I. Tổng Quan Nghiên Cứu Động Lực Học Máy Kéo Bông Sen 12
Cơ giới hóa phục vụ sản xuất nông, lâm nghiệp là việc sử dụng máy móc để thực hiện các công việc từ sản xuất cây giống đến chuẩn bị đất trồng, trồng cây, chăm sóc và bảo vệ cây trồng. Để đáp ứng yêu cầu cơ giới hóa, việc sử dụng hiệu quả các liên hợp máy kéo cỡ nhỏ là hết sức quan trọng. Nhu cầu thực tế sản xuất ở nước ta đã nhập khẩu một số mẫu máy từ nhiều nước, trong đó một số mẫu thích ứng và được dùng phổ biến. Tuy nhiên, việc tuyển chọn chưa được nghiên cứu đầy đủ trên cơ sở khoa học. Các máy nhập ngoại chủ yếu từ Nhật Bản, Trung Quốc. Các máy kéo cỡ nhỏ chế tạo trong nước chủ yếu ở nhà máy cơ khí Trần Hưng Đạo, nhà máy Diezel Sông Công, Công ty máy kéo và máy nông nghiệp, và một số xí nghiệp cơ khí địa phương khác. Chất lượng công nghệ chế tạo chưa phù hợp với điều kiện sản xuất, và việc nghiên cứu cơ bản phục vụ thiết kế cũng như nâng cao chất lượng đang dần được quan tâm.
1.1. Tình Hình Trang Bị Máy Kéo Trong Nông Nghiệp
Từ năm 2000 đến nay, sản xuất nông, lâm nghiệp đã chuyển từ tự cung tự cấp sang sản xuất hàng hóa. Tỷ lệ công việc làm bằng máy tăng lên mạnh mẽ. Tính đến tháng 4 năm 2005, cả nước đã trang bị trên 16,3 triệu mã lực dùng trong sản xuất nông, lâm nghiệp và thủy lợi. Bình quân trang bị động lực cho một ha canh tác đạt gần 0,8 mã lực. Trong 10 năm gần đây, số máy kéo các loại tăng 5,5 lần, động cơ diesel sản xuất trong nước tăng 8,3 lần, các loại máy canh tác khác phục vụ sản xuất nông, lâm nghiệp và chăn nuôi tăng vượt bậc. Tỷ lệ diện tích gieo trồng cây hàng năm được cày bừa bằng máy đạt 72%, trong đó máy kéo cỡ nhỏ được xác định là một nguồn động lực quan trọng trong sản xuất.
1.2. Vai Trò Của Máy Kéo Bông Sen 12 Trong Cơ Giới Hóa
Một trong những chủ trương thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp và nông thôn là trang bị các loại máy kéo để cơ giới hóa các khâu sản xuất. Việc trang bị các loại máy kéo để phục vụ sản xuất trong các hộ gia đình nông dân đang được người dân chú trọng đầu tư mua sắm. Nhiều loại máy kéo cỡ nhỏ đã được nhập vào Việt Nam với số lượng lớn và phân theo các vùng lãnh thổ. Các loại máy kéo cỡ nhỏ được nhập và sử dụng ở Việt Nam chủ yếu do các nước Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc sản xuất. Nhu cầu sử dụng nguồn động lực nhỏ, máy kéo nhỏ ở các vùng núi phía Bắc, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ còn rất lớn.
II. Thách Thức Nghiên Cứu Động Lực Học Máy Kéo Cỡ Nhỏ
Liên hợp máy kéo cỡ nhỏ khi làm việc trong sản xuất nông, lâm nghiệp chịu tác động của các điều kiện ngoại thay đổi, được nhìn nhận là đa yếu tố và đa dạng. Có thể kể đến là tính chất không bằng phẳng của mặt đất, tính chất không đồng nhất của đất, tính đa dạng về cơ cấu cây trồng, tính phức tạp và đa dạng của các quá trình công nghệ. Các yếu tố này chủ yếu ảnh hưởng đến độ không đồng đều của tải trọng và các chỉ tiêu của quá trình công nghệ mà máy cần hoàn thành cũng như chi phí năng lượng. Đối với liên hợp máy khi làm việc thì tác động chủ yếu là tác động qua lại giữa bộ phận làm việc với vật liệu và giữa bộ phận di động với mặt đất.
2.1. Ảnh Hưởng Của Điều Kiện Làm Việc Đến Động Lực Học
Khi tính toán và thiết kế máy, các trạng thái thực không được xem xét đầy đủ. Đa số các trường hợp khi tính toán thiết kế người ta ứng dụng cơ bản là mô hình tĩnh học với sự lý tưởng hóa đáng kể các điều kiện làm việc thực tế, mà lẽ ra các yếu tố này rất phức tạp và đa dạng. Nhiều tác giả cho rằng khi tính toán thiết kế cũng như nghiên cứu liên hợp máy, cần phải xem như là một hệ thống động lực học điều khiển được, cần phải có một mô hình mô tả đầy đủ đến mức có thể về các tính chất của liên hợp máy làm việc trong các điều kiện khác nhau.
2.2. Quan Điểm Hệ Thống Trong Nghiên Cứu Máy Kéo
Hoạt động của liên hợp máy có thể được xem như là phản ứng đối với kích thích ngoài ở đầu vào và các tác động điều khiển. Khi đó sơ đồ tính toán, phân tích các tính chất hoạt động của một máy bất kỳ không phụ thuộc vào công dụng của nó mà có thể đưa về sơ đồ tổng quát theo nguyên lý đầu vào - đầu ra. Với sơ đồ này việc nghiên cứu chủ yếu là quan hệ giữa các biến đổi thông số vào và thông số ra, cũng như động lực học việc truyền và chuyển đổi các thông số đó.
III. Phương Pháp Nghiên Cứu Động Lực Học Máy Kéo Bông Sen 12
Để đánh giá và nâng cao hiệu quả của quá trình làm việc của liên hợp máy và có thể cải thiện liên hợp máy thích ứng với các điều kiện hoạt động thực tế trong sản xuất nông, lâm nghiệp ở nước ta, cần thiết nhận dạng các chế độ động lực học của liên hợp máy. Có nghĩa là cần biết cả về định tính lẫn định lượng các tác động động lực học đến khả năng làm việc cũng như đến chất lượng công việc, độ bền các chi tiết máy và đến tính năng điều khiển các liên hợp máy. Với lý do trên chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu một số vấn đề động lực học của máy kéo Bông Sen 12 trong khâu làm đất nông, lâm nghiệp”.
3.1. Chọn Đối Tượng Nghiên Cứu Máy Kéo Bông Sen 12
Luận văn tập trung vào nghiên cứu các vấn đề động lực học của máy kéo Bông Sen 12 trong khâu làm đất nông, lâm nghiệp. Đối tượng nghiên cứu cụ thể là liên hợp máy kéo Bông Sen 12 kết hợp với cày trụ một lưỡi. Mục tiêu là xác định các thông số động lực học quan trọng ảnh hưởng đến khả năng làm việc và chất lượng công việc của liên hợp máy trong các điều kiện khác nhau.
3.2. Phương Pháp Nghiên Cứu Lý Thuyết Và Thực Nghiệm
Nghiên cứu sử dụng kết hợp phương pháp lý thuyết và thực nghiệm. Phương pháp lý thuyết bao gồm xây dựng mô hình toán học mô tả quá trình làm việc của liên hợp máy, phân tích các lực và mô men tác động lên liên hợp máy, và giải các phương trình động lực học để xác định các thông số quan trọng. Phương pháp thực nghiệm bao gồm tiến hành các thí nghiệm trên đồng ruộng để thu thập dữ liệu về lực kéo, lực bám, độ ổn định, và các thông số khác. Dữ liệu thực nghiệm được sử dụng để kiểm chứng và điều chỉnh mô hình lý thuyết.
IV. Nghiên Cứu Khả Năng Kéo Của Máy Kéo Bông Sen 12
Khả năng kéo của liên hợp máy kéo Bông Sen 12 là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc. Nghiên cứu tập trung vào xác định lực kéo tiếp tuyến ở các số truyền, khả năng kéo ở các số truyền, và khả năng bám của liên hợp máy. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng kéo bao gồm loại đất, độ ẩm của đất, độ dốc địa hình, và tải trọng kéo.
4.1. Xác Định Lực Kéo Tiếp Tuyến Ở Các Số Truyền
Lực kéo tiếp tuyến là lực do bánh xe chủ động tác dụng lên mặt đất để kéo liên hợp máy tiến lên. Lực kéo tiếp tuyến phụ thuộc vào mô men quay động cơ, hiệu suất truyền lực, bán kính làm việc của bánh xe, và tỷ số truyền của hệ thống truyền lực. Nghiên cứu sử dụng các công thức và phương pháp tính toán để xác định lực kéo tiếp tuyến ở các số truyền khác nhau của máy kéo Bông Sen 12.
4.2. Ảnh Hưởng Của Loại Đất Đến Khả Năng Kéo
Loại đất có ảnh hưởng lớn đến khả năng kéo của liên hợp máy. Đất khô có lực ma sát lớn hơn đất ẩm, do đó khả năng kéo trên đất khô tốt hơn. Nghiên cứu xem xét ảnh hưởng của các loại đất khác nhau (đất khô, đất ẩm, đất hoang hóa, đất canh tác) đến khả năng kéo của máy kéo Bông Sen 12.
V. Nghiên Cứu Ổn Định Của Máy Kéo Bông Sen 12 Khi Làm Đất
Nghiên cứu khả năng ổn định của liên hợp máy kéo Bông Sen 12 khi làm đất, bao gồm ổn định tĩnh dọc, ổn định tĩnh ngang, ổn định động dọc, và ổn định động ngang. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng ổn định bao gồm trọng tâm của liên hợp máy, góc nghiêng địa hình, lực ly tâm, và lực cản của đất.
5.1. Xác Định Ổn Định Tĩnh Dọc Của Máy Kéo
Ổn định tĩnh dọc là khả năng của liên hợp máy chống lại sự lật theo phương dọc. Nghiên cứu sử dụng sơ đồ phân tích lực để xác định các lực tác dụng lên liên hợp máy và tính toán góc ổn định tĩnh dọc. Góc ổn định tĩnh dọc càng lớn thì khả năng chống lật càng tốt.
5.2. Nghiên Cứu Ổn Định Tĩnh Ngang Trên Địa Hình Dốc
Ổn định tĩnh ngang là khả năng của liên hợp máy chống lại sự lật theo phương ngang. Nghiên cứu sử dụng sơ đồ phân tích lực để xác định các lực tác dụng lên liên hợp máy và tính toán góc ổn định tĩnh ngang. Góc ổn định tĩnh ngang càng lớn thì khả năng chống lật càng tốt. Đặc biệt quan trọng khi máy hoạt động trên địa hình dốc.
VI. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Máy Kéo Bông Sen 12
Kết quả nghiên cứu động lực học của máy kéo Bông Sen 12 có thể được ứng dụng để cải thiện thiết kế và vận hành của máy, nâng cao hiệu quả làm việc và chất lượng công việc, giảm chi phí năng lượng, và tăng độ bền của máy. Kết quả nghiên cứu cũng có thể được sử dụng để đào tạo và hướng dẫn người sử dụng máy.
6.1. Cải Thiện Thiết Kế Máy Kéo Bông Sen 12
Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để cải thiện thiết kế của máy kéo Bông Sen 12, chẳng hạn như điều chỉnh vị trí trọng tâm, tăng lực kéo, tăng khả năng bám, và tăng độ ổn định. Các cải tiến này sẽ giúp máy làm việc hiệu quả hơn và an toàn hơn.
6.2. Tối Ưu Hóa Vận Hành Máy Kéo Trong Sản Xuất
Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để tối ưu hóa vận hành của máy kéo Bông Sen 12, chẳng hạn như chọn số truyền phù hợp, điều chỉnh tải trọng kéo, và điều chỉnh góc cày. Việc tối ưu hóa vận hành sẽ giúp máy làm việc hiệu quả hơn và tiết kiệm năng lượng hơn.
