Luận án Nghiên cứu hệ thống thủy lực điều khiển neo giữ liên hợp máy lâm nghiệp khi làm việc trên vùng đồi núi có độ dốc lớn

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM  
MAI HOÀNG LONG  
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THỦY LỰC  
ĐIỀU KHIỂN NEO GIỮ LIÊN HỢP MÁY LÂM NGHIỆP  
KHI LÀM VIỆC TRÊN VÙNG ĐỒI NÚI CÓ ĐỘ DỐC LỚN  
LUẬN ÁN TIẾN SĨ  
NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2021  
 
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM  
MAI HOÀNG LONG  
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THỦY LỰC  
ĐIỀU KHIỂN NEO GIỮ LIÊN HỢP MÁY LÂM NGHIỆP  
KHI LÀM VIỆC TRÊN VÙNG ĐỒI NÚI CÓ ĐỘ DỐC LỚN  
Ngành  
: Kỹ thuật cơ khí  
Mã số  
: 9.52.01.03  
Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Bùi Hải Triều  
2. PGS. TS. Nguyễn Thanh Quang  
HÀ NỘI - 2021  
LỜI CAM ĐOAN  
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên  
cứu đƣợc trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chƣa từng dùng để bảo vệ  
lấy bất kỳ học vị nào.  
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã đƣợc cám ơn,  
các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đƣợc chỉ rõ nguồn gốc.  
Hà Nội, ngày… tháng… năm 2021  
Tác giả luận án  
Mai Hoàng Long  
i
LỜI CẢM ƠN  
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận đƣợc  
sự hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè,  
đồng nghiệp và gia đình.  
Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi đƣợc bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn  
sâu sắc tới PGS. TS. Bùi Hải Triều và PGS. TS. Nguyễn Thanh Quang đã tận tình  
hƣớng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình  
học tập và thực hiện đề tài.  
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý Đào tạo,  
Bộ môn Động lực, Khoa Cơ điện - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ  
tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án.  
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật  
Vĩnh Long, Ban Giám hiệu và tập thể cán bộ Khoa Ô tô, Trƣờng Đại học Công nghiệp  
Việt Hung đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình triển khai thí nghiệm  
và thực hiện đề tài.  
Xin chân thành cảm ơn gia đình, ngƣời thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều  
kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận  
án./.  
Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2021  
Nghiên cứu sinh  
Mai Hoàng Long  
ii  
 
MỤC LỤC  
Trang  
iii  
 
iv  
v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT  
Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt  
DAQ  
FAO  
Data Acquisition (Bộ thu thập dữ liệu)  
Food and Agriculture Organization of the United Nations  
(Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp thế giới)  
Hệ thống điều khiển  
HTĐK  
HTTL  
ILO  
Hệ thống thủy lực  
International Labour Organization (Tổ chức Lao động Quốc tế )  
Liên hợp máy  
LHM  
MKLN  
MKNN  
PWM  
Máy kéo lâm nghiệp  
Máy kéo nông nghiệp  
Pulse Width Modulation (Điều chế độ rộng xung)  
vi  
 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU  
Ký hiệu  
Tên gọi  
Đơn vị  
bL  
Chiều rộng vết bánh xe  
[mm]  
Hệ số đặc trưng cho hệ số bám cực đại giữa bánh xe với  
mặt đường  
C1  
C2  
C3  
[-]  
[-]  
[-]  
Hê số đặc trưng cho hình dáng của đường cong bám  
Hệ số đặc trưng cho sự sai khác giữa giá trị lớn nhất của  
đường cong bám với giá trị hệ số bám khi trượt hoàn toàn  
Độ cứng dây tời  
cS  
fL  
fT  
[N/mm]  
[-]  
Hệ số ma sát lăn  
Hệ số ma sát trượt  
[-]  
FA  
FG  
FH  
Phản lực của mặt đường  
Trọng lực của LHM  
Lực cản dốc  
[N]  
[N]  
[N]  
FL  
Lực ma sát lăn  
[N]  
FN  
FS  
FT  
FZ  
G
Lực pháp tuyến  
[N]  
[N]  
[N]  
[N]  
[kg]  
[kg]  
Lực căng dây tời  
Lực ma sát trượt  
Tải trọng bám của bánh xe chủ động  
Khối lượng liên hợp máy  
Khối lượng rơ móc  
Gr  
Gk  
Khối lượng máy kéo  
[kg]  
Gg  
GVD  
h
Khối lượng gỗ  
[kg]  
[-]  
Hệ số của van giới hạn áp suất  
Độ cao của mấp mô  
[m]  
[-]  
iS  
Tỉ số truyền giữa động cơ và bơm cung cấp dầu  
it  
Tỉ số truyền của bộ truyền lực  
[-]  
iTCS  
JD  
Tỉ số truyền đến trục trích công suất  
Mô-men quán tính động cơ  
[-]  
[kgmm2]  
[kgmm2]  
[(N/mm2)/V]  
[mm2/s]  
J
Mô-men quán tính bộ tời  
KCP  
KP  
KM  
Hệ số chuyển đổi áp suất/điện áp  
Hệ số ma sát của bơm thủy lực  
Hệ số ma sát của mô tơ thủy lực  
[Nmms]  
vii  
 
Ký hiệu  
KDr  
Tên gọi  
Đơn vị  
[mm2/     
Hệ số tiết lưu  
√
KPR  
Hệ số điều chỉnh theo điện áp điều khiển  
Hệ số lưu lượng  
[V/V]  
[mm4/     
KS  
√
 
      
KVD  
Hệ số giới hạn áp suất  
      
(
)
      
[mm2/     
KVW  
KWS  
KX  
Hệ số phân phối  
√
Hệ số chuyển đổi vị trí theo điện áp điều khiển  
Hệ số ma sát của xy lanh thủy lực  
Chiều dài của mấp mô  
[V/mm]  
[Ns/mm]  
[mm]  
L
mG  
Me  
MN  
Khối lượng gỗ tính toán  
[kg]  
[Nm]  
[Nm]  
Mô men của động cơ diesel  
Mô-men định mức của động cơ diesel  
MP  
Mô men cản của bơm cung cấp  
Mô men ma sát của bơm cung cấp  
[Nm]  
[Nm]  
MRP  
MM  
Mô men quay của mô tơ kéo tời  
Mô men ma sát của mô tơ kéo tời  
[Nm]  
[Nm]  
MRM  
MS  
Mô men cản do lực căng dây tời  
Tốc độ động cơ Diesel  
[Nm]  
ne  
[vg/ph]  
nN  
Tốc độ định mức của động cơ Diesel  
[vg/ph]  
nmax  
nP  
p
Tốc độ tối đa của động cơ Diesel  
Tốc độ bơm dầu  
[vg/ph]  
[vg/ph]  
[N/mm2]  
[N/mm2]  
[N/mm2]  
[N/mm2]  
Áp suất điều khiển  
p10  
pi  
Áp suất ban đầu đặt vào cảm biến áp suất  
Áp suất khí trong lốp xe  
pDQ  
Áp suất nguồn  
[N/mm2]  
pS  
PT  
Áp suất tích áp  
Công suất của trục tời  
Công suất của của mô tơ thủy lực  
Công suất hao tổn thủy lực  
Lưu lượng nguồn  
[kW]  
[kW]  
PTL  
PVD  
QDQ  
QK  
[kW]  
[mm3/s]  
[mm3/s]  
Lưu lượng qua bộ điều khiển  
viii  
Ký hiệu  
QM  
Tên gọi  
Lưu lượng qua mô tơ thủy lực  
Đơn vị  
[mm3/s]  
[mm3/s]  
[mm3/s]  
[mm3/s]  
[mm3/s]  
[mm]  
Qg  
Lƣu lƣợng tích lũy trong các đƣờng ống hệ thống  
Lưu lượng bơm cung cấp  
QP  
QS  
Lưu lượng tích áp thủy lực  
QVD  
RBX  
R
Lưu lượng van giới hạn áp suất  
Bán kính bánh xe chủ động  
Bán kính trục tời  
[mm]  
S1  
Tích áp giảm chấn  
[-]  
S2  
u0  
Tích áp lưu lượng  
[-]  
Điện áp đặt vào cảm biến áp suất  
Điện áp chuyển đổi  
[V]  
[V]  
Uist  
[V]  
[V]  
Ustell  
Usoll  
vm  
Điện áp điều khiển  
Điện áp so sánh  
Vận tốc của liên hợp máy  
[mm/s]  
V1  
V10  
V2  
V20  
VM  
VP  
α
Tổng thể tích từ bơm đến động cơ thủy lực  
Giá trị ban đầu của V1  
[mm3]  
[mm3]  
[mm3]  
[mm3]  
[mm3/vg]  
[mm3/vg]  
[0]  
Tổng thể tích từ tích áp đến động cơ thủy lực  
Giá trị ban đầu của V2  
Thể tích riêng của mô tơ thủy lực  
Thể tích riêng của bơm thủy lực  
Góc dốc  
β
Hệ số nén của dầu thủy lực  
Độ nhớt động lực học của lưu chất  
Hiệu suất của mô tơ thủy lực  
Độ nhớt động học của lưu chất  
Độ mở bướm ga động cơ Diesel  
Hệ số bám dọc  
[-]  
[Ns/mm2]  
η
ηM  
ν
[%]  
[mm2/s]  
[%]  
ψ
ϕx  
[-]  
ix  
DANH MỤC HÌNH  
TT  
Tên hình  
Trang  
x
 
xi  
xii  
xiii  
DANH MỤC BẢNG GIÁ TRỊ CÁC THÔNG SỐ  
TT  
Tên bảng  
Trang  
xiv  
 
TRÍCH YẾU LUẬN ÁN  
Tên tác giả: Mai Hoàng Long  
Tên luận án: Nghiên cứu hệ thống thủy lực điều khiển neo giữ liên hợp máy lâm  
nghiệp khi làm việc trên vùng đồi núi có độ dốc lớn  
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí  
Mã số: 9 52 01 03  
Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam  
Mục đích nghiên cứu  
- Thiết kế, chế tạo mẫu hệ thống thủy lực (HTTL) điều khiển neo giữ liên hợp  
máy (LHM) vận xuất gỗ hoạt động ổn định an toàn trên đất lâm nghiệp có độ dốc lên đến  
20 độ, có khả năng thu hồi và tái sử dụng động năng khi xuống dốc để hỗ trợ chuyển động  
lên dốc và phục vụ các nhiệm vụ công nghệ khác trong quá trình vận xuất gỗ.  
- Đánh giá tính chất động lực học và điều khiển của LHM vận xuất gỗ có trang bị  
HTTL điều khiển neo giữ trong một số điều kiện chuyển động khi làm việc vận xuất gỗ.  
Phƣơng pháp nghiên cứu  
Nghiên cứu lựa chọn cấu hình và định cỡ các phần tử trong HTTL điều khiển neo  
giữ LHM cỡ nhỏ làm việc trên vùng đất rừng có độ dốc lớn. Mô phỏng để nghiên cứu  
một số tính chất động lực học của HTTL điều khiển LHM tƣơng ứng các trạng thái làm  
việc ngoài hiện trƣờng. Nghiên cứu khả năng tích lũy và tái sử dụng năng lƣợng tích áp  
của HTTL khi LHM di chuyển xuống dốc.  
Thí nghiệm kiểm chứng độ tin cậy của mô hình mô phỏng, xác định các thông số  
kỹ thuật của HTTL điều khiển LHM vận xuất gỗ cỡ nhỏ khi làm việc trên vùng đất rừng  
có độ dốc lớn.  
Kết quả chính và kết luận  
* Những vấn đề khoa học và kỹ thuật đã được nghiên cứu  
Lựa chọn đƣợc cấu hình và xác đƣợc các thông số kỹ thuật của các linh kiên thiết  
bị để thiết kế HTTL điều khiển neo giữ LHM vận xuất gỗ cỡ nhỏ là việc trên vùng đất  
rừng có góc dốc lớn lên đến 20 độ.  
Mô phỏng các trạng thái làm việc của HTTL điều khiển LHM tƣơng ứng các  
trƣờng hợp điển hình trong thực tế của LHM. Kết quả mô phỏng và thí nghiệm cho thấy  
HTTL đã hoạt động tốt, thỏa mãn các điều kiện đặt ra về góc dốc, tải trọng và tốc độ di  
chuyển của LHM khi làm việc trên địa hình đất dốc cao.  
xv  
 
Hệ thống thủy lực điều khiển đƣợc thiết kế, chế tạo làm việc ổn định, an toàn giúp  
LHM vận xuất gỗ cỡ nhỏ có thể di chuyển lên dốc, xuống dốc trên vùng đất rừng có độ  
dốc lớn tƣơng tự nhƣ khi di chuyển trên đƣờng bằng phẳng. Chi phí đầu tƣ trang thiết bị,  
vận tƣ, dụng cụ đo không quá cao, dễ tìm, phù hợp điều kiện nghiên cứu trong nƣớc.  
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn  
Các mô hình mô phỏng động lực học và điều khiển của HTTL neo giữ và LHM  
vận xuất gỗ đƣợc trang bị hệ thống neo giữ cũng nhƣ kết quả mô phỏng các trạng thái  
động lực học và điều khiển điển hình là cơ sở khoa học phục vụ thiết kế, tối ƣu hóa và  
chỉ dẫn vận hành các thiết bị nông lâm nghiệp hoạt động trên đất dốc.  
Giải pháp công nghệ neo giữ, kéo, thả thiết bị cơ giới nhờ HTTL rất phù hợp với  
thực tế sản xuất lâm nghiệp trên vùng dốc cao, đặc biệt là các công đoạn khai thác và  
vận chuyển gỗ.  
xvi  
THESIS ABSTRACT  
PhD. Candidate: Mai Hoang Long  
Thesis title: Research on hydraulic system to control mooring to keep forestry machine  
complex when working on steep hills.  
Major: Mechanical engineering. Code: 9 52 01 03  
Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA).  
Research Objectives:  
- Design and prototype the hydraulic system to control the anchorage of the wood  
transport machine complex to operate stably and safely on forestry land with a slope of  
up to 20 degrees. The system has the ability to recover and reuse kinetic energy when  
going downhill to support uphill movement, and serve other technological tasks during  
wood transportation.  
- Evaluate the dynamic and control properties of the wood transporter complex  
equipped with a hydraulic system to control anchors in some moving conditions when  
working in timber transport.  
Materials and Methods  
Researching, selecting, configuring, and sizing the elements in the hydraulic  
system to control the anchors, keeping the small-sized machine complex to work on the  
forest land with high slope. Simulation to study some of the dynamic properties of a  
hydraulic system controlling the machine combination corresponding to the working  
conditions in the field Study on accumulation and reuse of cumulative energy of  
hydraulic systems when the machine complex moves downhill.  
The experiment verifies the reliability of the simulation model, determines the  
technical parameters of the hydraulic system controlling the small-sized wood tractor  
when working on the forest land with a steep slope.  
Main findings and conclusions  
* Scientific and technical issues have been studied  
Selecting the configuration and determining the specifications of the equipment  
components to design the hydraulic system to control the anchors, keep the small wood  
tractor complex is working on the forest land with a higher slope angle to 20 degrees.  
Simulating working states of the machine combination control hydraulic system  
corresponding to typical cases in the reality of the machine complex. Simulation results  
and experiments show that the hydraulic system has worked well, satisfying the  
xvii  
 
conditions set on the slope angle, load, and speed of the machine when working on high  
slope terrain.  
The hydraulic control system is designed and manufactured to work stably and  
safely to help the combination of small-sized wood transporters to move uphill and  
downhill on forest land with a steep slope similar to that of on the flat road. Investment  
costs for equipment, supplies, and measuring tools are not too high, easy to find, and  
suitable for domestic research.  
* Scientific and practical significance  
Dynamic and control simulation models of the anchored, holding and tractor  
hydraulic systems equipped with anchoring system as well as simulating results in  
typical control and dynamic states is an scientific basis for designing, optimizing and  
guiding the operation of agro-forestry equipment operating on sloping land.  
Technology solutions for anchoring, dragging and dropping motorized equipment  
thanks to the hydraulic system are very suitable for the practice of forestry production  
on high slope areas, especially the stages of logging and transportation of wood.  
xviii  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 164 trang myanh 20160 Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu hệ thống thủy lực điều khiển neo giữ liên hợp máy lâm nghiệp khi làm việc trên vùng đồi núi có độ dốc lớn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_he_thong_thuy_luc_dieu_khien_neo_giu_lien.pdf
  • pdfKTCK - TTLA - Mai Hoang Long.pdf
  • pdfTTT - Mai Hoang Long.pdf