Bài giảng môn Vật lý - Chương 4: Động lực học máy kéo xích

 Chương 4 . động lực học máy kéo xích Homeend4.1. Động lực học bộ phận di động xích4.2. Các lực cản chuyển động trên máy kéo xích4.3. Lực bám và độ trượt của bộ phận di động xích4.4. Cân bằng công suất và hiệu suất của bộ phận di động xích 4.5. Tâm áp lực của máy kéo xích4.6. Phân bố áp suất trên mặt tự xích Home 4 .1. Động lực học bộ phận di động xích Bộ phận di động xích gồm các phần chính : Bánh chủ động, bánh căng xích, bánh đè xích, dải xích Dải xích chia thành 4 nhánh : -Nhánh chủ động, Nhánh tựa (tiếp đất) Nhánh trước (dẫn hướng), nhánh trên MKrkwkNhánh trênBánh căng xíchBánh sao chủ độngBánh đè xíchNhánh chủ độngNhánh tựa(tiếp đất)Nhánh trước (dẫn hướng)PKMô men chủ động Mk làm căng nhánh chủ động và sinh ra ở nhánh tiếp đấtlực kéo tiếp tuyến Pk. Lực Pk truyền lên khung máy và tạo ra sự chuyểnđộng tịnh tiến của máy kéo Nguyên lý làm việcHomeend4.1. Động lực học bộ phận di động xích Chương 4 . động lực học máy kéo xích 2) Lực kéo tiếp tuyếnb2b1MKPKrkC12ABb1b2a1a2wkTVXem H4_1Mr1 – mô men ma sát nhóm I, sinh ra do Mk làm căng nhánh chủ động với lực căng T và do đó khi các mặt xích xoay tương đối với nhau sẽ sinh ra mô men ma sát 1) Lực căng nhánh chủ động3) Cân bằng công suất và hiệu suất trên nhánh chủ độngCân bằng công suất : Mkk = Mr1k + Pkrkk trong đó: Mkk - công suất do động cơ truyền đến bánh chủ động; Pkrkk - công suất có ích Mr1k - cômg suất mất mát do mô men ma sát nhóm một Mr1 Hiệu suất :Vì Rút ra lực kéo tiếp tuyến: Như vậy lực kéo tiếp tuyến Pk không chỉ phụ thuộc vào hệ thống truyền lựcmà còn phụ thuộc vào hiệu suất làm việc của nhánh xích chủ động 4a) Xác định mô men ma sát nhóm I Mr1 khi bánh sao đặt sau, chạy tiếnXét quá trình một mắt xích từ vị trí tiếp đất (vị trí 2) đến khi vào ăn khớp với bánh sao chủ động: - Khi bánh đè xích sau cùng đi qua chốt A thì mắt (2) xoay lên mộ góc 1 - Tại chốt B mắt (2) và (1) xoay tương đối một góc 1 - Khi mắt xích (3) vào vị trí mắt xích (4) chúng xoay tương đối với nhau 1Tổng góc xoay là (21 + 1)b1MKPKrkC12ABb1a1wkTVmTTTr43Nhánh chủ động là Nhánh sau- Mô men ma sát tại một khớp quay- Công ma sát của một mắt xích trong quá trình vào ăn khớp: b1MKPKrkC12ABb1a1wkTVmTTTr43- Trong một vòng quay của bánh chủ đông có z mắt xích vào ăn khớpSinh ra công ma sátTương đương với công ma sát do Mô men Mr1 gây ra:L = 2Mr1Suy ra mô men ma sát nhóm ISuy ra hiệu suất nhánh chủ độngkhi chạy tiến4b) Xác định mô men ma sát nhóm I Mr1 khi bánh sao ở trước và chạy tiến Mô men ma sát nhóm Ib2b1PKb1a1wkT’VMKTb2rkSuy ra hiệu suất Do đó ở các máy kéo xích, các bánh chủ động đặt ở phía sau là hợp lý nhỏ hơn so với đặt bánh sao ở sauNhánh chủ độngBao gồn:Nhánh trên vàNhánh sau4b) Xác định mô men ma sát nhóm I Mr1 bánh sao ở sau và chạy lùiMô men ma sát nhóm Ib2b1MKPKrkb1b2a2wkVTT’Hiệu suấtgiảmDo đó khả năng kéo khi chạy lùi sẽ kém hơn so với khi chạy tiến TNhánh chủ độngBao gồn:Nhánh trên vàNhánh trướcHome 4 .2. CáC LựC CảN CHUYểN ĐộNG PjG.sinaG.cosaPmGPKaPfCác lực cản chuyển động bao gồm:- Lực cản lăn Pf- Lực cản dốc P = Gsin- Lực cản quán tính Pj - Lực cản kéo PmPhương trình cân bằng lực Pk = Pf + Gsin + Pj + PmLưu ý : Lực cản lăn của máy kéo xích khác hơn nhiều so với máy kéo bánh Nguyên nhân sinh ra Lực cản lăn: 1) Xác định lực cản lănhpfrpfnGLstbZnRnV- Do nén đất theo phương pháp tuyến - Do hao tổn ma sát trong hệ thống di  động Lực cản lăn chung: Pf = Pfn + Pfra) Tính thành phần Pfn : hdhdLLPfnG- Công nén đất do G: - Công nén đất do Pfn: - Suy ra: PfnL = Gh Lực cản lănb) Tính thành phần lực cản lăn do hao tổn ma sát trong hệ thống Pfr b2b1PKrkb1b2a1a2wkT0VT0Lực căng ban đầuT0T0Lực căng ban đầu T0, gây ra mô men ma sát nhóm IILực cản lăn do ma sát trong hệ thống:GTóm lại Pf = Pfn + PfrLực cản lăn của máy kéo xíchPf = (fn + fr)GPf = fGf = fn + frMô men ma sat nhóm IICó thể tính theo trọng lượng:Các yếu tố ảnh hưởng đến Lực cản lăn :- Các yếu tố cấu tạo:- Các yếu tố mặt đường :, 1, 2 , 1 ,  2 , r, rk , r0 , z , L, G, T0 Tính chất cơ lý của đất ( ảnh hưởng đến h)Lưu ý: - Điều chỉnh lực căng xích T0 cho hợp lý để giảm lực cản lăn nhưng vẫn đảm sự ăn khớp của xích với bánh sao chủ động2) Lực cản quán tính PjMKrkwkPKVrnr0r0aLực quán tínhHệ số ảnh hưởng của các cho tiết chuyển động quayMô men quán tính của các chi tiết chuyển động quay trong hệ thống di động xíchHome 4 .3. LựC BáM Và Độ TRƯợT 1) Lực bámwkMkGmGlXttrktDlLtSơ đồ xác định lực bám và độ trượt Pk = G + 2Sn P = G + 2maxSn lmax0lĐặc tính chống cắt của đất Lực bám được tạo ra bởi 2 thành phần: Lực ma sát giữa xích và nặt đường Lực chống cắt của đất maxLực kéo tiếp tuyếnMấu bámSP = G Hệ số bám S – diện tích mặt làm việc của mấu bám n - số mấu bám làm việc  - hệ số ma sát HoặcHome 4 .3. LựC BáM Và Độ TRƯợT 2) Độ trượtwkMkGmGlXttrktDlLtSơ đồ xác định lực bám và độ trượtlmax0lĐặc tính chống cắt của đất Định nghĩa:ứng với chiều dài mắt xích lX :Nếu không trượt đi được : lX Nếu bị trượt chỉ đi được : (lX - l)Do đó:(1)(2)Biến dạng của đất(3)Lực kéo tiếp tuyến Pk = G + 2Sn (4)(5)Độ trượt: Xem H_4_3Home 4 .4. cân bằng công suất và hiệu suất VPmPKPfGMkkrk1) Cân bằng công suấtLực kéo tiếp tuyếnPk = Pf + PmCân băng mô menNhân 2 vế với kThêm vào vế phải đại lượng 0:(1)(3)(3)(5)(2)CS truyền cho bánh chủ độngdo ma satdo trượt do cản lănkéo (có ích)Home 4 .4. cân bằng công suất và hiệu suất VPmPKPfGMkkrk2) Hiệu suất kéo của bộ phận di độngCông suất đầu ra (có ích)Công suất đầu vàok=là hiệu suất tính đến mất mát do cản lănlà hiệu suất tính đến mất mát do trượtHome 4 .5. tâm áp lực của máy kéo xích 1) Khi làm việc với máy nông nghiệp mocblcxaGZhmPmPk0,5L0,5Lq0Pf- Tâm áp lực là gì? là điểm đặt của phản lực pháp tuyến Z (điểm 0)- Vị trí của tâm áp lực được xác định bởi tọa độ dọc x- Xác định tọa độ x Xét cân bằng mô men với điểm 0ta nhận được: - Vị trí tâm áp lực ảnh hưởng đến sự phân bố áp suất trên nền đường và  do đó: + ảnh hưởng đến độ sâu vết xích ( ảnh hưởng đến lực cẳn lăn) + ảnh hưởng đến khả năng bám và độ trượt Home 4 .5. tâm áp lực của máy kéo xích 1) Khi làm việc với máy nông nghiệp mocblcxaGZhmPmPk0,5L0,5Lq0Pf- Tâm áp lực là gì? là điểm đặt của phản lực pháp tuyến Z (điểm 0)- Vị trí của tâm áp lực được xác định bởi tọa độ dọc x- Xác định tọa độ x Xét cân bằng mô men với điểm 0ta nhận được: - Vị trí tâm áp lực ảnh hưởng đến sự phân bố áp suất trên nền đường và  do đó: + ảnh hưởng đến độ sâu vết xích ( ảnh hưởng đến lực cẳn lăn) + ảnh hưởng đến khả năng bám và độ trượt Pm càng lớn, tâm áp lực càng lùi về sau blcxaGZhmPmPk0,5L0,5Lq0Pf- Cơ sở xác định tọa độ  trọng tâm của máy kéo  a = ? Mong muốn tâm áp lực nằm ở giữa chiều dài nhánh xích tựa, khi đó áp suất phân bố đều theo chiều dài0,5LLZ0Cho x = 0: Khi thiết kế chọn :  = 0 Pm = PH (Lực kéo danh nghĩa) Tính được: Đến đây có thể giải thích đượcTại sao ở máy kéo xích lại bố trí tọa độ trọng tâm lùi về phí a trước có lợi hơnHome 4 .5. tâm áp lực của máy kéo xích 2) Khi làm việc với máy nông nghiệp treobcZcRXlcRXtgqaxbZG0PK0,5L0,5LPfbcaxbGcZG0PK0,5L0,5LPfa) Khi ở thế vận chuyển b) Khi ở thế làm việca) Khi ở thế vận chuyển Xác định vị trí tâm áp lực: b) Khi ở thế làm việc Home 4 .6. Sự phân bố áp suất trên mặt tựa xích 1) Khi sử dụng cơ cấu treo nửa cứngGx = L/60< x <L/ 6 x = 0 x d) c) b) a) x Z Z Z l0 0,5L 0,5L  Khi áp suất phân bố đều: X= 0 và- Khi áp suất bố theo hình thang- Khi áp suất bố theo hình tam giácHome 4 .6. Sự phân bố áp suất trên mặt tựa xích 2) Khi sử dụng cơ cấu treo điều hòaZn – phản lực ở điểm treo 01Zk – phản lực ở điểm treo 02Z = Zn + Zk = G- Lần lượt Xét cân bằng mô men với điểm treo 01 , 02 ta nhận được: xavZZKZnG02010Z1Z2Z3Z4l1l4l3l2wK0,5Lk0,5LkPhân bố áp suất - Xét tương tự sẽ xác định được phản lực trên trừng bánh đè xích