Tóm tắt Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến tính ổn định hướng chuyển động trên đất dốc của liên hợp máy kéo xích cao su

 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT 
 VIỆN CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH 
------------------------- 
PHẠM THỊ THU HẰNG 
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ 
 ĐẾN TÍNH ỔN ĐỊNH HƯỚNG CHUYỂN ĐỘNG TRÊN ĐẤT 
 DỐC CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO XÍCH CAO SU 
TẮT TÓM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ 
Mã số: 62.52.01.03 
HÀ NỘI – 2017 
Công trình được hoàn thành tại: 
 VIỆN CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH 
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Quế 
 PGS.TS. Lê Trung Dũng 
 Phản biện 1: PGS.TS. Bùi Hải Triều 
 Phản biện 2: GS.TS. Chu Văn Đạt 
Phản biện 3: TS. Đậu Thế Nhu 
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện 
Họp tại: VIỆN CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH 
 Vào hồi.. giờ  ngày . tháng . Năm 2017 
Có thể tìm hiểu luận án tại : 
1. Thư viện Quốc gia Việt Nam 
2. Thư viện Viện cơ điện NN và Công nghệ STH 
 CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 
ĐÃ CÔNG BỐ 
1. Phạm Thị Thu Hằng, Nguyễn Ngọc Quế, Lê Trung Dũng (2015), “Xây dựng 
mô hình tính toán lý thuyết khảo sát động lực học của máy kéo xích cao 
su liên hợp với máy phay khi làm việc trên đất dốc (phần 1)”, Tạp chí Cơ 
khí Việt Nam, Tổng hội Cơ khí Việt Nam,( só đặc biệt tháng 04/2015), 
trang 55-59. 
2. Phạm Thị Thu Hằng, Lê Trung Dũng, Nguyễn Ngọc Quế (2016), “Xây 
dựng mô hình lý thuyết xác định khả năng làm việc của máy kéo xích cao 
su liên hợp với máy phay khi làm việc trên đất dốc (phần 2)”, Tạp chí Cơ 
khí Việt Nam, Tổng hội Cơ khí Việt Nam,( só đặc biệt tháng 09/2016), 
trang 195-200. 
3. Phạm Thị Thu Hằng, Lê Trung Dũng, Nguyễn Ngọc Quế (2016), “Động 
học và động lực học làm việc của phay đất”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, 
Tổng hội Cơ khí Việt Nam,( só đặc biệt tháng 09/2016), trang 326-331. 
MỞ ĐẦU 
 Những năm gần đây Đảng và Nhà nước ta rất quan tâm đến đời sống của 
bà con vùng trung du và miền núi, vì đất đai đồi dốc, máy móc nhập khẩu chưa 
đáp ứng được yêu cầu của người dân do đó đa số bà con còn nối canh tác thủ 
công, cho nên đời sống bà con còn thấp. Do vậy để đáp ứng yêu cầu cơ giới hóa 
vùng đất dốc một mặt nâng cao kinh tế, hiệu quả, tiết kiệm nhiên liệu và an toàn 
cho người lao động mặt khác giá thành chế tạo rẻ phù hợp hơn cho người lao 
động Việt Nam. 
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn trên, đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của 
một số thông số đến tính ổn định hướng chuyển động trên đất dốc của liên hợp 
máy kéo xích cao su” là rất cần thiết cho cơ giới hóa đất đồi dốc ở nước ta và là 
một hướng nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao. 
Mục tiêu của luận án : nghiên cứu động lực học chuyển động của liên hợp máy 
kéo xích cao su làm việc trên đất dốc, làm cơ sở khảo sát ảnh hưởng của một số 
thông số kết cấu và sử dụng đến quỹ đạo chuyển động và chất lượng làm việc 
của liên hợp máy (LHM) trong điều kiện sản xuất nông lâm nghiệp. 
Nhiệm vụ của luận án: Nhiệm vụ của đề tài là nghiên cứu xây dựng mô hình 
động lực học quá trình chuyển động của LHM, có tính đến đặc tính động cơ, 
đường truyền lực và quan hệ phay- đất đến máy nông nghiệp. Mô hình có thể 
được mô phỏng bằng toán học và giải trên phần mềm hiện đại của máy tính, 
nhằm tăng khả năng khảo sát nhiều phương án, rút ngắn thời gian cũng như chi 
phí nghiên cứu. 
Do quan hệ đất máy (xích- đất, phay-đất) là quan hệ rất phức tạp nó phụ 
thuộc vào rất nhiều các yếu tố ngẫu nhiên vì vậy luận án cần phải nghiên cứu 
thực nghiệm để xác định các thông số đầu vào cho mô hình nghiên cứu lý thuyết, 
đồng thời xác định quỹ đạo chuyển động của LHM để khẳng định độ tin cậy của 
mô hình toán đã thiết lập. 
Những đóng góp mới của đề tài luận án 
 Mô hình được xây dựng trong luận án đã mô tả khá đầy đủ tính chất 
chuyển động của LHM khi làm việc trên đất dốc. Trong mô hình đã tích hợp 
tương tác giữa động cơ, hệ thống truyền lực, dải xích, đất và máy nông nghiệp. 
 Luận án đã tiến hành nghiên cứu đặc trưng làm việc của phay đất, tương 
tác giữa phay và đất, máy công tác với máy kéo xích thông qua hàm mô men lực 
cản của phay cũng như hàm lực đẩy của phay, ngoài ra luận án đã phân tích được 
chất lương làm việc của phay và công suất làm việc của phay phụ thuộc chỉ số 
động học λ, từ đó tìm ra giới hạn nhỏ nhất λ để đất đạt yêu cầu. 
Trong luận án đã sử dụng phần mềm mô phỏng, có thể khảo sát linh hoạt 
các phương án kết cấu, thông số sử dụng của LHM. Độ tin cậy và chính xác của 
mô hình đã được đánh giá thông qua thực nghiệm đối chứng. 
Đề xuất phương pháp thực nghiệm xác định hàm mô men cản cũng như 
hàm lực đẩy của phay nhờ khung đo lực kéo được thiết kế chuyên dụng cho máy 
kéo MTZ-80, loadcell đo lực đẩy, cảm biến đo áp suất Huba control 511 và cảm 
biến đó lưu lượng Lake R-6HD-50FAW (Mỹ) có độ chính xác cao. 
Ứng dụng phương pháp thực nghiệm xác định quỹ đạo chuyển động của 
LHM bằng Camera tốc độ cao (FASTCAM SA1.1 675K-C1), khá chính xác và 
phù hợp với vận tốc chuyển động nhỏ của LHM khi làm việc trên đất dốc. 
CHƯƠNG 1 
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 
Trên cơ sở phân tích tình hình tổng quan về đất dốc, tổng quan về cơ giới hóa 
làm đất nông lâm nghiệp, tình hình nghiên cứu chế tạo máy kéo ở trong nước, các 
loại máy kéo xích dùng trong đồi dốc trong nước và quốc tế, cũng như tổng quan 
động học và chế độ làm việc của máy phay, có thể rút ra những nhận xét sau: 
- Sự ổn định hướng khi làm việc của máy kéo khi kết hợp với máy công tác được 
nhiều công trình nghiên cứu nhưng tất cả các công trình nghiên cứu ở trong và 
ngoài nước đều chưa có đề tài nào nghiên cứu sâu về sự ổn định hướng của máy 
kéo xích cao su cỡ nhỏ liên kết với may phay khi làm việc trên đất dốc ngang. 
- Lực đẩy của phay tác động vào máy kéo có ảnh hưởng lớn đến khả năng ổn 
định hướng và giảm tiêu hao công suất của máy. Theo Jun SaKai (1983) ông đã 
đề xuất công thức tính lực đẩy và lực nâng của phay, các giá trị lực này phụ 
thuộc vào hệ số lực cản của đất, công suất trục phay, bán kính trống phay. 
- Sự ổn định hướng của máy kéo và máy công tác là một yêu cầu cần thiết nó 
giúp đi đúng hướng mà người lái mong muốn, không ảnh hưởng đến cây 
trồng xung quanh, tiêu hao nhiên liệu ít, chất lượng làm việc ổn định, giảm 
căng thẳng cho người lái.Sự ổn định hướng phụ thuộc vào các thông số kết 
cấu và điều kiện sử dụng. 
- Đất trồng trên vùng trung du miền núi phía Bắc có độ dốc trên 10o, thành phần 
chủ yếu là sét do đó việc làm đất bằng biện pháp cơ giới mang lại năng suất và 
hiệu quả cao hơn, nhưng độ dốc hiện trường làm giảm khả năng ổn định ngang, 
gây khó khăn trong việc sản xuất. 
2 1 
- Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn trong cơ giới hóa khâu làm đất và những tồn tại trong 
nghiên cứu ổn định ngang của máy kéo trên đất dốc, nội dung đề tài đặt ra nghiên cứu 
ảnh hưởng của một số thông số đến khả năng làm việc trên đất dốc của liên hợp máy 
kéo xích cao su trong đó nghiên cứu khả năng ổn định hướng là chủ yếu; đề tài có sử 
dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, kết hợp kiểm chứng bằng thực nghiệm. 
CHƯƠNG 2 
CƠ SỞ LÝ THUYẾT SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA MÁY PHAY 
VÀ ĐẤT KHI LIÊN HỢP VỚI MÁY KÉO 
2.1 Lực của đất tác dụng vào phay 
2.1.1 Chỉ số động học λ 
Chỉ số động học λ ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu nông học của đất. Cụ 
thể nếu λ<1 thì phay vừa quay vừa trượt do đó đất chưa bị cắt, nếu λ=1 thì vận 
tốc của phay và vận tốc của máy bằng nhau do đó đất cũng không bị cắt, chỉ khi 
λ>1 thì đất mới bắt đầu bị cắt vì vận tốc phay lớn hơn vận tốc máy (hình 2.1). 
;
m
p
bsbs V
V
r
R



(2.1) 
Hình 2.1: Quỹ đạo chuyển động của một điểm trên lưỡi cắt khi phay quay với 
chỉ số động học λ1 
 Khi λ >1 có thể mô tả quỹ đạo chuyển động của lưỡi cắt hình 2.2, trong 
đó hδ- chiều cao sót của đất và zlv - số lưỡi cắt làm việc đồng thời. 
 Hình 2.2: Mô tả thông số động học của phay 
Theo Kopшун B.H (2005) ông đã đưa ra công thức tính λ như sau: 
)1arccos(sin.
)1arccos(.
R
h
z
R
h
z
lv
lv

 

 trong đó: 0 hδ ch (với hc R ) (2.2) 
Để đảm bảo khả năng nông học của đất khi phay thì chiều cao sót tối 
thiểu phải bằng chiều sâu phay (hδ=hc). Vậy giá trị nhỏ nhất của λ là: 
)1arccos(sin.
)1arccos(.
min
R
h
z
R
h
z
c
lv
c
lv

 (2.3) 
2.1.2 Chiều dài cung cắt S 
 Hình 2.3. Động học quá trình cắt đất của phay 
 Chiều dài cung cắt S do quỹ đạo của lưỡi cắt đất tạo ra được tính như sau:\ 

dkDS 
1
0
22 )sin1()1
1
(
 (2.4) 
Trong đó :
2
2
2
2
)1
1
(
4
)1(
4


k
k
k
 ; φ1= )21arccos(
2
11 kt 
 
2.1.3. Xác định lực và mô men cản của phay 
Lực cắt tổng P là lực tổng hợp gồm hai thành phần là lực pháp tuyến Fn và 
lực tiếp tuyến Ft. Khi biểu diễn lực P lên hai phương đứng oz là P1z và phương 
ngang ox là P1x (hình 2.4): 
 Lực tác dụng tổng lên trống phay theo hai phương ox và oz là: 
 )).cos(F-.cos(F Zlv knkt1   xP (2.5) 
  zP 1 Zlv(Fnsin(φk+ζ)+Ftsinφk)) (2.6) 
2 R 
hc 
1 
1 
1  
3 
hc 
 S 
T 
 R 
Vm 
 x 
 z 
ω 
lưỡi cắt 1 
lưỡi cắt 2 
C 
 C’
φ 
4 
 Hình 2.4. Các lực tác dụng lên lưỡi phay 
 Mô men cản và công suất của phay là: 
 RSbzRFM plvtcp )(. 1  (2.7) 
pplvptpcpp RSbzRFMN  .])[(...
22
1  (2.8) 
2.2. Phân tích động học va động lực học cơ cấu treo của máy phay 
2.2.1 Sơ bộ kết cấu, mô hình tính toán và các giai đoạn làm việc 
- Sơ bộ kết cấu của cơ cấu treo hình 2.5. 
Hình 2.5: máy phay liên kết với máy kéo nhờ cơ cấu bốn khâu bản lề 
 Các nội lực chính tác động vào phay là phản lực tựa tại các khớp bản lề 
(hình vẽ 2.6): 
Hình 2.6: Sơ đồ cân bằng lực và mô men của cơ cấu treo 
Tách các khâu tại các khớp sau đó đặt các phản lực liên kết vào các khớp 
vừa tách như hình 2.6. Cân bằng lực và mô men tại các khâu, biến đổi cuối cùng 
ta được hệ các phương trình mô tả lực tác động tại cơ cấu treo: 
R41X – R13x = 0 
R41Z – R13Z = 0 
R42x + R32x = 0 
R42z + R32z = 0 (2.9) 
R13x + R23x +PΣ1x =0 
R13z + R23z +PΣ1z +Gp=0 
R13z .ltsinρ2+R13x .ltcosρ2 =0 
R32x .ldsinρ1+R32z.ldcosρ1 =0 
R32X .b1+PΣ1x .(b1 +b2) +(Gp-P1z)e-R23z.c=0 
2.2.2 Lực máy phay tác dụng lên cơ cấu treo khi LHM làm việc trên đất dốc 
Hình 2.7 Sơ đồ tính giá trị lực Pm 
 Lực đẩy tổng  xP1 phụ thuộc vào rất nhiều thông số như tính chất đất, chiều sâu 
 Lực Pm: 2 241 42 41 422 os( )mP R R R R c  (2.10) 
Pm 
 A 
 B 
 M 
R41x 
R41z 
R42z 
R42x 



0T
1c
2c 1
a
( )  
 x 
 z O A 
D 
 B 
C 
 Pm 
y 
A 
 D 
B1
B2 
 C2 
 C1 
 R41x 
 Pm x 
5 6 
 R42x 
 R42z 
 z 
 x 
o 
 (1) 
 (2) 
 (3) 
(4) 
 R41z R41x 
 R 31z 
R31x 
 R32x 
 R32z 
 R13z 
 R13x 
 R23x 
 R23z 
 b1
 b2 
A 
 B 
 C 
 D 
 J 
c 
 lt 
 ld 
Gp 
hp e 
PΣ1z 
PΣ1x 
 R 
 hc 
 C 
C’ D 
 
 Vm 
P1x 
P1z 
P 
Fn 
Ft 
 φk 
Z 
 X 
γ 
ζ 
φ 
2.3 Ảnh hưởng lực đẩy của máy phay lên máy kéo khi LHM làm việc trên 
đất dốc ngang 
a) Xét trường hợp phay lắp cân 
Hình 2.8 Các lực tác dụng của phay lên máy kéo khi phay lắp đối xứng và 
LHM làm việc trên đất dốc β (góc xoay ψ=0) 
Khi đó lực đẩy của phay 
xP 1 và lực nâng của phay zP 1 tác dụng thông 
qua cơ cấu treo đến máy kéo là Pmcosγ, lực này sinh ra mô men quay Mx-p làm 
xoay LHM xuống chân dốc. 
 cosd.P =M mp-x  (2.11) 
b) Xét trường hợp phay lắp lệch 
 Xét trường hợp khi phay lắp lệch (hình 2.9), lực đẩy phay qua cơ cấu treo 
tác dụng lên máy kéo (Pmcosγ), lực này làm xoay máy kéo với mô men xoay 
Mm-p ảnh hưởng đến ổn định hướng chuyển động của máy kéo . 
Hinh 2.9. Các lực tác dụng của phay lên máy kéo khi phay lắp lệch và LHM 
làm việc trên đất dốc β (góc xoay ψ=0) 
+ Nếu khoảng lệch tâm a>d khi lắp phay lệch phía dưới dốc thì: 
 ) .cos(P d).-a( =M mp-x  (2.12) 
+ Nếu khoảng lệch tâm a<d khi lắp phay lệch phía dưới dốc và khi lắp 
phay lệch lên phía trên dốc thì: 
 .cosP a. =M mp-x  (2.13) 
Do vậy nếu lắp phay lệch xuống phía dưới dốc thì sẽ làm tăng ổn định 
hướng hơn khi lắp trên dốc. 
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 
1. Đã xây dựng được công thức tính mô men cản phay Mcp, mô men cản 
phay phụ thuộc rất nhiều thông số bao gồm các thông số kết cấu (số lưỡi cắt 
đồng thời cắt đất zlv, bán kính trống phay R, chiều dài lưỡi cắt bp), các thông số 
sử dụng (vận tốc máy Vm, vận tốc quay của trống phay Vp, và chỉ số động học λ) 
và tính chât cơ lý của đất (ứng suất pháp của đất σ, ứng suất tiếp của đất τ, hệ số 
ma sát giữa lưỡi cắt và đất). 
2. Lực của đất tác động vào máy phay gồm hai thành phần chính là lực 
đẩy theo phương ox là PΣ1x và lực nâng máy phay khỏi mặt đất theo phương 
thẳng đứng oz là PΣ1z. Thành phần lực cản PΣ1x phụ thuộc hc, số lưỡi cắt đồng 
thời zlv, chỉ số động học λ. Cụ thể tại vùng trung du miền núi phía Bắc nếu phay 
sâu hc=10cm, λ=3, zlv=4, thì lực đẩy phay khoảng PΣ1x=900N, nếu hc=20cm thì 
lực đẩy phay khoảng PΣ1x=1100N 
3. Kết cấu của hệ thống treo ảnh hưởng đến lực đẩy của máy phay lên 
máy kéo. Quan hệ đó được xác định bằng hệ phương trình 2.9, từ đó phân tích 
lực và mô men tác dụng giữa máy công tác và máy kéo, xác định được điểm đặt, 
phương chiều và trị số của lực tác dụng từ máy phay qua cơ cấu treo tác động 
vào máy kéo theo phương trình 2.10. 
 4. Khi LHM làm việc trên đất dốc ngang β, khi phay lắp cân thì lực đẩy và 
lực nâng phay thông qua cơ cấu treo tác dụng vào máy kéo một lực Pmcosγ sinh 
ra mô men xoay Mx-p nhỏ làm giảm tính ổn định hướng chuyển động của LHM 
(LHM chuyển động chậm về phía chân dốc). Còn nếu lắp phay lệch phía dưới 
dốc thì sẽ làm tăng ổn định hướng hơn khi lắp trên dốc vì mô men xoay do thành 
phần lực Pmcosγ sinh ra sẽ làm cho LHM quay lên dốc. Ngược lại khi lắp phay 
lệch về phía trên dốc thì mô men xoay do thành phần Pmcosγ sinh ra sẽ làm cho 
LHM quay xuống dưới dốc, dẫn đến LHM xoay xuống dốc nhanh hơn gây mất 
ổn định hướng chuyển động (khi người lái không tác động điều khiển). 
x
 y 
Mcp 
L
p
β 
Pm cosγ 
Gpsinβsinψ 
G
p
si
n
β
co
sψ
 Yt 
 Yd 
 Y
 Pft 
 Pfd 
 Pf 
 c 
 d 
 ey 
Gsinβsinψ 
x
 y 
β 
 Mcp 
L
p
Pm cosγ 
Gpsinβsinψ 
G
p
si
n
β
co
sψ
 Yt 
 Yd 
 Y
 Pft 
 Pfd
 Pf 
 c 
 d 
 ey 
Gsinβsinψ 
a 
7 8 
CHƯƠNG 3 
MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA LHM KHI LÀM VIỆC TRÊN ĐẤT 
ĐỒI DỐC 
3.1. Xây dựng mô hình toán khảo sát khả năng làm việc trên đất dốc của LHM 
3.1.1. Xây dựng mô hình 
 Các giả thiết: 
- Do khảo sát LHM khi làm việc với chiều sâu phay cố định, bỏ qua vận tốc xoay 
quanh ox, oy và dịch chuyển của tọa độ trọng tâm theo oz. 
- Tọa độ trọng tâm và vị trí treo máy phay được cho là nằm trong mặt phẳng 
thẳng đứng đối xứng chứa đường tâm dọc của máy kéo; 
- Máy kéo chuyển động ổn định và bỏ qua các tải trọng động vì máy kéo nông 
nghiệp thường chuyển động với vận tốc thấp; 
- Tính chất cơ lý của đất là đồng nhất, góc dốc ngang là hằng số; 
- Lực đẩy của phay nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc của máy kéo và nghiêng 
với phương ngang một góc cố định  ; 
-Trong mặt phẳng thẳng đứng: cơ cấu treo làm việc ở thế bơi. 
- Các khớp liên kết của cơ cấu treo là các khớp bản lề, do đó trong mặt phẳng 
n ...  Lm, D, b, ihtdd, ηmk, ηp, ip, zlv, 
ic, μ,τ,σ, hc, β, fcl, Jo , Me=f(ne), δ=f(Pk). 
 t=0 (ψ=0)
 Tính Mcp, Mk, Me, λ, 
zx PP 1,1  Pm, vm, vp 
 Sgh -khoảng giới hạn di 
chuyển theo phương ox; 
to – giới hạn thời gian. 
 t < to or X=Sgh 
 t =to or X=Sgh 
KẾT QUẢ 
(X(t),Y(t), ψ(t) 
15 
Hình 3.9: Quỹ đạo chuyển động của LHM B2010 lắp máy phay L1501 Khi làm 
việc trên đất dốc ngang 
Hình 3.10: Quan hệ giữa góc xoay thân máy  khi di chuyển quãng đường OX[m] 
Hình 3.11: Quan hệ giữa vx và vy của LHM Khi làm việc trên đất dốc ngang

 Qua các đồ thị cho thấy khi LHM đi quãng đường dọc theo phương OX là 
10m thì LHM dịch chuyển xuống 0,16m theo phương ngang Y và xoay nghiêng một 
góc ψ=2,8o, LHM đi quãng đường dọc theo phương OX là 20m (tăng 10m) thì LHM 
dịch chuyển xuống 1,36m (tăng 1,2m) theo phương ngang Y và xoay nghiêng một 
góc ψ=12o khi LHM đi được 25m (tăng 5m) theo phương OX thì nó dịch ngang theo 
phương OY một đoạn là 2,75m (tăng 1,39m) và xoay nghiêng một góc ψ=19,5o. Vậy 
khi LHM làm việc trên đất dốc thì thân máy bị xoay theo phương ngang đi dần về 
phía dưới dốc, thời gian làm việc càng dài thì góc xoay thân máy càng lớn, khoảng 
dịch chuyển dọc X tăng chậm dần và khoảng dịch chuyển ngang Y tăng nhanh dần. 
3.4.2 Ảnh hưởng của độ dốc  đến lệch ngang
Khảo sát quỹ đạo chuyển động của LHM khi làm việc với độ dốc 
=8o,12o,15o và giữ nguyên các thông số như khảo sát trên được đồ thị hình 3.12: 
Hình 3.12: Ảnh hưởng của độ dốc  đến quỹ đạo chuyển động của LHM theo 
phương dọc ox=20m 
 Qua khảo sát, thay đổi độ dốc  khoảng dịch chuyển theo phương Y và 
góc xoay thân máy  cũng thay đổi. Cụ thể khoảng dịch chuyển theo phương Y 
và góc xoay thân máy  tỷ lệ thuận với độ dốc . 
3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của lắp phay đến lệch ngang 
Hình 3.13: Kết quả mô phỏng tính chất động học của LHM B2010 khi lắp máy 
phay lệch tâm 10 cm sang trái và phải với chiều sâu phay hc=10cm. 
 Qua mô phỏng khi lắp phay lệch trái (lệch dưới dốc) thì độ ổn định của LHM 
tăng và ngược lại khi lắp phay lệch phải (lệch trên dốc) thì độ ổn định của LHM 
giảm. Khoảng tăng giảm nhiều hay ít phụ thuộc chủ yếu vào khoảng lệch tâm a. 
3.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của vận tốc LHM đến lệch ngang
Hình 3.14: Kết quả mô phỏng tính chất động học của LHM khi thay đổi vận tốc 
1. Vxo=1km/h 2. Vxo=1.5km/h 3. Vxo=3km/h 
thanh treo phay với trục ox; hp- chiều cao trọng tâm phay đến mặt đất. 
 Vx 
Vy 
17 

O
18 
 Kết quả khảo sát khi thay đổi vận tốc đến khả năng ổn định của LHM là khác 
nhau, khi vận tốc nhỏ thì khoảng lệch ngang Y tăng và khi vận tốc tăng thì 
khoảng lệch ngang Y giảm. Cụ thể, với quãng đường X=20m vận tốc Vxo=1km/h 
xét thì khoảng lệch ngang Y là 3,36m; khi Vxo=1.5km/h thì khoảng lệch ngang Y 
là 1,36m, và khi Vxo=3km/h thì khoảng lệch ngang Y là 0,33m và khi Vxo=5km/h 
thì khoảng lệch ngang Y là 0,12m . 
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 
 1. Khi góc dốc nhỏ (10-25o) và máy kéo đủ bám thì máy kéo chỉ chuyển 
động lệch xuống dưới dốc do biến dạng ngang theo phương OY gây ra. 
 2. Khi tăng chiều sâu phay hc (phay sâu hơn) thì khả năng chống trượt 
ngang và chống xoay tốt hơn, đồng thời tăng lực đẩy phay do đó sẽ tăng khả 
năng ổn định hướng chuyển động của LHM. 
 3. Nếu vận tốc di chuyển của máy kéo Vm tăng thì khả năng ổn định hướng 
chuyển động của LHM tăng, xong chỉ số động học λ lại giảm ảnh hưởng đến yêu 
cầu chất lượng nông học. Do vậy để vừa đảm bảo tính ổn định hướng và cả yêu 
cầu nông học thường nên chọn chỉ số động học λ trong khoảng 3-5 là phù hợp 
nhất. 
 4. Nếu lắp phay lệch xuống phía dưới dốc thì độ ổn định hướng tốt hơn khi 
lắp cân, còn nếu lắp phay lệch phía trên dốc thì độ ổn định hướng là kém nhất, do 
khi lắp phay lệch phía trên dốc lực Pmcosγ và Gpsinβsinψ sẽ sinh ra mô men xoay 
làm cho LHM quay xuống dốc nhanh hơn và ngược lại khi lắp phay lệch về phía 
dưới dốc. 
 5. Qua kết quả khảo sát cho thấy khi LHM làm việc trên đất dốc ngang β, 
nếu gốc dốc β tăng thì khoảng dịch chuyển theo phương ngang Y và góc xoay 
thân máy ψ cũng tăng dẫn đến độ ổn định hướng của LHM giảm. Để tăng khả 
năng ổn định hướng chuyển động khi phay trên dốc ngang, cơ cấu treo máy kéo 
cần được thiết kế với hệ thống dịch chuyển điểm treo tự động bằng xi lanh lực 
để dịch chuyển máy phay ngược xuống phía dưới dốc tỷ lệ theo góc gốc β. 
Chương 4 
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 
4.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm 
Mục đích nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định: các tham số đầu vào 
của mô hình tính toán (ứng suất tiếp τ và ứng suất cắt σ và tỷ số truyền từ động 
cơ đến mô tơ thủy lực, xác định đặc tính động cơ), chỉ số động học λ ảnh hưởng 
rất lớn đến lực đẩy phay và chất lượng làm đất và nghiên cứu thực nghiệm còn 
nhằm kiểm chứng mức độ tin cậy của mô hình tính toán quỹ đạo chuyển động 
của LHM ở chương 3 lý thuyết và cũng đồng thời kiểm chứng biện pháp nâng 
cao độ ổn định hướng của LHM khi làm việc trên đất dốc ngang. 
4.2 Thí nghiệm đo lực đẩy và mô men cản phay 
4.2.1 Mô hình và sơ đồ bố trí các thiết bị đo 
Hình 4.1 .Mô hình và sơ đồ bố trí các thiết bị đo 
1.Động cơ máy kéo;2.bộ chia công suất; 3. sensor đo tốc độ quay của động cơ; 
4.hộp số; 5. bơm thủy lực; 6.hộp phân phối; 7. đầu nối nhanh; 8. cảm biến đo 
lưu lượng và áp suất dầu; 9. cảm biến đo số vòng quay của mô tơ thủy lực đến 
máy phay.10. cầu chủ động.11 loadcell đo lực đẩy; 12.hộp giảm tốc máy phay; 
4.2.2 Kết quả đo lực đẩy 
 Qua thí nghiệm cho thấy, lực đẩy của phay phụ thuộc vào mô men cản 
phay, khi lực đẩy tăng thì mô men cản phay cũng tăng theo và ngược lại, do vậy 
khẳng định mô hình lý thuyết ở chươnng 2 là đúng. Vì khi lực đẩy tăng thì lực 
cắt cũng tăng dẫn đến mô men truyền đến phay cũng tăng theo. 
 Hình 4.2: Đặc tính lực đẩy phụ thuộc vào mô men cản phay Mp (hc=10;7cm) 
Hình 4.3: Đặc tính lực đẩy phụ thuộc vào chỉ số động học λ (hc=10;7cm) 
 Thực nghiệm đã cho thấy khi chỉ số động học λ tăng thì lực đẩy tổng 
xP 1 giảm. Do khi chỉ số động học λ tăng tức là vận tốc Vp tăng, lên diện tích cắt 
19 20 
 Máy phay TN 
 8 6 4 5
9 3 
 2 1 
10 
Khung máy kéo 
11 
 9 7 
12 
đất và chiều dài cung tiếp xúc của một lưỡi cắt giảm dẫn đến lực cắt giảm do vậy 
lực đẩy tổng xP 1 theo phương ox giảm. 
4.2.3 So sánh kết quả thí nghiệm với lý thuyết tính toán ở chương 2 
Sau khi đã đo được số liệu lực tổng PΣ1x đưa về hồi quy và so sánh với 
mô phỏng tính toán được kết quả như hình 4.4 và 4.5: 
 Hình 4.4 So sánh kết quả mô phỏng tính toán và thực nghiệm (khi hc=10cm) 
Hình 4.5 So sánh kết quả mô phỏng tính toán và thực nghiệm (hc=7cm) 
- Lực đẩy PΣ1x phụ thuộc vào rất nhiều các thông số như tính chất đất, chiều sâu 
phay, kết cấu trống phay, cấu tạo lưỡi cắt... và chỉ số động học λ, theo thực 
nghiệm do trong quá trình phay có hiện tượng trượt, tính chất đất không đồng 
nhất... (giá trị trượt nhiều hay ít phụ thuộc vào đất phay và chỉ số động học λ) lên 
giữa lý thuyết và thực nghiệm có sự chênh lệch. Cụ thể khi chỉ số động học λ 
nhỏ thì giữa lý thuyết và thực nghiệm về kết quả lực đẩy tổng tương đối giống 
nhau nhưng khi λ tăng thì hiện tượng trượt xẩy ra và λ càng lớn thì trượt càng 
nhiều dẫn đễn sai số giữa lý thuyết và thực nghiệm càng lớn. Vì trong lý thuyết 
tính toán bỏ qua trượt do đó kết quả có sự sai số với thực nghiệm. 
4.3 Thí nghiệm đo quỹ đạo chuyển động của LHM khi làm việc trên dất dốc. 
4.3.1 Mô hình thí nghiệm 
 Trên hình 4.6 giới thiệu về mô hình và sơ đồ lắp các thiết bị đo: 
Hình 4.6 .Mô hình và sơ đồ bố trí các thiết bị đo 
1- Động cơ ; 2- sensor đo số vòng quay động cơ; 3- côn ly hợp; 4- Hộp số; 5- 
bơm thủy lực; 6- hộp phân phối; 7- đầu nối nhanh; 8-cảm biến đo lưu lượng và 
áp suất dầu; 9-cảm biến đo số vòng quay của mô tơ thủy lực đến máy phay; 10- 
hộp số máy phay; 11- bánh sao; 12- camera tốc độ cao. 
4. 3.2 Kết quả đo quỹ đạo chuyển động của LHM 
* Quỹ đạo chuyển động của phay khi chạy không tải 
 Hình 4.7. kết quả đo quỹ đạo chuyển động của LHM khi chạy không tải 
* Quỹ đạo chuyển động của LHM khi lắp cân 
 Hình 4.8. kết quả đo quỹ đạo chuyển động của LHM khi lắp phay cân 
* Quỹ đạo chuyển động của LHM khi lắp phay lệch trái 
 Hình 4.9. kết quả đo quỹ đạo chuyển động của LHM khi lắp phay lệch trái 
* Quỹ đạo chuyển động của LHM khi lắp phay lệch phải 
22 
23 
 8 
 5 
 6 Mbs 
 Pk Pf 
 V 
G 
 7 
 4 
 3 
 2 
 1 
Ne 
 Me 
nLH 
 MC 
11 
 Máy phay TN 
 P1x P1z 
 9 
 hc 
nbs 
Pm 
 A 
D 
B 
10 
21 
 Hình 4.10. kết quả đo quỹ đạo chuyển động của LHM khi lắp phay lệch phải 
- Để LHM chuyển động ổn định nhất khi làm việc trên đất dốc (độ dốc β không 
đổi) thì nên lắp phay lệch trái ( về phía dưới dốc) khi đó người lái tác dụng vào 
cơ cấu lái ít nhất trong khoảng thời gian làm việc như nhau, còn ngược lại khi lắp 
lệch về phía phải thì người lái lại phải tác dụng vào cơ cấu lái nhiều nhất trong 
cùng khoảng thời gian làm việc. 
4.3.3 So sánh kết quả thực nghiệm với mô hình tính toán quỹ đạo của LHM 
B2010B và máy phay L1501 khi làm việc trên đất dốc ngang 
 a) Khi LHM làm việc không tải 
Đồ thị so sánh khoảng lệch ngang Y của LHM làm việc trên chiều dài 
ox=18,5m, chiều sâu phay hc=10cm, vận tốc vx=0,74km/h : 
Hình 4.11 : So sánh phụ thuộc của độ dịch ngang đến quỹ đạo chuyển động của 
LHM khi chạy không tải 
b) Khi lắp phay cân hai bên 
Đồ thị so sánh khoảng lệch ngang Y của LHM làm việc trên chiều dài 
ox=18m, chiều sâu phay hc=10cm, vận tốc trung bình vx=0,76 km/h. 
Hình 4.12: so sánh phụ thuộc của độ dịch ngang đến quỹ đạo chuyển động của 
LHM khi lắp phay cân 
c) Khi lắp phay lệch trái 
Đồ thị so sánh khoảng lệch ngang Y của LHM làm việc trên chiều dài 
ox=18,5m, chiều sâu phay hc=10cm, vận tốc vx=0,65km/h tính và thực nghiệm 
khi lắp phay lệch trái: 
Hình 4.13 : so sánh phụ thuộc của độ dịch ngang đến quỹ đạo chuyển động của 
LHM khi lắp phay lệch trái 
d) Khi lắp phay lệch phải 
Đồ thị so sánh khoảng lệch ngang Y của LHM làm việc trên chiều dài 
ox=18,2m, chiều sâu phay hc=10cm, vận tốc vx=0.76km/h : 
Hình 4.14 : so sánh phụ thuộc của độ dịch ngang đến quỹ đạo chuyển động của 
LHM khi lắp phay lệch phải 
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 
 1. Xây dựng được mô hình thực nghiệm xác định hàm mô men cản cũng 
như hàm lực đẩy của phay tác dụng lên máy thông qua khung đo lực kéo được 
23 
 Quỹ đạo chuyển động của LHM khi chạy không tải 
24 
 Quỹ đạo chuyển động của LHM khi lắp phay cân hai bên
 Quỹ đạo chuyển động của LHM khi lắp phay lệch dưới dốc 
 Quỹ đạo chuyển động của LHM khi lắp phay lệch trên dốc 
thiết kế chuyên dụng cho máy kéo MTZ-80. 
2. Ứng dụng phương pháp thực nghiệm xác định quỹ đạo chuyển động 
của LHM bằng Camera tốc độ cao (FASTCAM SA1.1 675K-C1), khá chính xác 
và phù hợp với vận tốc chuyển động nhỏ của LHM khi làm việc trên đất dốc. 
3. Phương pháp thực nghiệm đo lực đẩy phụ thuộc vào chỉ số động học λ 
với sai số trung bình giũa mô hình tính toán và thực nghiệm là 11,83 và 13,7% là 
hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu. Từ thực nghiệm này cũng khẳng định được độ 
chính xác và mức độ tin cậy của mô hình tính toàn là hoàn toàn chấp nhận được. 
4. Ứng dụng phương pháp thực nghiệm xác định quỹ đạo chuyển động 
của LHM bằng Camera tốc độ cao (FASTCAM SA1.1 675K-C1) hoàn toàn đáp 
ứng khi LHM đang làm việc với vận tốc rất nhỏ (0,5-3Km/h) và trên đất dốc. 
5. Kết quả thực nghiệm đo quỹ đạo chuyển động của LHM khi di chuyển 
trên đất dốc ngang hoàn toàn phù hợp với mô hình tính toán trong cùng điều kiện 
làm việc như nhau, với sai số trung bình 12,2% là hoàn toàn tương thích về quy 
luật. Điều đó chứng tỏ mô hình tính toán đủ tin cậy cho nghiên cứu. 
6. Khi lắp phay lệch lên trên hoặc dưới dốc thì quỹ đạo đo được hoàn toàn 
phù hợp với mô hình tính toán với sai số 9,7 và 13,6% là hoàn toàn nằm trong 
phạm vi cho phép. 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 
KẾT LUẬN 
 1.Luận án đã tiến hành phân tích các thành phần phản lực của đất tác 
động lên máy phay bao gồm hai thành phần lực chính là lực đấy phay PΣ1x và lực 
nâng phay PΣ1z. Để đảm bảo được chiều sâu phay ổn định thì lực nâng phay phải 
cân bằng với trọng lượng của máy và lực áp lực của cơ cấu thủy lực, còn lực đẩy 
phay sẽ kết cấu và điều kiện sử dụng.làm tăng tính ổn định hướng chuyển động 
của LHM khi lắp phay lệch xuống phía dưới dốc, còn nếu lắp lệch lên phía trên 
dốc thì LHM sẽ xoay xuống phía dưới dốc nhanh hơn gây mất ổn định hướng lớn 
hơn. 
2. Luận án đã nghiên cứu lý thuyết và tìm được hàm mô men lực cản của 
phay (2.30) cũng như hàm lực đẩy (2.28) phụ thuộc chỉ số động học λ (phụ thuộc 
vào S), chiều sâu phay hc sau đó đã kiểm chứng bằng thực nghiệm. Kết quả có 
sai số là 11,83 và 13,7% nhưng sai số nằm trong phạm vị cho phép. 
 3. Chất lượng làm đất phụ thuộc vào chỉ số động học λ (2.2), theo đó 
nếu chỉ số động học λ tăng thì chất lượng làm đất và chi phí công suất cho phay 
tăng, nhưng nếu λ tăng quá lớn thì chi phí công suất cho phay tăng nhanh (hình 
2.18) song chất lượng làm đất tăng rất chậm (hình 2.7), để vừa đảm bảo chất 
lượng phay và chi phí năng lượng hợp lý nên chọn chỉ số động học λ từ 3-5 khi 
đó vừa vẫn đảm bảo yêu cầu nông học vừa tiết kiệm chi phí năng lượng. 
4. Luận án đã xây dựng được mô hình động lực học mô tả khá đầy đủ tính 
chất chuyển động của LHM trên đất dốc. Trong mô hình đã tích hợp tương tác 
giữa động cơ, hệ thống truyền lực, dải xích, đất và máy nông nghiệp. Sử dụng 
phần mềm Matlab cho phép mô phỏng và khảo sát linh hoạt các phương án kết 
cấu, thông số sử dụng của LHM. Các thông số vào của mô hình được xác định 
bằng thực nghiệm. Độ tin cậy và chính xác của mô hình đã được đánh giá thông 
qua các thí nghiệm đối chứng với sai số 12,2% nằm trong phạm vi cho phép. 
5. Ứng dụng phương pháp thực nghiệm xác định quỹ đạo chuyển động 
của LHM bằng Camera tốc độ cao (FASTCAM SA1.1 675K-C1) hoàn toàn đáp 
ứng khi LHM đang làm việc với vận tốc rất nhỏ (0,5-3Km/h) và trên đất dốc. 
6. Qua mô phỏng lý thuyết và thực nghiệm đã chứng mình nếu LHM đi 
vận tốc vx=1,2Km/h, độ dốc β=12
o, chiều sâu phay hc=10cm và khi lắp phay ở 
các vị trí khác nhau thì LHM sẽ chuyển động lệch ra khỏi hành lang an toàn. Cụ 
thể khi lắp phay lệch trái (lắp xuống dưới dốc) là 12,5cm thì sau quãng đường 
22m LHM ra khỏi hành lang an toàn (chạm vào hàng cây trồng), nếu phay lắp 
lệch phải (lệch lên trên dốc) 12,5cm, sau quãng đường là khoảng 12m thì LHM 
chạm ra khỏi hành lang an toàn. Vậy lên lắp phay lệch xuống phía dưới dốc sẽ 
tăng tính ổn định hướng của LHM giúp người điều khiển đỡ căng thẳng vì sau 
quãng đường dài hơn với phải đánh lái. 
KIẾN NGHỊ 
 1. Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện mô hình động lực học LHM khi làm 
việc trên dốc ngang có kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngẫu nhiên như đất không 
đồng nhất thể hiện bằng ứng suất pháp và ứng suất tiếp thay đổi khác nhau. 
 2. Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm để thu thập bộ số liệu lực đẩy của 
phay vào máy kéo ở một số loại đất có tính chất cơ lý điển hình trong nông lâm 
nghiệp Việt Nam . 
26 25