Luận án Nghiên cứu tính năng kéo bám của hệ thống di động xích máy nông nghiệp tự hành
Trong sản xuất nông nghiệp, máy kéo là nguồn động lực chính để thực
hiện việc các công việc nặng nhọc đòi hỏi chi phí công lao động cao như làm đất,
thu hoạch v.v ngoài ra máy kéo còn thực hiện việc vận chuyển hầu hết các sản
phẩm nông nghiệp, giống cây trồng, phân bón, và các vật liệu khác trong nông
nghiệp nông thôn. Vì vậy để công nghiệp hóa và hiện đại hóa nông nghiệp nông
thôn, máy kéo xích nòi riêng và máy kéo nói chung đóng một vai trò hết sức
quan trọng và không thể thiếu trong nền sản xuất lớn mang tính công nghiệp.
Dựa vào kết cấu hệ thống di động, máy kéo gồm hai loại chính là máy kéo
bánh và máy kéo xích. Mỗi loại đều có những ưu nhược điểm riêng khi chúng
được sử dụng trên một loại đất cụ thể.
Máy kéo xích nhờ khả năng kéo bám tốt và áp lực riêng trên đất nhỏ hơn
so với máy kéo bánh nên chúng thường được sử dụng với các công việc cần khắc
phục lực cản lớn như sản, ủi, cày ngầm v.v. hoặc ở những nơi nền đất yếu mà
máy kéo bánh không di động được do trượt và lún như làm đất, gặt đập liên hợp
trên đất ruộng nước hoặc đất độ ẩm cao.
Cùng với những tiến bộ khoa học trong lĩnh vực vật liệu cũng như công nghệ
chế tạo, xích cao su có giá thành rẻ hơn nhiều so với xích kim loại vì vậy trong sản
xuất nông lâm nghiệp, máy kéo xích cao su ngày càng được ứng dụng phổ biến
Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu tính năng kéo bám của hệ thống di động xích máy nông nghiệp tự hành
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐÀO HỮU ĐOÀN NGHIÊN CỨU TÍNH NĂNG KÉO BÁM CỦA HỆ THỐNG DI ĐỘNG XÍCH MÁY NÔNG NGHIỆP TỰ HÀNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ HÀ NỘI – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐÀO HỮU ĐOÀN NGHIÊN CỨU TÍNH NĂNG KÉO BÁM CỦA HỆ THỐNG DI ĐỘNG XÍCH MÁY NÔNG NGHIỆP TỰ HÀNH CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ : 62 52 01 03 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ 2. PGS.TS. NÔNG VĂN VÌN HÀ NỘI – 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng bảo vệ để lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 05 tháng 01 năm 2015 Tác giả luận án Đào Hữu Đoàn ii LỜI CẢM ƠN Với tất cả lòng chân thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Quế và PGS.TS. Nông Văn Vìn, Học viện Nông Nghiệp Việt Nam đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ để tôi hoàn thành bản luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy trong ban lãnh đạo, tập thể cán bộ giáo viên Khoa Cơ điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Ban Giám hiệu và các đơn vị, Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, Ban Giám hiệu và các đơn vị, Trường Cao đẳng Nghề Bắc Giang đã giúp đỡ về chuyên môn cũng như tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp và đặc biệt các thành viên trong gia đình đã giúp đỡ, ủng hộ và động viên để tôi hoàn thành bản luận án này. Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả luận án Đào Hữu Đoàn iii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt vi Danh mục bảng x Danh mục hình xi MỞ ĐẦU 1 1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu 1 2 Mục tiêu nghiên cứu 3 3 Đối tượng nghiên cứu 3 4 Nhiệm vụ của luận án 3 5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 3 6 Những đóng góp mới của luận án 4 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 6 1.1 Tính chất cơ lý của đất 6 1.1.1 Các tính chất vật lý của đất 6 1.1.2 Các tính chất cơ học của đất 8 1.2 Tổng quan về xích máy kéo nông nghiệp 11 1.2.1 Xích cứng 12 1.2.2 Xích mềm 12 1.3 Nghiên cứu trên thế giới về tính chất kéo bám của hệ thống di động xích 13 1.3.1 Phân bố ứng suất của đất dưới tải trọng xe 14 1.3.2 Ứng dụng của lý thuyết cân bằng dẻo đối với tương tác máy-đất 16 1.3.3 Phương pháp thực nghiệm xác định tính chất kéo bám của máy kéo xích 22 1.3.4 Xác định ứng suất và biến dạng của đất 24 1.3.5 Một số nghiên cứu về hệ thống di động xích mềm ở ngoài nước 30 1.4 Một số kết quả nghiên cứu về xe xích ở Việt Nam 33 1.5 Kết luận chương và nhiệm vụ của luận án 35 iv Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.1 Nghiên cứu lý thuyết 37 2.1.1 Phương pháp mô hình hóa 37 2.1.2 Phương pháp xác định tính chất kéo bám máy kéo xích cứng 41 2.1.3 Phương pháp mô hình hóa xác định tính chất kéo bám của hệ thống di động xích mềm 44 2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 50 2.2.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của nghiên cứu thực nghiệm 50 2.2.2 Thực nghiệm xác định các thông số đầu vào cho mô hình nghiên cứu lý thuyết 52 2.2.3 Nghiên cứu thực nghiệm xác định tính chất kéo bám của máy kéo xích với hệ thống di động xích cao su 59 2.3 Kết Luận chương 2 63 Chương 3 MÔ HÌNH LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT KÉO BÁM CỦA MÁY KÉO XÍCH CAO SU 65 3.1 Đặt vấn đề 65 3.2 Mô hình lý thuyết xác tính chất kéo bám của hệ thống xích cứng 67 3.2.1 Mô hình vật lý 67 3.2.2 Mô hình toán 69 3.3 Mô hình xác định tính chất kéo bám của hệ thống di động xích cao su 77 3.3.1 Tính phân bố áp suất tiếp xúc dưới dải xích cao su p’i(X) 77 3.3.2 Tính lực đẩy P’k 79 3.3.3 Tính lực cản lăn P’f 80 3.3.4 Tính độ lệch của tâm áp lực e’0i 80 3.3.5 Phương trình cân bằng công suất và hiệu suất kéo 80 3.4 Lưu đồ tính 81 3.5 Khảo sát tính chất kéo bám của máy kéo xích cao su thiết kế mới B2010 83 3.5.1 Thông số kỹ thuật của xe 83 3.5.2 Hệ số thực nghiệm phụ thuộc loại đất 84 3.5.3 Một số kết quả mô phỏng tính chất kéo bám của máy kéo xích cao su 85 3.6 Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số kết cấu và sử dụng đến tính chất kéo bám của máy kéo xích cao su 89 v 3.6.1 Ảnh hưởng của trọng lượng G 89 3.6.2 Ảnh hưởng của bề rộng dải xích B và chiều cao mấu xích h (B/h) 92 3.6.3 Ảnh hưởng của lực căng xích T0 đến chất lượng kéo bám 94 3.6.4 Ảnh hưởng của khoảng cách bánh đè xích lp đến chất lượng kéo bám 97 3.7 Kết luận chương 3 100 Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 101 4.1 Đặt vấn đề 101 4.2 Xác định các thông số đầu vào cho mô hình nghiên cứu lý thuyết 101 4.2.1 Xác định các thông số của mô hình đất 101 4.2.2 Xác định các thông số kết cấu và kỹ thuật của máy kéo xích cao su 110 4.3 Nghiên cứu thực nghiệm tính chất kéo bám của máy kéo xích cao su B2010 116 4.3.1 Mô hình thí nghiệm 116 4.3.2 Mô hình vật lý 117 4.3.3 Thiết bị đo 118 4.3.4 Thiết kế và chế tạo thiết bị lắp ráp dụng cụ đo mômen 121 4.3.5 Thiết bị chuyển đổi Analog – Digital (Card A/D) và phần mềm DASYLab 125 4.4 Quy trình thí nghiệm 125 4.5 Kết quả thí nghiệm 126 4.6 Tính toán các số liệu thí nghiệm 128 4.6.1 Xác định các thành phần lực, mô men và độ trượt 128 4.6.2 Xử lý số liêu 130 4.6.3 So sánh kết quả nghiên cứu lý thuyết với kết quả nghiên cứu thực nghiệm 133 4.7 Kết luận chương 4 134 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 136 1 Kết luận 136 2 Để nghị 137 Danh mục công trình đã công bố liên quan đến luận án 138 Tài liệu tham khảo 139 Phụ lục 145 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên gọi Đơn vị τ Ứng suất cắt của đất kPa α Góc lệch tâm của bánh sau Rad σ Ứng suất pháp của đất kPa η Hiệu suất kéo % γ s Trọng lượng riêng của đất N/m3 β Góc lệch tâm của bánh trước Rad ωk Vận tốc góc bánh sao chủ động Rad/s δ Độ trượt của dải xích so với nền đất % θf Góc tiếp xúc của bánh dẫn hướng Rad θr Góc tiếp xúc của bánh chủ động Rad θt0 Góc nghiêng của xe Rad a Hệ số biến dạng cắt phụ thuộc loại đất tương tác với xích 1/cm2 c0 Hệ số lún trượt phụ thuộc loại đất tương tác với xích cm2c1-c2+1/Nc1 c1 Hệ số mũ lún trượt phụ thuộc loại đất tương tác với xích - c2 Hệ số mũ lún trượt phụ thuộc loại đất tương tác với xích - CI Chỉ số nón e Độ lệch của tọa độ trọng tâm xe m e0 Độ lệch tâm tương đối của phản lực đất Z m E1 Năng lượng do lực P1 gây ra kNm/s E2 Năng lượng do lực Pf gây ra kNm/s E3 Năng lượng do lực Pk gây ra kNm/s E4 Năng lượng do lực Pm gây ra kNm/s F Lực kéo kN Fca Lực bám dính của đất kN Fd Lực kéo ở móc kéo kN Fmax Lực kéo cực đại kN Fp Phản lực của đất kN vii G Trọng lượng xe (Tải trọng pháp) kN h Chiều cao vấu xích m hg Chiều cao tọa độ trọng tâm xe m j Khoảng trượt của mấu xích m K Mô đun biến dạng cắt k1 Hệ số lún 1 phụ thuộc loại đất tương tác với xích - k2 Hệ số lún 2 phụ thuộc loại đất tương tác với xích - Kpc, Kpq Hệ số hàm góc ma sát trong của đất Kr Tỷ lệ của ứng suất tiếp dư τr trên ứng suất tiếp tối đa τmax Kω Khoảng trượt ở ứng suất tiếp đạt cực đại τmax mc Hệ số kết dính phụ thuộc loại đất tương tác với xích kPa mf Hệ số ma sát phụ thuộc loại đất tương tác với xích - MI Chỉ số di động Mk Mô men xoắn tác động lên bánh sao chủ động kNm MMP Áp suất tối đa trung bình kPa n1 Hệ số mũ 1 lún phụ thuộc loại đất tương tác với xích - n2 Hệ số mũ 2 lún phụ thuộc loại đất tương tác với xích - Nc hệ số khả năng chịu lực Terzaghi c Nq hệ số khả năng chịu lực Terzaghi q Nγ hệ số khả năng chịu lực Terzaghi γ p Áp suất tiếp xúc dưới dải xích kPa P1 Lực chủ động tác động lên phần dưới của dải xích. kN pf Áp suất tiếp xúc dẫn hướng, kPa Pf Lực cản nén tác động theo chiều ngang tại độ sâu z phần trước của xích kN pf0 Áp suất tiếp xúc tĩnh dưới điểm trước tiên của phần chính dải xích kPa Pfb Lực thành phần của lực đẩy Pk tác dụng lên đỉnh mấu phần bánh dẫn hướng kN Pk Tổng lực đẩy tác dụng vào dải xích chưa biến dạng kN viii pm Áp suất tiếp xúc trung bình dưới dải xích kPa Pm Lực chủ động có ích tác động theo chiều ngang qua điểm đặt lực ở móc kéo kN Pmb Lực thành phần của Pk tác dụng lên đỉnh mấu phần chính dải xích kN Pms Lực thành phần của Pk tác dụng cạnh mấu phần chính dải xích kN pr Áp suất bánh xích sau kPa pr0 Áp suất tiếp xúc tĩnh dưới điểm sau cùng của phần chính dải xích kPa Prb Lực thành phần của Pk tác dụng lên đỉnh mấu phần bánh sau kN Prs Lực thành phần của Pk tác dụng lên cạnh máu phần bánh dẫn hướng kN Ps Tác dụng theo chiều dọc theo hàng của bánh đè kN Psf Lực thành phần của Pk tác dụng lên cạnh mấu phần bánh sau kN Rc Lực cản đất kN RCI Chỉ số nón danh nghĩa Rf Bán kính bánh dẫn hướng m RI Chỉ số nén lại Rk, Bán kính chia của bánh sao chủ động m Rr Bán kính bánh sau m s0 Độ lún tĩnh của dải xích m s0(X) Độ lún tĩnh tại điểm khảo sát X m sf0 Lượng lún tĩnh điểm đầu của dải xích tiếp xúc với đất m sr0 Lượng lún tĩnh điểm sau của dải xích tiếp xúc với đất m ss Độ lún trượt của dải xích m t Bước vấu xích m T Lực căng xích kN T0 Lực căng xích ban đầu kN V Vận tốc thực của xe m/s V’ Vận tốc lý thuyết m/s Vs Vận tốc trượt của xe m/s W’ct Lực phá hỏng do cắt cục bộ của dải xích kN ix Wc Tải giới hạn theo đơn vị chiều dài N/m Wc’ Tải giới hạn cục bộ theo đơn vị chiều dài khi phá hoại cục bộ N/m Wct Lực phá hoại cắt tổng đối với một xe xích kN ws Trọng lượng theo chiều dài của đất N/m Z Phản lực pháp tuyến của đất kN z0 Chiều sâu lún m Zp Thành phần lực tác dụng vuông góc với hàng của bánh đè kN x DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 3.1 Thông số kỹ thuật máy kéo xích cao su B2010 84 4.1 Kết quả thí nghiệm lún tĩnh s0<=h 102 4.2 Kết quả thí nghiệm lún tĩnh s0>h 102 4.3 Kết quả thí nghiệm đo lực kéo Pk và chiều dài trượt của mấu xích tương ứng j khi G= 10507 N 103 4.4 Kết quả thí nghiệm đo lực kéo Pk và chiều dài trượt của mấu xích tương ứng j khi G = 13000 N 103 4.5 Kết quả thí nghiệm đo độ lún trượt ss 103 xi DANH MỤC HÌNH TT Tên hình Trang 1.1 a) Thiết bị đo độ chặt của đất , b) Đặc tính nén của đất 8 1.2 a) Sơ đồ thí nghiệm cắt đất trong hộp kín khi chưa tác động lực kéo, b) Khi tác động lực kéo, c) Đặc tính cắt đất , 1− đối với đất chặt; 2− đối với đất xốp 10 1.3 a) Sự phụ thuộc ứng suất tiếp vào biến dạng 1− đất chặt; 2− đất dẻo, b) Sự phụ thuộc ứng suất tiếp giới hạn τδ vào ứng suất pháp σ 10 1.4 Xích cao su khớp nối bản lề 12 1.5 Cấu tạo xích cao su dạng dai 13 1.6 Trạng thái của một vật liệu đàn hồi dẻo lý tưởng 15 1.7 a) Phân bố ứng suất thẳng đứng trong một môi trường đàn hồi bán vô hạn dưới mặt tựa của xích, b) ứng suất tại một điểm trong môi trường đàn hồi nửa vô tận chịu tải dải đều 15 1.8 Tiêu chuẩn phá hỏng Mohr-Coulomb. 17 1.9 Tấm cắt hình chữ nhật và hình khuyên đo các thông số bền cắt của đất 17 1.10 Phá hỏng chủ động và bị động của đất 18 1.11 Quan hệ tải - lún của một móng dưới điều kiện đất khác nhau 19 1.12 a) Sự phá hỏng mẫu dưới một tải dải, (b) các lực tác động vào móng 20 1.13 Biến đổi của hệ số khả năng chịu lực Terzaghi với ma sát trong của đất 21 1.14 Một mô hình đơn giản để dự đoán xe xích 24 1.15 Sơ đồ thiết bị đo tính chất đất 25 1.16 quan hệ áp suất-độ lún cho các loại đất khác nhau đồng nhất 26 1.17 Phản ứng với tải vuông góc lặp lại của đất hữu cơ (lầy) 27 1.18 Hoạt động cắt của xích và bánh xe vành cứng có mấu bám 27 1.19 Mối quan hệ ứng suất tiếp- biến dạng cắt: Dụng cụ cắt là xích cứng kích thước 13,2 x 71,1 cm trong đất cát 28 1.20 Đường cong cắt dạng hàm số mũ đơn giản 28 1.21 Đường cong cắt có một điểm cực đại và sự giảm ứng suất tiếp dư 29 xii 1.22 Đường cong cắt có một đỉnh và ứng suất tiếp dư không đổi 30 1.23 So sánh đo hiệu suất lực kéo móc kéo của xe xích M113 và dự báo dùng phương pháp hỗ trợ máy tính trên đất hữu cơ (lầy) 32 2.1 Mô hình tính lực chủ động và độ trượt tại điểm bất kỳ của dải xich cứng tiếp xúc với đất 42 2.2 Hình của một hệ thống xích mềm khi tiếp xúc với đất biến dạng 45 2.3 Vận tốc trượt của một điểm trên một xích mềm trong vùng tiếp xúc với xích biến dạng 46 2.4 Quan hệ giữa cản cắt và biến dạng cắt, (a) Loại hàm số mũ (Loại A), (b) Loại dốc gù (loại B) 53 2.5 Sơ đồ thí nghiệm kéo tấm xích mẫu 54 2.6 Hình vẽ mô tả quá trình xảy ra lún trượt ss 55 2.7 Sơ đồ cấu tạo của xuyên nón kế 56 2.8 Thí nghiệm kéo xích xe bị khóa với thân xe 57 2.9 Sơ đồ thí nghiệm máy kéo trên đồng 61 2.10 Sơ đồ kết nối các thiết bị đo với bộ gom và máy tính 62 2.11 Sơ đồ khối đọc số liệu từ các tệp số liệu thí nghiệm trên Dasylab 62 3.1 Sơ đồ lực tác dụng lên máy kéo 68 3.2 a) Ứng suất chống nén và chống cắt của đất, b) biểu đồ biến dạng cắt của đất 69 3.3 Phân bố áp suất p0(X) và độ lún s0(X) của trường hợp sr0 ≥ sf0 ≥ h 70 3.4 Trượt trong chế độ chủ động của xe xích 72 3.5 Xác định lực cản do nén đất 75 3.6 Lực tác dụng lên xích cao su 78 3.7 Sơ đồ tính hiệu suất kéo của xe xích mềm (ở chế độ chủ động) 82 3.8 Sự thay đổi: a) độ lún của đất s0i, b) áp suất tiếp xúc pi theo chiều dài nhánh xích tiếp đất 85 3.9 Ảnh hưởng của độ trượt đến: a) các thành phần lực, b) các thành phần công suất 86 3.10 Ảnh hưởng của độ trượt đến hiệu suất kéo ηk 87 xiii 3.11 a) Lực căng xích T theo chiều dài tiếp xúc X, b) Lực căng xích T tại điểm C theo độ trượt δ% 88 3.12 a) Diễn biến độ lún s0i , b) biến thiên áp suất tiếp xúc pi tương ứng ba mức trọng lượng xe G 90 3.13 a) Các đường biểu diễn lực đẩy Pk, và lực kéo có ích Pm, b) Các đường biểu diễn công suất E tương ứng ba mức trọng lượng xe G 91 3.14 Các đường biểu diễn hiệu suất ηk tương ứng ba mức trọng lượng xe G 92 3.15 a) Các đường biểu diễn độ lún s0i , b) Các đường biểu diễn áp suất tiếp xúc pi tương ứng ba trường hợp cấu tạo xích khác nhau 93 3.16 a) Các đường biểu diễn lực đẩy Pk và lực kéo có ích Pm, b) các đường biểu diễn công suất E tương ứng ba trường hợp cấu tạo xích khác nhau 94 3.17 Các đường biểu diễn hiệu suất ηk tương ứng ba trường hợp cấu tạo xích khác nhau 94 3.18 a) Các đường biểu diễn độ lún s0i, b) các đường biểu diễn áp suất tiếp xúc pi tương ứng ba trường hợp lực căng xích ban đầu T0 khác nhau 95 3.19 Các đường biểu diễn lực đẩy Pk, và lực kéo có ích Pm tương ứng ba trường hợp lực căng xích ban đầu T0 khác nhau 96 3.20 a) Các đường biểu diễn công suất E1, E2, E3, E4, b) hiệu suất ηk tương ứng ba trường hợp lực căng xích ban đầu T0 khác nhau 97 3.21 Các đường biểu diễn: a) độ lún soi, b) áp suất tiếp xúc pi tương ứng ba trường hợp khoảng cách bánh đè xích lền kề lp khác nhau 98 3.22 Các đường biểu diễn lực đẩy Pk, và lực kéo có ích Pm tương ứ ... eu cao diem moc keo Vphay= 1.500; %[m/s]= Toc do vong cua banh sao chu dong(VT ly thuyet) pm = W/(2*B*D); %[N/cm2]= ap suat tiep xuc trung binh pm0 = pm; k1=0.49147; k2=0.56107; n2=0.8001; mc=0.46387; a=0.2011; c0=0.1481; c1=0.8491; c2=0.3272; mf=0.3630; n1=0.8664; k3=30.3; k4=30.3; n4=0.632; % ============================================================== tam1=1000; tam2=0; dT=0.001; % Buoc bien thien i=0; n1=n1*0.5; while (abs(tam1-tam2)>50) i=i+1; Rp = D/5; e=e/100; % if ky=='3' sf0=4.5556; ds=0.001; sm=5.5; end %G=18000 if ky=='2' sf0=3.73; ds=0.001; sm=3.96; end %G=14000 if ky=='1' sf0=3.152; ds=0.001; sm=3.5; end %G=10507 152 p0= k1*H^n1; sr0=sm+i*ds; teta0= atan((sr0-sf0)/D); e0 = e+(hg+H)*tan(teta0)/D; Teta0=teta0*180/pi; pf0=p0 + k2*(sf0-H)^n2; pr0=p0 + k2*(sr0-H)^n2; tam1=W*cos(teta0); tam2=2*B*D*p0+(2*k2*B*D/(n2+1))*((sr0-H)^(n2+1)-(sf0- H)^(n2+1))/(sr0-sf0); test = tam1-tam2; end % ============================================================== x=0:0.01:D; s0x= sf0 + (sr0-sf0)*x./D; p0x=p0 +k2*(s0x - H).^n2; tetati=teta0; T3i=0.001; i=0; dR=0.1 ; E1=[]; E2=[]; E3=[]; E4=[]; Ed=[]; for i=1: 600 %=600 diem tinh id0= i*dR; id= id0/100; tetai=teta0; idphay=1-(1-id)/cos(tetati); jB=id*D/(1-id); dX=0.1; N= round(D/dX); TPpiX=0; TPtmX=0; MangTP=[0]; MangtmX=[0]; for i2=1:N X= i2*dX; XV(i2)=X; s0iX = sf0+(sr0-sf0)*(X/D); piX = k1*H.^n1 + k2*(s0iX - H).^n2; PIX1(i2)=piX; jx = jB + idphay*X; tmX = (mc + mf*piX)*(1-exp(-a*(jB + idphay*X))); TmX(i2)=2*B*tmX; TmS(i2)= 4*H*(mc + mf*piX/pi*acot(H/B))*(1-exp(- a*(jB+idphay*X))); %Luu vao mang TPpiX=TPpiX+piX*dX; TPtmX=TPtmX+tmX*dX; MangTP=[MangTP TPpiX]; MangtmX=[MangtmX TPtmX]; end MangHieuTP=[0]; MangTX=[0]; MangKQ=[0]; MangKQ2=[0]; MangS0ix=[3]; MphayiX=[0]; MT0X=[0]; MtphaymX=[0]; XM1=round(0.492*Rp/dX); Xm1=XM1*dX; Mangpphay=[0]; tpphayix=0; MangX2=[0]; 153 tpiX2=0; Mangtam=[0]; TpphaymX=0; MangtphaymX=[0]; TpphaymS=0; MangTpphaymS=[0]; for ih=2:N Xh=ih*dX; XVV(ih)=X; HieuTP=B*(MangTP(XM1)-MangTP(ih)); MangHieuTP=[MangHieuTP HieuTP]; TX=H0+B*MangtmX(ih); MangTX=[MangTX TX]; % --- Doi dau neu ih >XM ------------------------ if ih>Xm1 KQ=(Xm1-Xh)*(MangHieuTP(ih)/((-1)*MangTX(ih))); end if MangTX(ih)==0 KQ=0; else KQ=(Xm1-Xh)*(MangHieuTP(ih)/MangTX(ih)); end %---- Luu KQ phep chia vao mang KQ -------------- MangKQ=[MangKQ KQ]; if (ih <=round(Rp/dX)) s0iXm1 = (((sr0-sf0)*Xm1)/D+sf0)-MangKQ(2); end if ih>round(Rp/dX) if mod((ih-1),round(Rp/dX))==0 tam=ih; end s0iXm1 = (((sr0-sf0)*Xm1)/D+sf0)-MangKQ(tam); end if mod(ih,round(Rp/dX))==0 XM1=round(XM1+Rp/dX); Xm1=XM1*dX; end sphay0iX=(MangKQ(ih)+s0iXm1-((sr0-sf0)/D)*(Xm1-Xh)); MangS0ix=[MangS0ix sphay0iX]; %--------------------------------------------------------------- % Tinh tich phan pphayiX va luu vao mang Mangpphay pphayiX=k1*H^n1+k2*(sphay0iX-H)^n2; PIX11(ih)=pphayiX; ppphayXX(ih)=real(pphayiX); MphayiX=[MphayiX ppphayXX(ih)]; jf= jB + idphay*X; tphaymX = (mc + mf*pphayiX)*(1-exp(-a*jf)); TpphaymX =real(TpphaymX + tphaymX*dX); MangtphaymX=[MangtphaymX TpphaymX]; MangtphaymX(ih)=2*B*MangtphaymX(ih); MtphaymX=[MtphaymX TpphaymX]; TphaymS= 4*H*(mc + mf*pphayiX/pi*acot(H/B))*(1-exp(-a*(jf))); TpphaymS = real(TpphaymS+TphaymS*dX); MangTpphaymS=[MangTpphaymS TpphaymS]; T0X(ih)=H0+B*MtphaymX(ih); end MT0X=[MT0X T0X]; TphaymXX(i) = MangtphaymX(N); 154 TphaymSS(i) = MangTpphaymS(N); T0Xx(i)=MT0X(N); Tmbb=trapz(XV,TmX); Tmss=trapz(XV,TmS); TPtmXX(i2)=real(Tmbb); XX(i2)=X; id0V(i)=id0; Tmb(i)=real(Tmbb); Tms(i)=real(Tmss); pphayiXX(ih)= real(pphayiX); XXX(ih)=X; tetat0i= teta0; %arctan((sr0-sf0)/D); tetaf0 =acos(cos(tetat0i)-sf0*cos(tetat0i)/(Rf+H))-tetat0i; dT=0.01; kk=tetaf0/dT; M=round(kk); for i3= 1:M teta= i3*dT; tetamV(i3)= teta; %luu lai sf0iteta = (Rf+H)*(cos(teta+tetat0i)-cos(tetaf0- tetat0i))/cos(teta+tetat0i); %pfiteta = k1*H^n1 + k2*(sf0iteta -H)^n2; pfiteta=k1*(sf0iteta)^n1; pfitetaV(i3)= pfiteta; jfteta = (Rf+H)*((tetaf0 - teta)-(1-id)*(sin(tetaf0+teta)- sin(teta + tetat0i))); tfiteta = (mc + mf*pfiteta)*(1-exp(-a*jfteta)); tfitetatphan(i3) = tfiteta*cos(teta) - pfiteta*sin(teta); tfsteta = 4*H*(mc+mf*pfiteta/pi*acot(H/B))*(1-exp(-a*jfteta)); tfstetatphan(i3)= tfsteta*cos(teta); tetatphan(i3)= teta; end Tfbb = 2*B*(Rf+H)*trapz(tetatphan,tfitetatphan); Tfss=(Rf+H)*trapz(tetatphan,tfstetatphan); Tfb(i)=real(Tfbb); Tfs(i)=real(Tfss); tetar0i= teta0; %arctan((sr0-sf0)/D); tetar0 = tetar0i; ddelta =0.001; n= round(tetar0/ddelta); for i4= 1:n deltatphan(i4) = i4*ddelta; delta= i4*ddelta; sr0idelta=((Rr+H)*(cos(tetat0i)-cos(tetaf0+tetat0i))+... D*sin(tetat0i)+(Rr+H)*(cos(delta)- cos(tetat0i)))/cos(delta); jrdelta =( Rr+H)*((tetat0i-delta)-(1-id)*sin(tetat0i)- sin(delta)); pridelta = k1*H^n1 + k2*(sr0idelta-H)^n2; trdelta = (mc+mf*pridelta)*(1-exp(-a*jrdelta)); trdeltatphan(i4)= trdelta*cos(tetat0i-delta) + pridelta*sin(tetat0i-delta); trsdelta= 4*H*(mc+mf*pridelta*acot(H/B)/pi)*(1-exp(- a*jrdelta)); trsdeltatphan(i4)=trsdelta*cos(tetar0i - delta); end Trbb= 2*B*(Rr+H)*trapz(deltatphan,trdeltatphan); Trss= (Rr+H)*trapz(deltatphan,trsdeltatphan); Trb(i)=real(Trbb); Trs(i)=real(Trss); T3(i)= Tmb(i)+Tms(i)+Tfb(i)+ Tfs(i)+Trb(i)+Trs(i); 155 %=========================== TINH T2 =========================== tetat0i= teta0; %arctan((sr0-sf0)/D); tetaf0 =acos(cos(tetat0i)-sf0*cos(tetat0i)/(Rf+H))-tetat0i; jfs= (Rr +H)*sin(tetaf0)*id/(1-id); Tongf=0; dT=0.01; M= round(tetaf0/dT); for m=1:M tetam = tetaf0*(1-m/M); sf0itetam= (Rf + H)*(cos(tetam + teta0) - cos(tetaf0 + ... teta0))/cos(tetam + teta0); sfi= (sf0 + sf0itetam)*cos(teta0); pfitetam= k1*H^n1 + k2*(sfi - H)^n2; PFteta(m)=pfitetam; Tongf = Tongf + c0*((pfitetam*cos(tetam))^c1 *... ((m/M*jfs)^c2 - ((m-1)/M*jfs)^c2)); end sfs= Tongf; idphay= 1- (1-id)/cos(teta0); js= idphay*D/(1-idphay); Tongr=0; %dX=0.1; N= round(D/dX); for n=1:N % CHUA DUNG X= n*D/N; s0iX = sf0+(sr0-sf0)*(X/D); piX = k1*H.^n1 + k2*(s0iX - H).^n2; PIX(n)=piX; Tongr = Tongr + c0*(piX*n*D/N)^c1 *((n*js/N)^c2 - ((n- 1)*js/N)^c2); end srs = sfs + Tongr; sri= (sr0 + srs)*cos(teta0); T2(i)= 2*k1*B*H^(n1+1)/(n1+1) + 2*k1*B*H^n1*(sri - H) + ... 2*k2*B/(n2+2)*(sri-H)^(n2+1); %===================== TINH Cong suat vaf Hieu suat ================ Vt= Vphay ; % m/s - Van toc ly thuyet V= Vt*(1- id) ; % m/s - Van toc thuc te T1 (i) = T3(i); T4(i)= T3(i)/cos(teta0) - W*tan(teta0) - T2(i); P(i)= W/cos(teta0) - T3(i)*tan(teta0); tetati=asin((sri-sfi)/D); z(i)=sri-(T2(i)*(Rr+(hd-Rr)*cos(tetati)-(ld-0.5*D)*sin(tetati))- ... W*(hg*sin(tetati)-D*(0.5- e)*cos(tetati)))/(T2(i)+W*cos(tetati)/... tan(tetati)); E1(i)= T3(i)*Vt/1000; % kW - Cong suat chu dong E2(i)= T2(i)*V/1000 ; % kW - Cong suat chi phi cho luc can E3(i)= (T3(i)*(1/(1-id) - 1/cos(teta0))*V + W*V*tan(teta0))/1000; if T4<0 T4=0; end E4(i)= T4(i)*V/1000; % kW =Cong suat co ich Ed(i)= E4(i)/E1(i)*100; % (%) - Hieu suat lam viec if Ed(i)<0 Ed(i)=0; end T3phay(i)= TphaymXX(i)+TphaymSS(i)+Tfb(i)+ Tfs(i)+Trb(i)+Trs(i); T44= T3phay(i)/cos(teta0) - W*tan(teta0) - T2(i); if T44<0 T44=0; end T4phay(i)=T44; end %=================================================================== Ve_do_thi_Ket_qua_G % Chuong trinh con Ve do thi Thay trong luong W end % for iks = Khao sat 3 phuong an %=================== KET THUC CHUONG TRINH CHINH =============== 156 %==================== CHUONG TRINH CON ========================= function Ve_do_thi_Ket_qua_G %=============================================================== % VE DO THI KET QUA %=============================================================== global id0V T0Xx T3phay T4phay MphayiX MT0X E1 E2 E3 E4 Ed W ... MangS0ix N dX chW mauw ky h1=figure(1); hold on x0=10; y0=340; rong= 290;cao=320; % Vi tri: x0 y0 Rong Cao set(h1,'position',[x0 y0 rong cao]) ; set(h1,'Color','w'); set(gca,'FontSize',8) grid on, box on %figure(1) , hold on k= 1000; % doi ra kN plot(id0V,T0Xx/k,mauw) plot(id0V(1),T0Xx(1)/k,'.') %------------------------ text(id0V(end)+1,T0Xx(end)/k,ky,'fontsize',8); ymax=max(T0Xx)/k; xlim([0 60]); ylim([0 1.2*ymax]) xlabel('Do truot \delta%') ylabel('Luc cang xich T[kN]') title(chW) %title('Quan he giua luc cang xich vaf do truot') %=========================== HINH 02 ============================= h2=figure(2); hold on y0=340; rong= 290;cao=320; x0=10+rong+10; % Vi tri: x0 y0 Rong Cao set(h2,'position',[x0 y0 rong cao]) ; set(h2,'Color','w'); set(gca,'FontSize',8) dy=1; ymax= round(max(T3phay/1000))+dy; if ky=='3' Xlim([0 60]), Ylim([0 ymax]) for i=dy:dy:ymax-dy % Luoi ngang plot([1 59],[i i],'color',[0.8 0.8 0.8]) end for i=10:10:50 % Luoi doc plot([i i],[0.1 ymax],'color',[0.8 0.8 0.8]) end box on set(gca,'XTick',[0:10:60]) set(gca,'YTick',[0:dy:ymax]) box on end %figure(2) , hold on , k= 1000; % doi ra kN plot(id0V,T3phay/k,mauw,'linewidth',1) plot(id0V,T4phay/k,mauw,'linewidth',1) text(id0V(end)+1,T4phay(end)/k,ky,'fontsize',8); text(id0V(end)+1,T3phay(end)/k,ky,'fontsize',8); if ky=='1' text(id0V(end)+3,T4phay(end)/k+0.5,'Pm','fontsize',8); 157 end if ky=='3' text(id0V(end)+3,T3phay(end)/k+0.5,'Pk','fontsize',8); end xlabel('Do truot \delta%') ylabel('Pk,Pm [kN]') title({'Luc can Pk va luc keo co ich Pm',... ['(khi trong luong G= ', num2str(W), 'N)']}) title(chW) %=========================== HINH 03 ============================= h3=figure(3); hold on y0=340; rong= 290;cao=320; x0=10+2*rong+20; % Vi tri: x0 y0 Rong Cao set(h3,'position',[x0 y0 rong cao]) ; set(h3,'Color','w'); set(gca,'FontSize',8) dy=1; ymax= round(1*max(MangS0ix(1,:)))+dy; Xlim([0 160]), if ky=='3' Ylim([0 ymax]) for i=dy:dy:ymax-dy % Luoi ngang plot([3 157],[i i],'color',[0.8 0.8 0.8]) end for i=20:20:140 % Luoi doc plot([i i],[0.05 ymax],'color',[0.8 0.8 0.8]) end set(gca,'XTick',[0:20:160]) set(gca,'YTick',[0:dy:ymax]) box on end %figure(3) , hold on X=[1:N]*dX; Y=MangS0ix(1,:); plot(X,Y,mauw','linewidth',1) text(X(end)+6,Y(end),ky,'fontsize',8); box on title({'Phan bo do lun s_{0i} theo X',... ['(khi trong luong G= ', num2str(W), 'N)']}) title(chW) ylabel('Do lun s_{0i} [cm]') xlabel('Chieu dai tiep xuc X [cm]') %=========================== HINH 04 ============================= h4=figure(4); hold on y0=340; rong= 290;cao=320; x0=10+3*rong+30; % Vi tri: x0 y0 Rong Cao set(h4,'position',[x0 y0 rong cao]) ; set(h4,'Color','w'); set(gca,'FontSize',8) dy=0.2; ymax= round(1.2*max(MphayiX(1,:)))+dy; if ky=='3' Xlim([0 160]), Ylim([0 ymax]) for y= dy:dy: ymax-dy % Luoi ngang plot([3 157],[y y],'color',[0.8 0.8 0.8]) end for i=20:20:140 % Luoi doc 158 plot([i i],[0.02 ymax],'color',[0.8 0.8 0.8]) end set(gca,'XTick',[0:20:160]) set(gca,'YTick',[0:dy:ymax]) box on end %figure(4) , hold on X= [1:N]*dX; Y=MphayiX(1,:); plot(X,Y,mauw,'linewidth',1) text(X(end)+6,Y(end),ky,'fontsize',8); box on title({'Phan bo ap suat tiep xuc p_i theo X',... ['(khi trong luong G ', num2str(W), 'N)']}) title(chW) ylabel('Ap suat p_i [N/cm^2]') xlabel('Chieu dai tiep xuc X [cm]') %=========================== HINH 05 ============================= h5=figure(5); hold on y0=50; rong= 290;cao=320; x0=10+ 0*rong+0; % Vi tri: x0 y0 Rong Cao set(h5,'position',[x0 y0 rong cao]) ; set(h5,'Color','w'); set(gca,'FontSize',8) if ky=='3' T=MT0X(1,:)/1000; ymax= 1.2*max(T); Xlim([0 160]), Ylim([0 ymax]) for i=1:1:13 % Luoi ngang plot([1 159],[i i],'color',[0.8 0.8 0.8]) end for i=20:20:140 % Luoi doc plot([i i],[0.1 ymax-.1],'color',[0.8 0.8 0.8]) end box on end set(gca,'XTick',[0:20:160]) set(gca,'YTick',[0:1:10*ymax]) %figure(5), hold on T= MT0X(1,:)/1000; n=length(T); X= [1:n]*dX; plot(X,T,mauw,'linewidth',1) text(X(end)+2,T(end),ky,'fontsize',8); box on title({chW,' va do truot \delta= 20%'}) ylabel('Luc cang xich [kN]') xlabel('Chieu dai tiep xuc X [cm]') %================ Hinh 06: VE DO THI CONG SUAT ================== h6=figure(6); hold on y0= 50; rong= 290;cao=320; x0=10+1*rong +10 ; % Vi tri: x0 y0 Rong Cao set(h6,'position',[x0 y0 rong cao]) ; set(h6,'Color','w'); set(gca,'FontSize',8) dy=2; ymax= round(1.1*max(E1))+dy; if ky=='3' ylim([0 ymax]) 159 for i=dy:dy:ymax-dy % Luoi ngang plot([1.0 59.5],[i i],'color',[0.8 0.8 0.8]) end for i=10:10:50 % Luoi doc plot([i i],[0.1 ymax],'color',[0.8 0.8 0.8]) end box on , set(gca,'XTick',[0:10:60]) set(gca,'YTick',[0:dy:ymax]) box on end %figure(6) , hold on plot(id0V,E1,mauw,'linewidth',1); plot(id0V,E2,mauw,'linewidth',1); plot(id0V,E3,mauw,'linewidth',1); plot(id0V,E4,mauw,'linewidth',1); if ky=='3' text(id0V(end)+3,E1(end)+1,'E1','fontsize',8); text(20,0.9*max(E4),'E4','fontsize',8); text(id0V(end)+3,E3(end)+1,'E3','fontsize',8); text(id0V(end)+3,E2(end)+1,'E2','fontsize',8); end text(id0V(end)+1,E1(end),ky,'fontsize',8); text(id0V(end)+1,E2(end),ky,'fontsize',8); text(id0V(end)+1,E3(end),ky,'fontsize',8); text(id0V(end)+1,E4(end),ky,'fontsize',8); im=find(E4==max(E4)); idm=id0V(im); plot([idm idm],[0 max(E4)],'--k') plot(idm,0,'.k'); plot(idm,max(E4),'.k') xlabel(' Do truot \delta %') ylabel('E1,E2,E3, E4, [kW]') title(chW) %============= Hinh 07: VE DO THI HIEU SUAT ===================== h7=figure(7); hold on y0= 50; rong= 290;cao=320; x0=10+ 2*rong +20 ; % Vi tri: x0 y0 Rong Cao set(h7,'position',[x0 y0 rong cao]) ; set(h7,'Color','w'); set(gca,'FontSize',8) if ky=='3' for i=10:10:90 % Luoi ngang plot([1.0 59.5],[i i],'color',[0.8 0.8 0.8]) end for i=10:10:50 % Luoi doc plot([i i],[1 99],'color',[0.8 0.8 0.8]) end box on set(gca,'XTick',[0:10:60]) set(gca,'YTick',[0:10:100]) end %figure(6) plot(id0V,Ed,mauw','linewidth',1) % Hieu suat text(id0V(end)+1,Ed(end),ky,'fontsize',8); box on %title('DO THI HIEU SUAT') xlabel(' Do truot \delta %') ylabel('Hieu suat keo \eta_k %') title(chW) % ================ KET THUC CHUONG TRINH CON ================
File đính kèm:
- luan_an_nghien_cuu_tinh_nang_keo_bam_cua_he_thong_di_dong_xi.pdf