biến. 2.4. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SAN ỦI Bộ phận công tác của máy san ủi là thiết bị san ủi, thiết bị san ủi bao gồm các bộ phận chính sau: - Lưỡi ben; 7 - Cần chịu lực chính của lưỡi ben; - Giá cân bằng của lưỡi ben; - Hệ thống nâng hạ lưỡi ben. Vì luận văn chỉ nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của các thông số kết cấu và sử dụng đến động lực học liên hợp máy, vì vậy hệ thống nâng hạ thủy lực, cũng như các thông số kết cấu của cần ben và khung chịu lực chúng tôi không đề cập ở nội dung luận văn này, mà chỉ xét đến ảnh hưởng của các thông số kết cấu lưỡi ben cũng như chế độ sử dụng đến động lực học liên hợp máy kéo với thiết bị san ủi. 2.4.1. Kết cấu lưỡi ủi Kết cấu lưỡi ủi cụ thể là dạng hình học của nó ảnh hưởng lớn đến việc tiêu tốn năng lượng trong quá trình ủi đất, người ta thấy rằng với một dạng kết cấu hợp lý, trong quá trình ủi đất chuyển động tuần hoàn sát lưỡi ủi theo một đường cong quy luật tạo thành khối lăn trước lưỡi ủi: 2.4. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SAN ỦI Hình 2.3. Dạng kết cấu lưỡi ủi hợp lý Dạng kết cấu không hợp lí đường tuần hoàn phân tán và có khi dẫn đến tình trạng đất đào đổ cả về phía sau lưỡi ủi Hình 2.4. Dạng kết cấu lưỡi ủi không hợp lý Dạng kết cấu không hợp lí này sẽ dẫn đến tình trạng tăng cao năng lượng 8 tiêu tốn khi làm việc do tạo thành nhiều đường ma sát trong khối lăn. Ta hãy lưu ý với loại đất này, dạng kết cấu này là hợp lí với loại đất này, nhưng chuyển sang với loại đất khác thì lại trở thành không hợp lí. Điều đó giải thích bởi sự khác nhau trong tính chất cơ lý của các loại đất. Do đó, việc xác định một dạng kết cấu hình học của lưỡi ủi mang tính chất “ tổng hợp” trong thực tiễn thi công là rất cần thiết. Trong thời gian gần đây, một lưỡi ủi như thế đã hình thành với các thông số hình học nói chung là thống nhất. 2.4.2. Thông số cơ bản của lưỡi ủi Hình 2.5. Dạng hình học của lưỡi ủi H -Chiều cao lưỡi ủi; B -Bề rộng lưỡi ủi; R -Bán kính cong lưỡi ủi; H1 chiều cao tấm chắn; δ- Góc cắt đất. - Chiều cao lưỡi ủi theo ([7]: Chiều cao lưỡi ủi và chiều dài lưỡi ủi là hai kích thước quan trọng để xác định thể tích của khối đất vận chuyển từ đó xác định được công suất của máy. Chiều cao bàn ủi được xác định thông qua công suất của động cơ máy kéo cơ sở theo, với máy kéo cơ sở là xích sắt chiều cao H được tính theo ([7]): H=(0.811.19)(201 3 N ) Trong đó: N: Công suất động cơ của máy kéo; Thay số vào ta có: H =456  670 (mm) 9