NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG VÔ CẤP PHÂN TẦNG TRÊN MÁY KÉO NHỎ 4 BÁNH
KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Luận án tiến sĩ này tập trung nghiên cứu tính chất truyền động và điều khiển hệ thống truyền động vô cấp phân tầng (VCPT) trên máy kéo nhỏ 4 bánh, một loại thiết bị động lực phổ biến trong sản xuất nông nghiệp Việt Nam, đặc biệt ở miền Trung và miền Bắc. Đề tài xuất phát từ yêu cầu về khả năng làm việc hiệu quả của máy kéo nhỏ trong điều kiện tải trọng phức tạp và thay đổi rộng, đòi hỏi một hệ thống truyền lực có khả năng thay đổi tỷ số truyền liên tục để tối ưu hóa quá trình canh tác và vận chuyển.
Giả thuyết nghiên cứu đề xuất thay thế truyền động đai thang truyền thống bằng bộ truyền động vô cấp đai thang bản rộng kết hợp hộp số cơ khí đơn giản với hai cấp số truyền (VCPT), điều khiển bằng tay. Phương pháp điều khiển tỷ số truyền được thực hiện bằng cách thay đổi lực kẹp ở bánh đai chủ động và bánh đai bị động tự lựa nhờ lực lò xo, sử dụng hệ thống thủy lực điều chỉnh gián đoạn với van đóng ngắt. Mục tiêu chính là lựa chọn và xây dựng được hệ thống điều khiển tự động tỷ số truyền của bộ truyền động đai vô cấp, đảm bảo giữ điểm làm việc của tổ hợp máy kéo-máy nông nghiệp (LHM) tại vùng có lợi nhất trên đặc tính của động cơ, đồng thời đáp ứng các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật.
Luận án đóng góp bằng việc xây dựng một mô hình mô phỏng động lực học đầy đủ của máy kéo truyền lực vô cấp phân tầng liên hợp với máy nông nghiệp, mô tả chi tiết kết cấu, hoạt động và tương tác giữa các phần tử như máy kéo, máy cày và đất canh tác. Mô hình này cho phép khảo sát linh hoạt hệ thống dưới các điều kiện tải trọng và mức ga khác nhau, từ đó đánh giá tính chất điều khiển và truyền động của LHM. Độ tin cậy của mô hình đã được kiểm chứng thông qua các thí nghiệm đối chứng. Bên cạnh đó, một thiết bị thí nghiệm đã được thiết kế và chế tạo, sử dụng các phương pháp đo lường và điều khiển hiện đại để thử nghiệm các phương án điều khiển tỷ số truyền và khảo sát thay đổi tải, kiểm chứng kết quả mô phỏng và tạo cơ sở thực tiễn cho việc phát triển chương trình điều khiển tự động tỷ số truyền cho máy kéo VCPT.
Kết quả nghiên cứu đã xác định được phương án điều khiển tự động tỷ số truyền của truyền động vô cấp bằng hệ thống thủy lực sử dụng van đóng ngắt điện từ. Hệ thống này có kết cấu đơn giản, phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam và chi phí đầu tư thấp. Luận án kết luận rằng hệ thống truyền lực vô cấp phân tầng giúp động cơ máy kéo làm việc ổn định tại điểm làm việc tối ưu ngay cả khi tải trọng ngoài biến động lớn, góp phần nâng cao năng suất và giảm chi phí nhiên liệu. Tuy nhiên, cũng chỉ ra rằng việc sử dụng nguồn thủy lực lưu lượng không đổi trong thiết bị thí nghiệm hiện tại làm tăng độ trễ điều khiển và khuyến nghị đầu tư vào hệ thống thủy lực có áp suất không đổi để cải thiện thời gian đáp ứng.