MỤC LỤC

Mục lục..................................................................................................1

Lời nói đầu…………………………………………………………………..2

Chương I : Tính năng chiến kỹ thuật và đặc điểm kết cấu xe M48………….3

I.1. Đặc điểm bố trí chung………………………………………………..3

I.2. Các thông số chiến kỹ thuật xe M48A3……………………………...4

I.3. Động cơ………………………………………………………………6

I.4. Các cụm của hệ thống truyền lực…………………………………….6

I.4. Hệ thống truyền lực thuỷ cơ………………………………………….8

Chương II : Nguyên lý làm việc của hệ thống truyền lực xe M48………….21

II.1. Phân loại cơ cấu truyền lực quay vòng  CD - 850 - 6……………..21

II.2. Khi chuyển động thẳng…………………………………………….21

II.3. Khi quay vòng……………………………………………………...26

Chương III : Khảo sát động lực học chuyển động thẳng……………………33

III.1. Xây dựng đặc tính động cơ………………………………………..34

III.2. Khảo sát động lực học hệ thống truyền lực thuỷ cơ CD-850-6……36

III.3. Dựng đường đặc tính kéo chuyển động thẳng xe M48……………53

III.4. Đánh giá chất lượng kéo chuyển động thẳng xe M48…………….58

Chương IV : Tính toán kéo chuyển động quay vòng……………………….60

IV.1. Đặc điểm cơ cấu quay vòng xe M48……………………………...60

IV.2. Chọn chế độ tính toán và các hệ số……………………………….61

IV.3. Xây dựng đặc tính phối hợp làm việc giữa động cơ và BMTL……61

IV.4. Dựng đồ thị đặc tính kéo quay vòng………………………………72

IV.5. Đánh giá chất lượng kéo quay vòng xe M48……………………...79

Kết luận……………………………………………………………………..80

Phụ lục……………………………………………………………………...82

LỜI NÓI ĐẦU

Xe tăng M48 là một trong những phương tiện chiến lợi phẩm ta thu được của quân đội Mỹ sau chiến tranh. Đây là loại xe tăng hạng trung có vai trò lực lượng đột kích chủ yếu trên chiến trường. Cũng như một số xe quân sự khác của Mỹ ,xe M48 sử dụng hệ thống truyền lực thuỷ cơ với cơ cấu truyền lực và quay vòng hai dòng công suất trong đó thành phần thuỷ lực và cơ khí liên kết song song. Việc sử dụng hệ thống truyền lực thuỷ cơ có nhiều ưu điểm về tính năng chiến kỹ thuật hơn so với hệ thống truyền lực cơ khí thông thường.

Xe M48 được đưa vào nước ta từ năm 1961, quân đội ta sử dụng sau giải phóng miền Nam năm 1975. Tuy vậy, việc khai thác sử dụng xe còn nhiều hạn chế do thiếu tài liệu, kinh nghiệm trình độ người sử dụng còn ít, vật tư phụ tùng thay thế ngày càng khan hiếm, khả năng nhập ngoại rất khó khăn. Do đó, việc đánh giá nghiên cứu toàn diện xe, nhất là hệ thống truyền lực thuỷ cơ là rất cần thiết.

Đồ án tốt nghiệp ” Khảo sát động lực học hệ thống truyền lực xe tăng M48 ” sẽ góp phần giải quyết vấn đề trên, đồ án bao gồm những nội dung chính sau:

- Phân tích đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc hệ thống truyền lực xe tăng M48

- Khảo sát động lực học chuyển động thẳng và quay vòng của xe bằng phần mềm MATLAB .

- Kết luận.

Do thời gian hạn hẹp và kinh nghiệm thực tế của tác giả trong khai thác sử dụng xe chưa có nên việc nghiên cứu đánh giá không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp của các thầy giáo và các bạn.

CHƯƠNG I

TÍNH NĂNG CHIẾN KỸ THUẬT VÀ ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU XE M48

I.1.Đặc điểm bố trí chung

Xe tăng M48 có thân đúc bằng thép thành một khối liền, chia làm hai phần ,ngăn cách bởi tấm ngăn bằng thép. Phần trước xe là khoang điều khiển và khoang chiến đấu. Phần sau xe là khoang động truyền lực, động cơ được bố trí nối tiếp với hộp số (Hình 1.1).

Tháp pháo được đúc thành một khối bằng thép , có mâm pháo treo liền với ụ pháo nên trưởng xe, pháo thủ 1 và pháo thủ 2 đều di động theo tháp pháo khi quay pháo.

Trên đỉnh bên phải tháp pháo có ụ súng máy 12,7 có thể quay được 360 độ độc lập với tháp pháo.

Trên tháp pháo có một khẩu pháo 90mm kiểu M41, một súng máy cỡ 7,62mm kiểu M73 lắp song song bên trái pháo.

Cửa an toàn nằm phía dưới ghế lái xe. Ghế lái xe có thể điều chỉnh cao thấp, trước ,sau hoặc lật ghế xuống dưới.

I.2. Các thông số chiến kỹ thuật xe M48A3

I.2.1.Thông số chung

- Trọng lượng xe :                                                      44,5 tấn

- Trọng lượng chiến đấu:                                           46,0 tấn

- Chiều dài  :

+ Khi pháo quay về sau:                                              7,4m

+ Khi pháo quay về trước:                                          8,68m

+ Khi pháo nằm ngang :                                             6,88m

- Chiều rộng :                                                              3,65m

- Chiều cao (tính đến lá chắn kính ngắm)                   3,25m

- Kíp xe :                                                                      4 người

I.2.3.Khả năng vượt cản:

- Lên vách đứng:                                                            0,91m

- Vượt hào rộng:                                                            2,6m

- Lội nước sâu:                                                              1,2m

- Lên dốc cao nhất:                                                        31⁰

- Xuống dốc thấp nhất                                                   31⁰

I.3.Động cơ    

Trên xe M48 sử dụng động cơ diesel nhãn hiệu CONTINENTAL-AVDS-1790-2 là loại động cơ 4 kỳ, 12 xilanh bố trí hình chữ V với góc nhị diện bằng 90 độ, làm mát bằng không khí.

- Công suất định mức : 750 mã lực

- Mô men xoắn lớn nhất : 210Kgm ở số vòng quay 1900 vòng/phút

- Số vòng quay lớn nhất :3000 vòng/phút

- Chiều quay trục khuỷu : thuận chiều kim đồng hồ

I.4.Các cụm của hệ thống truyền lực

I.4.1.Hộp số thuỷ cơ

Hộp số xe M48 có ký hiệu ALLISON - CD- 850-6 .Đây là loại hộp số tự động kiểu hành tinh hai bậc tự do làm việc kết hợp với bộ biến mô men thuỷ lực.

Hộp số bao gồm: biến mô men thuỷ lực, cơ cấu quay vòng vi sai, các dãy hành tinh cơ sở êpisic, cơ cấu hãm, bơm dầu bổ trợ. Trên nắp hộp còn có cụm van điều khiển số và chuyển hướng.

I.4.2.Trục truyền động

Trục truyền động là khâu trung gian nối hộp số với giảm tốc cạnh. Sơ đồ của trục truyền động được mô tả trên hình 1.2

Trục truyền động thuộc loại cacđăng kép .Khớp chữ thập được gối lên 4 ổ. Một mặt của khớp này được lắp với mặt bích trục ra hộp số, một mặt lắp với mặt bích 3.

Khớp chữ thập 4 cũng có kết cấu như khớp chữ thập 2, một mặt lắp với mặt bích 5, một mặt lắp với mặt bích 3.

Mặt bích 5 nối với giảm tốc cạnh bằng vành răng trong.

I.4.3.Giảm tốc cạnh

Là cụm nằm cuối cùng trong hệ thống truyền lực của xe. Giảm tốc cạnh trên xe M48 gồm một cặp bánh răng trụ răng thẳng thường tiếp có tỷ số truyền không đổi i_c = 4,16.

Giảm tốc cạnh có nhiệm vụ tăng momen xoắn truyền tới bánh chủ động của xe

Sơ đồ của giảm tốc cạnh được chỉ ra trên hình 1.3

I.5.Hệ thống truyền lực thuỷ cơ

Hệ thống truyền lực thuỷ cơ được sử dụng rộng rãi trên các xe vận tải cỡ lớn và xe tăng - thiết giáp. Truyền động thuỷ cơ bao gồm bộ biến momen thuỷ lực (BMTL) và hộp số hành tinh.

I.5.1.Biến momen thuỷ lực

BMTL là bộ truyền dùng dung môi chất lỏng làm khâu trung gian để truyền cơ năng từ động cơ qua hệ thống truyền lực cơ khí đến các bánh chủ động của xe.

Ưu điểm chính của bộ biến momen thuỷ lực là:

- Tự động và liên tục thay đổi momen xoắn do động cơ sinh ra trong giới hạn xác định phụ thuộc vào lực cản của mặt đường.

- Truyền được công suất lớn.

 - Đảm bảo cho động cơ làm việc ổn định khi lực cản mặt đường thay đổi.

I.5.2.Phân tích bộ biến momen thuỷ lực trên xe M48

Bộ biến momen thuỷ lực trên xe M48 là loại biến mô thuỷ lực một cấp hỗn hợp có hai bánh phản ứng quay được. Nó gồm 4 phần tử: một bánh bơm ,một bánh tua bin và hai bánh phản ứng.

Bánh bơm được nối với cụm bánh răng dẫn động vào , bánh tua bin nối với trục hộp số. Hai bánh phản ứng cố định trên trục bằng khớp một chiều.

* Nhận xét: - Đây là loại BMTL một cấp hỗn hợp có hai bánh phản ứng đặt sau bánh tua bin và trước bánh bơm. Do có hai bánh phản ứng và có hai chế độ làm việc nên vùng hiệu suất cao sẽ rộng.

I.5.3.Hộp số hành tinh

Mặc dù bộ biến momen thuỷ lực có khả năng thay đổi momen xoắn khi lực cản bên ngoài thay đổi nhưng cũng không thể loại bỏ được phần truyền lực cơ khí trong hệ thống truyền lực của xe. Bởi vì các bộ biến momen thuỷ lực có khoảng thay đổi momen xoắn nhỏ, trong khi đó đối với xe tăng cần khoảng biến đổi lớn hơn nhiều. Mặt khác , việc sử dụng bộ biến momen thuỷ lực ở các chế độ không kinh tế sẽ dẫn đến làm giảm đáng kể hiệu suất của hệ thống truyền lực. Do đó sau bộ biến momen thuỷ lực người ta phải bố trí thêm hộp số hành tinh để tăng khoảng biến đổi momen xoắn cho xe.

CHƯƠNG II

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC XE M48

II.1. Phân loại cơ cấu truyền lực quay vòng CD - 850 - 6

Hệ thống truyền lực xe M48 sử dụng cơ cấu truyền lực và quay vòng hai dòng công suất .Công suất từ động cơ được truyền đến bánh răng ngoại luân của dãy hành tinh tổng hợp qua hộp số và truyền đến các bánh răng mặt trời của dãy hành tinh tổng hợp qua truyền động phụ. Hộp số và cơ cấu quay vòng hợp thành một thể thống nhất chi phối hoạt động của xe cả trong chuyển động thẳng và chuyển động quay vòng.

Các cơ cấu truyền lực quay vòng được phân loại theo quan hệ động học giữa các dải xích và phương pháp điều chỉnh bán kính quay vòng. Cơ cấu truyền lực quay vòng CD -850 -6 của xe M48 sử dụng vi sai đơn nên thuộc cơ cấu truyền lực quay vòng loại 1, trong đó tốc độ góc của các bánh răng mặt trời dãy hành tinh tổng hợp khi quay vòng biến đổi theo quan hệ

Dw₁ = - Dw₂

II.2.Khi chuyển động thẳng

I.2.1. Ở tay số không “N”

Ứng với tay số ở vị trí trung gian, van sang số ở vị trí đóng các đường dầu lại. Dòng động lực truyền trong hộp số được mô tả trên hình 2.1

Ở vị trí số “N” hoặc “P” , nếu vòng quay của động cơ ở tốc độ nhỏ nhất n= 750 v/p thì động lực chỉ truyền được tới bánh bơm B .Khi tăng số vòng quay động cơ tới 1400 v/p trở lên thì bộ biến momen thuỷ lực mới làm việc và truyền momen ra trục tuabin.

 II.2.2.Khi ở vị trí số chậm “L”

Tay số ở vị trí “LOW” , lúc này phanh 3 đóng lại. Các phanh và ly hợp khác đều mở. Chiều quay và dòng động lực được mô tả trên hình 2.2. Ở dãy hành tinh số chậm 2, bánh răng ngoại luân bị khoá cứng với thân hộp số .Các phanh và ly hợp còn lại đều mở. Dòng động lực chính truyền từ trục bánh tua bin tới bánh răng mặt trời dãy hành tinh số chậm. Do bánh răng ngoại luân cố định nên giá hành tinh quay, dòng động lực được truyền tới các bánh răng ngoại luân của hai dãy hành tinh tổng hợp 1, 11 . 

Phương trình động học của dãy hành tinh số chậm ,nhanh 2 khi ở số chậm

n_1c - (k+1) n_0c + kn_2c = 0                        (2.1)

Trong đó: n_1c,  n_2c, n_0c : là số vòng quay bánh răng mặt trời ,ngoại luân,giá hành tinh của dãy 2, k là đặc tính của dãy hành tinh (theo sơ đồ động học hình 1.6, các dãy hành tinh cơ sở của hộp số xe M48 có cùng đặc tính k).

II.2.3.Khi ở vị trí số nhanh

Tay số ở vị trí “HI” .Lúc này ly hợp số nhanh 4 đóng, các phanh khác mở. Dòng động lực được mô tả trên hình 2.3.Bánh răng mặt trời và bánh răng ngoại luân của dãy hành tinh số chậm, số nhanh bị khoá cứng với nhau. Vì vậy bánh răng mặt trời ,bánh răng hành tinh và bánh răng ngoại luân quay thành cùng một khối.Từ phương trình động học dãy hành tinh 2 ở số nhanh

n_1n - (k+1) n_0n + kn_2n = 0                        (2.2)   

ta suy ra n_0n = n_1n.Do n_1n=n_1c với cùng số vòng quay động cơ  nên n_0n > n_oc ,vậy v_2n>v_2c dẫn đến v_0n > v_0c, xe chuyển động nhanh hơn (vận tốc v₁ trên bánh mặt trời dãy hành tinh tổng hợp không thay đổi từ truyền động phụ). 

II.2.4.Khi ở vị trí số lùi

Tay số ở vị trí “REV” , lúc này phanh số lùi 9 được đóng lại. Các phanh và ly hợp khác đều mở. Dòng động lực được mô tả trên hình 2.4.

Ở dãy hành tinh số lùi  giá hành tinh bị khoá cứng với thân hộp số. Dòng động lực chính truyền từ  trục  bánh tua bin tới bánh răng mặt trời của dãy hành tinh số lùi. Phương trình động học dãy hành tinh số lùi

n_1L - (k+1) n_0L + kn_2L = 0                        (2.3)   

II.3.Khi quay vòng

II.3.1.Quay vòng ở vị trí trung gian

Tay số ở vị trí “N” .Vòng quay động cơ từ 750 ¸800 v/p. Quay vòng phải hoặc trái tương ứng với việc đóng phanh quay vòng 15 hoặc 16. Giả sử phanh quay vòng phải 16 đóng lại, dòng động lực truyền từ trục 6 tới giá của vi sai trụ. Do phanh 16 đóng cho nên dòng động lực truyền qua vi sai trụ qua cặp bánh răng của bán trục quay vòng trái 12 tới bánh răng mặt trời của dãy hành tinh tổng hợp bên trái 11. Bánh răng mặt trời này quay làm cho bánh răng hành tinh quay và bánh răng ngoại luân của dãy 11 quay ngược chiều bánh răng mặt trời và giá hành tinh (v_2t ngược chiều v_1t và v_0t). 

II.3.2.Quay vòng ở số chậm

Tay số ở vị trí “LOW”  . Lúc này phanh 3 của của dãy hành tinh số chậm đóng lại. Giả sử phanh quay vòng 16 đóng lại, các phanh và ly hợp khác đều mở. Dòng động lực chính truyền từ trục bánh bánh tuabin tới bánh răng mặt trời của dãy hành tinh số chậm 2. Do bánh răng ngoại luân của dãy hành tinh số chậm cố định nên giá hành tinh quay. 

II.3.4.Quay vòng khi xe đi số lùi

Tay số ở vị trí “REV”  và phanh số lùi 9 đóng lại

Trường hợp quay vòng sang phải tương ứng với việc đóng phanh quay vòng trái 15, các ly hợp và phanh khác đều mở. Dòng động lực chính truyền từ trục bánh tua bin tới bánh răng mặt trời của dãy hành tinh số lùi 10 .Do giá hành tinh cố định nên bánh răng hành tinh quay tại  chỗ đẩy bánh răng ngoại luân của dãy hành tinh số lùi quay ngược chiều quay ngược chiều với bánh răng mặt trời. Dòng động lực được truyền tới bánh răng ngoại luân của các dãy hành tinh tổng hợp 1,11 .

II.4.Quá trình dừng xe

Khi cần dừng xe thì phải tiến hành phanh xe. Lực phanh tác dụng lên bàn đạp hãm, nén dầu qua xi lanh chính. Thông qua dẫn động điều khiển làm ép các đĩa ma sát của hai phanh 13, 17 lại .Phanh dừng được đóng, khoá cứng các giá hành tinh lại ,xe dừng.  

CHƯƠNG III

KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC CHUYỂN ĐỘNG THẲNG

III.1.Xây dựng đặc tính động cơ 

Theo tài liệu [VIII] ta có đồ thị momen M_d phụ thuộc số vòng quay động cơ n_d của động cơ CONTINENTAL AVDS-1790-2 đặt trên xe M48 khi nó làm việc ở chế độ đặc tính ngoài.

Đưa các thông số vào chương trình máy tính, vẽ được đồ thị M_d = f(n_d) và kết hợp với đồ thị l_d = f(n_d) lập thành đặc tính động cơ (xem hình 3.1 ,bảng 3.1).

III.2.Khảo sát động lực học hệ thống truyền lực thuỷ cơ CD-850-6

Hệ thống truyền lực thuỷ cơ CD - 850 - 6 là hệ thống truyền lực và quay vòng hai dòng công suất với hai thành phần chính : Bộ truyền thuỷ động (biến mô thuỷ lực) và bộ truyền cơ khí (hộp số hành tinh) liên kết song song.

Tỷ số truyền các cụm của hệ thống truyền lực được quy ước như sau:

- Tỷ số truyền truyền động vào i_v: Tính từ trục động cơ đến trục phân nhánh.

- Tỷ số truyền hộp số i_hi ở tay số thứ i : Tính từ trục phân nhánh đến bánh răng ngoại luân của dãy hành tinh tổng hợp.

- Tỷ số truyền truyền động phụ i_P: Tính từ trục phân nhánh đến bánh răng mặt trời dãy hành tinh tổng hợp.

- Tỷ số truyền truyền động cạnh i_c:Từ giá hành tinh dãy hành tinh tổng hợp đến bánh chủ động.

III.2.1.Tính các tỷ số truyền của cơ cấu truyền lực quay vòng

các dãy hành tinh .

a. Tỷ số truyền của truyền động vào

Thay số được: i_v = 1,06

b. Tỷ số truyền hộp số

-  Theo phương trình động học của dãy hành tinh số chậm, số nhanh

n_1c + kn_2c = n_0c(1+k)                             (3.2)

- Ở tay số nhanh , ly hợp khoá số nhanh đóng do đó dãy hành tinh số chậm và dãy hành tinh số nhanh quay thành một khối vậy i_hn = 1.

- Khi xe chuyển động ở số lùi ,theo phương trình động học của dãy hành tinh số lùi

 n_1L + kn_2L = n_0L(1+k)                              (3.3)

d. Tỷ số truyền của truyền động cạnh

Thay số được:  i_c = 4,16

Trong đó: Z₉=19, Z₁₀=79 : là số răng của cặp bánh răng truyền động cạnh

III.2.2.Xác định các giá trị hiệu suất truyền lực

- Hiệu suất của cụm truyền động vào:

h_v = h_N.h_T

Trong đó: h_N : Hiệu suất cặp bánh răng nón truyền động vào

                h_T : Hiệu suất cặp bánh răng trụ truyền động vào

Theo [VI] h_N=0,95 , h_T=0,97

Vậy h_v = 0,95.0,97 = 0,92

- Hiệu suất của dãy hành tinh tổng hợp

Theo [II] h_ht = 0,96

- Hiệu suất truyền động cạnh bằng hiệu suất cặp bánh răng trụ h_c=0,97.

III.2.4.Khảo sát khoảng động học ,khoảng lực học và hệ số phân bố tải trọng của hệ thống truyền lực thuỷ cơ xe M48

a. Xác định tỷ số truyền tốc độ và tỷ số truyền lực của hệ thống truyền lực thuỷ cơ 

Khi xe chuyển động thẳng , giả thiết lực cản mặt đường tác dụng lên hai dải xích là như nhau. Lúc này, cụm vi sai quay vòng quay thành một khối. Tỷ số truyền của dòng công suất phụ chỉ phụ thuộc vào truyền động phụ.

Ta có phương trình động học của dãy hành tinh tổng hợp:

n₁ + kn₂ = n₀(1+k)                                  (3.11)

b. Khoảng động học , lực học của hệ thống truyền lực thuỷ cơ

Do bản thân các tỷ số truyền i_tl là những đại lượng biến thiên, khi xác định khoảng động học cũng như khoảng biến đổi momen (khoảng lực học) đều phải tính đến sự biến thiên đó. 

Do đó: ki_p + i_tl^,,i_hn < ki_p + i_tl^,i_hc

* Nhận xét : Khoảng động học và khoảng lực học của cả hệ thống truyền lực thuỷ cơ CD- 850-6 trên xe M48 đều bị thu hẹp  so với khoảng động học và lực học của tổ hợp BMTL + hộp số cơ khí.

Đây là điều không mong muốn và cũng là nhược điểm không thể tránh khỏi của tất cả các cơ cấu truyền lực và quay vòng hai dòng công suất nhóm 2.

Thay các giá trị đã tính được vào các công thức (3.15) và (3.16) ta có: d = 5,55  ;   d^' =  4,85

c. Hiệu suất và hệ số phân bố tải của cơ cấu truyền lực quay vòng thuỷ cơ

Từ công thức (3.17) dễ dàng nhận thấy do h_tl <1 nên

ki_p + i_tli_hi  > ki_p + h_tli_tli_hi

 h_tc > h_tl

Điều này cho thấy hiệu suất của cả cơ cấu truyền lực quay vòng thuỷ cơ luôn cao hơn hiệu suất của bộ truyền thuỷ lực. Đây là ưu điểm cơ bản của cơ cấu truyền lực quay vòng thuỷ cơ nhóm 2.

III.2.5. Xây dựng đặc tính hệ thống truyền lực thuỷ cơ xe M48

Theo các quan  hệ

M_b= gl_b.n_b².D⁵

M_tb= M_b.i_d

 n_b= n_d/i_v

Đó chính là các đường đặc tính của hệ thống truyền lực thuỷ cơ xe M48. Với các biểu thức và thông số đã biết, lập chương trình tính toán,  máy tính cho ra kết quả trên đồ thị hình 3.6 ,3.7 và bảng 3.3.

III.3.Dựng đường đặc tính kéo chuyển động thẳng xe M48

Đặc tính kéo của xe tăng với hệ thống truyền lực thuỷ cơ được xây dựng trên cơ sở đặc tính của  hệ thống truyền lực thuỷ cơ. Cơ sở để  tiến hành là việc phối hợp đặc tính của động cơ và của hệ thống truyền lực, bởi vì mỗi tỷ số truyền của cả hệ thống truyền lực ứng với một chế độ làm việc của động cơ.

Theo tài liệu [IV] ta có r_cđ = 0,285m

G= 46.10³ kg = 451,2.10³ N

 Vì xích xe M48 là xích khớp kim loại bọc cao su nên theo công thức kinh nghiệm

h_xi = 0,92 - 0,0018v²_imax                     (3.25)

Thay các giá trị lớn nhất ở số nhanh, số chậm vào công thức (3.25) ta  được

h_xc=0,894

h_xn=0,844

Đưa các thông số vào chương trình ,máy tính cho ra kết quả đồ thị hình 3.9 và bảng giá trị 3.4. Đồ thị biểu diễn quan hệ lực kéo đơn vị trên dải xích với vận tốc xe ở hai tay số chậm và nhanh chính là đặc tính kéo chuyển động thẳng của xe M48. Để làm rõ trên đặc tính kéo, vùng làm việc với hiệu suất của biến mô thủy lực nhỏ dưới 0,75 được vẽ nét gạch đứt.  

III.4.Đánh giá chất lượng kéo chuyển động thẳng của xe M48

III.4.1.Xác định lực cản lớn nhất mà xe có thể khắc phục được

Từ đặc tính kéo chuyển động thẳng ta thấy ở số chậm xe có lực kéo đơn vị lớn nhất f_dmax = 0,473.

Khi xe chuyển động đều trên đường bằng ta có

R_c = f_d.G

Vậy lực cản lớn nhất mà xe có thể khắc phục được

R_cmax = f_dmax.G

R_cmax = 0,473.451,2.10³ = 213417 N

Do tính chất của hệ thống truyền lực thuỷ cơ nên lực kéo lớn nhất của xe ở số chậm khá cao so với hệ thống truyền lực cơ khí thông thường , cụ thể ta thấy f_dmax = 0,473 

III.4.2.Xác định góc lên dốc lớn nhất mà xe có thể vượt qua

Xét trường hợp xe chuyển động đều lên dốc có độ dốc a trên đường đất khô có hệ số cản lăn f=0,02, phương trình cân bằng lực

f_d = fcosa+sina

Vì góc: a<90⁰ nên a = arcsin(f_d - fcosa)                                   (3.26)

Phương trình này giải theo phương pháp gần đúng xấp xỉ liên tục ,coi góc a nhỏ , cosa » 1

vậy a₁= arcsin (f_dmax-f)

a₁=arcsin(0,473 - 0,02) = 27⁰

III.4.3.Đánh giá việc phân chia các tay số xe M48

Tuy nhiên,với việc phân chia tỷ số truyền cho số nhanh như vậy thì tốc độ lớn nhất mà xe có thể đạt được ở tay số nhanh tương đối thấp ,chỉ là 48,26 km/h . Điều này ảnh hưởng không tốt đến tính cơ động trên chiến trường của xe tăng M48.

CHƯƠNG IV

TÍNH TOÁN KÉO CHUYỂN ĐỘNG QUAY VÒNG

IV.1.Đặc điểm cơ cấu quay vòng xe M48

Xe M48 sử dụng cơ cấu truyền lực quay vòng hai dòng công suất loại I nhóm 2 trong đó cơ cấu quay vòng loại vi sai trụ đơn. Đặc điểm của cơ cấu quay vòng loại này là khi xe quay vòng thì vận tốc trọng tâm xe v_c không thay đổi và bằng vận tốc chuyển động thẳng v₀ của xe trước khi quay vòng. Tức là khi quay vòng tốc độ của dải xích chạy v₂ tăng lên và tốc độ của dải xích dừng v₁ giảm đi một lượng đúng như vậy.

IV.2. Chọn chế độ tính toán và các hệ số

Sức cản đối với chuyển động của xe tăng khi quay vòng thay đổi trong những giới hạn rất rộng phụ thuộc vào các tính chất của nền đất , tốc độ chuyển động và kết cấu của xe tăng. Do đó cần chọn  điều kiện tính toán ở  chế độ chuyển động điển hình với xác suất gặp phải lớn nhất trong thực tế chiến đấu và tương đối nặng nề đối với chuyển động quay vòng.

Theo [I] chọn   m_max = 0,8

         Theo [IV] B =2,92m

Vì xe M48 có sử dụng truyền động phụ trong hộp số thuỷ cơ nên phần công suất truyền qua bộ truyền thuỷ lực sẽ thay đổi khi bán kính quay vòng thay đổi, dẫn đến làm thay đổi các tính chất của hệ thống truyền lực. Vì vậy không thể sử dụng trực tiếp đặc tính kéo chuyển động thẳng trong tính toán kéo quay vòng.

IV.3.Xây dựng đặc tính phối hợp làm việc giữa động cơ và biến mô thuỷ lực khi xe quay vòng         

IV.3.1. Xác định vận tốc trọng tâm xe tăng và bán kính quay vòng tính toán

Khi xe quay vòng với bán kính quay vòng R nhỏ hơn bán kính quay vòng tự do R_td , chẳng hạn về bên phải, bánh răng ngoại luân bên phải của vi sai trụ đơn bị phanh lại. Lúc này vận tốc quay của bánh răng mặt trời dãy hành tinh tổng hợp 1 bên phải giảm đi còn vận tốc bánh răng mặt trời của dãy hành tinh tổng hợp 11 bên trái tăng lên.

Phương trình động học của vi sai đơn ,mà đó là một dãy hành tinh nối ghép ăn khớp trong với đặc tính k = 1 ,có dạng:

w_c1 + w_c2 = 2w₀                             (4.2)

Theo [VII] L/B = 1,37, với L là chiều dài dải xích tiếp đất

Thay số vào (4.6) ta được R_td = 46,52B = 135,8m

IV.3.2.Xác định các đại lượng đặc trưng cho quá trình quay vòng

Theo sơ đồ động học hệ thống truyền lực ta sẽ xác định momen phanh M_ph trên bánh răng mặt trời (bánh răng bán trục) của vi sai quay vòng và momen M_p truyền từ động cơ theo truyền động phụ khi xe tăng quay vòng với bán kính Rtd .

Như ta đã biết ,trong vi sai đơn ,mô men trên các bánh răng bán trục (bánh răng mặt trời) bằng nhau còn mô men trên giá bằng hai lần mô men trên bánh răng bán trục, tức là

M_c1 = M_c2

M₀ =2M_c2

Khi xe quay vòng ,xét phương trình cân bằng mô men trên trục nối các bánh răng ngoại luân của hai dãy hành tinh tổng hợp ta có

M_tbi_hih_hi = M₂^’ - M₁^’

Như vậy, phương trình (4.11) có thể viết dưới dạng

f_tb = f₂ - f₁h_th                                           (4.13)

Độ lớn của lực kéo đơn vị f_tb phụ thuộc vào chế độ làm việc chung của động cơ và biến mô thuỷ lực, và cũng thông qua chúng độ lớn này sẽ phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của xe tăng.

Vẽ các đồ thị (4.23) ,(4.24),(4.25) trên cùng một hệ trục và đặt bên cạnh đồ thị (4.26) ,trục tung của hai đồ thị này có cùng tỷ lệ xích. Theo công thức (4.22) đó chính là đặc tính phối hợp làm việc giữa động cơ và biến mô thuỷ lực khi chuyển động quay vòng của xe M48.

Đưa các công thức tính toán vào chương trình ,máy tính cho ra kết quả đồ thị trên hình 4.2 và bảng giá trị 4.1.

IV.5. Đánh giá chất lượng kéo quay vòng xe M48

Đặc tính kéo quay vòng cho ta thấy một lực kéo đơn vị như thế nào sẽ phải đòi hỏi ở trên trục bánh tuabin của biến mô thuỷ lực, nếu như ở một vận tốc trọng tâm xe tăng cho trước mà đóng hoàn toàn phanh quay vòng.

Trên đặc tính kéo quay vòng của xe M48 ta thấy đường cong f_tbqn = f(v_c) nằm cao hơn đường cong f_tbn = f(v_c) . Do đó việc quay vòng ở tay số nhanh ở mọi vận tốc chỉ có thể thực hiện được khi có trượt trong phanh quay vòng, bởi vì mômen trên bánh tua bin của biến mô thuỷ lực không đảm bảo được lực kéo cần thiết cao như vậy.

Đường cong f_tbqc = f(v_c) cắt đường cong f_tbc = f(v_c) tại v_co = 9,05 km/h tương ứng từ đồ thị suy ra R_co = 2,5B =2,5.2,92 = 7,3m.

Vì bán kính tính toán giả định có giá trị thay đổi nên việc quay vòng của xe có nhiều ưu điểm. Khi quay vòng có trượt trong các phần tử ma sát điều khiển là phanh quay vòng kiểu phanh đĩa ,đĩa ma sát bằng kim loại gốm làm việc trong dầu, đồng thời với cơ cấu điều khiển bằng thuỷ lực nên việc điều khiển quay vòng rất nhẹ nhàng.

KẾT LUẬN

Xe tăng M48 là loại xe đã được sử dụng trong quân đội ta. Do thời gian sử dụng đã lâu và trình độ của người sử dụng còn hạn chế nên đến nay chất lượng của xe đã giảm đi đáng kể. Việc nghiên cứu toàn diện xe ,nhất là hệ thống truyền lực thuỷ cơ là rất cần thiết. Từ đó đề ra những biện pháp thích hợp nhằm nâng cao tuổi thọ của xe và sử dụng triệt để những ưu điểm của xe này.

Việc khảo sát khả năng kéo chuyển động thẳng và quay vòng của xe cho phép ta đánh giá chất lượng kéo của xe ở các điều kiện chuyển động khác nhau. Do việc tính toán được thực hiện trên máy tính nên quá trình tính toán được nhanh chóng và chính xác.

Đường đặc tính kéo của xe M48 với bộ biến mô men thuỷ lực gần với đường đặc tính lý tưởng của xe có hộp số vô cấp. Điều này cho phép sử dụng triệt để hơn công suất của động cơ và đảm bảo cho nó làm việc ổn định khi lực cản chuyển động bên ngoài thay đổi trong phạm vi lớn mà không phải tăng số lượng số truyền. Bởi vì việc tăng số lượng số truyền trong hộp số sẽ làm cho kết cấu của hộp số phức tạp thêm, trong khi hệ số sử dụng công suất của động cơ tăng không đáng kể.

Xe M48 có khả năng kéo và vượt dốc tương đối tốt ,có khả năng thông qua cao ,đặc biệt trên các đoạn đường xấu có tính bám kém.

Từ kết quả của quá trình tính toán kéo chuyển động thẳng và quay vòng xe M48 đã chỉ ra những ưu điểm của nó so với các xe cùng loại ,cụ thể là

- Lực kéo đơn vị lớn nhất của xe ở số chậm f_dmax = 0,473 ,lực kéo này khá lớn có thể sử dụng để vượt dốc hoặc kéo moóc.

- Góc lên dốc lớn nhất xe có thể vượt qua là 28⁰

- Khả năng dừng động cơ lực cản ngoài tăng đột ngột hoặc do lái xe thiếu kinh nghiệm ít khi xảy ra.

- Đạt được vận tốc cao khi xe quay vòng (quay vòng ở số nhanh v_cmax =49,41km/h trong khi chuyển động thẳng ở số nhanh v_max=48,26km/h).

- Bán kính tính toán lớn nhất đạt được khi quay vòng ở số chậm R_­co = 7,3m.

Việc sử dụng bộ biến mô men thuỷ lực làm tăng tuổi thọ, độ tin cậy của động cơ và hệ thống truyền lực do giảm phụ tải tác động từ hệ thống truyền lực vào động cơ. Ngoài ra còn cho phép giảm số lượng số truyền của hệ thống truyền lực. Vì vậy việc điều khiển xe dễ dàng hơn, dễ tự động hoá quá trình sang số, qua đó đảm bảo cho lái xe làm việc được lâu dài.

Qua nghiên cứu kết cấu hệ thống truyền lực thuỷ cơ xe M48 và từ kết quả khảo sát khả năng kéo chuyển động thẳng, quay vòng của xe trên máy tính cho thấy tính ưu việt của hệ thống truyền lực thuỷ cơ so với các hệ thống truyền lực cơ khí thông thường.

                                                                          Hà nội, ngày  … tháng … năm 20…

                                                                          Học viên thực hiện

                                                                        ......................

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Lý thuyết xe tăng

-  HVKTQS -1990

II. Kết cấu và tính toán xe tăng - thiết giáp (phần II)

< Nguyễn Văn Luận,Lê Kỳ Nam > - HVKTQS -1999

III. Lý thuyết kết cấu và tính toán xe xích quân sự (tập II, phần II)

Đại học KTQS - 1976

IV. Hướng dẫn sử dụng xe tăng M48A3

Bộ tư lệnh thiết giáp -1974

V. MATLAB

< Nguyễn Tăng Cường chủ biên >- HVKTQS - 2001

VI. Chi tiết máy

< Đỗ Quyết Thắng > -  HVKTQS - 1994

 "TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"