автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Математическая модель машинно-тракторного агрегата с упругими звеньями в сочленениях

Волгоградский сельскохозяйственный институт

ДЕГТЯРЕВ Юрий Петрович . мА'

и УДК 631.3.06

На правах рукописи

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА С УПРУГИМИ ЗВЕНЬЯМИ В СОЧЛЕНЕНИЯХ

Специальность 05.20.03 — эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград 1994

Работа выполнена на кафедре «Тракторы, автомобили и теплотехника» Волгоградского сельскохозяйственного института.

Научные руководители: доктор технических наук, заслуженный деятель науки и техники РФ, профессор Н. Г. Кузнецов; кандидат технических наук, доцент В. Г. Кривое.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Л, В. Григоренко; кандидат технических наук, доцент В. С. Душко.

Ведущее предприятие — ГСКБ Волгоградского тракторного завода.

Защита диссертации состоится « » С( ¿4^ С\А. Л 1994 г.

в__^_ часов на заседании специализированного совета

К 120.56.02 в Волгоградском сельскохозяйственном институте по адресу: 430041, г. Волгоград, ул. Институтская, 8. СХИ;

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского сельскохозяйственного института.

Автореферат разослан « 9- » 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, профессор В. И. Федякин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Рост рабочих скоростей привел к увеличению колебаний тягового сопротивления машинно-тракторного агрегата (МТА), что в сбою очередь, повлекло увеличение его эксплуатационной нагруженности. Эти явления - причина уменьшения эффективности работы МТА. Поэтому снижение динамических нагрузок является важной задачей, решение которой возможно введением упругих элементов в сочленениях агрегата. Сглаживание пиковых динамических нагрузок эффективно при установке упругих элементов с оптимальными характеристиками в механизме навески трактора, приводе ведущих колес и на рабочих органах. Отмеченные вопросы являются проблемными и требуют своего решения. Последнее видется в проведении глубокого анализа этих явлений, который может быть . реализован только на базе математической модели, адекватной реальному МТА. .

Цель и задачи исследования. Целью работы является определение эксплуатациднной нагруженности МТА на математической модели, учитывающей наличие упругих связей в системе навески трактора, в трансмиссии и особенности взаимодействия движителя с почвой.

В соответствии с поставленной целью исследований предусмотрено решение следующих задач:

- создание адекватной математической модели МТА с упругими звеньями в сочленениях;

- проведение анализа изменения выходных параметров МТА в зависимости от внешних воздействий и характеристик упругих связей:

- разработка рекомендаций по применению упругих элементов в сочленениях МТА.

Объект исследования. В качестве объектов исследований взяты: пахотный (ДТ-175С+ПЛП-6-35), культиваторный (ДТ-175С+ЗКПС-4), посевной (ДТ-175С+ЗСЗ-3,6) агрегаты, оборудованные механизмом навески с упругим элементом.

Научная новизна. Разработана математическая модель функционирования машинно-тракторного агрегата, имеющего упругие связи в приводе ведущей звезд-очки, в системе навески трактора, учитывающая изменение несущей способности почвы, а также случайный характер нагрузкения. Получены зависимости колебаний значений эксплуатационных показателей МТА от параметров упругих связей в сочленениях агрегата. •

Практическая ценность. Создана уточненная математическая модель машинно-тракторного агрегата. Разработаны рекомендации по использованию модели при проектировании узлов и механизмов МТА.

Внедрение. Результаты исследований МТА с гусеничным трактором ДТ-175С с упругими связями в сочленениях приняты и используются в ГСКБ АООТ "Волгоградский тракторный завод", КБ ПО "Вол-го- Дон", в учебном процессе, в научно-исследовательской работе, что подтверждается соответствующими актами.

Апробация работы. Результаты работы доложены на научно-технических конференциях ВгТЗ (Волгоград, 1986, 1994), ВТИ (Воронеж./ 1987), КСХИ (Кострома, 1992), ВСХИ (Волгоград, 1986-1993), СИМСХ (Саратов, 1993).

Публикации. Научные положения диссертации изложены в 10 печатных работах.

Объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит рисунков и таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показаны актуальность, новизна, практическая значимость выполненной работы. Сформулированы положения, вынесенные на защиту.

В первой главе "Состояние вопроса и постановка задач исследования" обосновывается актуальность теш диссертации, краткий анализ работ, выполненных другими авторами по использованию упругих элементов в сочленениях машинно-тракторных' агрегатов. На основании этого обозначены цель и задачи исследования. На защиту выносятся следующие научные положения: математическая модель ма-Епнно-тракторного агрегата с упругими звеньями в сочленениях, учитывающая случайный характер нагружения; закономерности изменения выходных- параметров МТА в зависимости от внешних воздействий с различными механизмами навески; рекомендации по повышению эффективности функционирования МТА.

Вторая глава "Математическая модель МТА с трактором ДТ-175С и упругими звеньями в сочленениях" посвящена разработке математической модели функционирования машинно-тракторного агрегата в

/словиях вероятностного характера нагру.тения. Математическая модель описывает малые колебания динамической системы относительно среднего положения. Для' составления системы дифференциальных /равнений МТА представлен в виде пятимзссовой системы (рис. 1)

Связи между сельскохозяйственной машиной и шасси трактора, •лежду движителями и трансмиссией рассматривались в виде упругих элементов с демпферам, ме:аду шасси трактора и движителями представлена в виде упругого элемента с нелинейными характеристиками. Ка основания этих положений составлена система дифференциальных уравнений (1-5), описывающая колебания звеньев МТА относительно средних положений: центра масс сельскохозяйственной машины (1), центра масс трактора (2), ведущей згездочки (3), Еа-ла трансмиссии (4), угловой скорости выходного вала энергетической установки (5).

/н„ л х+кг ■ д со - тех глФ-т^ $ й <г, а)

+ + = + (С<ГЛ<Г + К<ГД сГ)

■ ■ Ьэк . '

(3)

4.К^дф +Л^дч) =ДЯС , (Ч)

¿Эк йк Ък?цк

где - АХ, Л (Г, А Ч>, АШ, АМс, изменения деформации упругого элемента в навеске, коэффициента буксования, закрутки зала от звездочки к энергетической установке, частоты вращения вала энергетической установки, момента сопротивления вала энергетической установки, тягового сопротивления МТА; Мех и Ют массы сельскохозяйственной машины и трактора; йsg,n - приведен-

ный момент инерции ходовой системы к Еедуцей.звездочке; Ут -приведенный момент инерции трансмиссии; 7ГГ - момент инерции • турбины гидротрансформатора; - коэффициент демпфирования упругого элемента; C¿ - жесткость упругого элемента; ¿дк - пе- . редаточное отношение трансмиссии; - к. п. д.- трансмиссии; X -радиус ведущей звездочки; 5 - длина трака гусеницы.

На основании уравнений (1-5) составлена структурная схема МТА (рис.2), в которой: 71 г Кь-"- параметры системы, представленной в п. 10 алгоритма расчетов; Р =■ С/ / & Ь .На основании структурной схемы МТА рассчитаны частотные' передаточные функции:' '

1.0т ДРкр , к угловой скорости выходного вала энергетической установки: •

А/¿ + Л\

у"" (АЯ- ) л/д-+

Ых = * ~ ¿г + ¿ч 1* - «£б Л*

2. От 4РкР к моменту сопротивления на выходном валу энергетической установки:

(2,1-23Я3+М - Г2о -

Ъ «-;-"А^АГ--(7)

- 3. От ЛРкр к коэффициенту буксования:-

*Ш&^) Ах

У? ■

Передаточнач функция от тягового усилия к скорости тратао-получена кг сскогс-чии соотношения

1ХТ=-Д- ¡¿(¿-¿г - £¿<5--г&ч>, (э)

Сдк о

одифференцирозав которое, было получено уравнение:

1\/т дсо-£ дсг- глФ

1дк

:и в операторной форме

ерДсГ- г РАЧ>. ({о)

<-Эк

Используя найденные ранее передаточные функции определе-1 следующие соотношения:

^^Г^лссГ-гшГ ■ НО

а основании уравнения (1) рассчитана передаточная функция от типового усилия к скорости деформации упругого элемента

VР I Я[Р1 Т&Р1

•V/ --- +- > (12)

I Р^ Р1 1А

/_ ¿.«О

¿=0 £-

в

где &1, ^, ¿.[, 81, а'с ' коэффициенты, определяе-

мые параметрами машинно-тракторного агрегата (приведены в диссертации) .

Полученные результаты легли в основу машинной модели, построенной по алгоритму:

1. Нахождение среднего значения нагрузки на крюке Й, по заданной реализации и спектральной плотности - оА .

2. Расчет максимального тягового усилия трактора:

где & - ширина гусеницы (трака); С0) составляющие до-

пустимых касательных напряжений в почве (закон Ш.Кулона); Со ~ коэффициент сцепления почвы (1,0 Н/см. ); Ь^У - коэффициент внутреннего трения для почв Волгоградской области, равный 0,65; ¿. - полное число траков опорной части гусеницы; (Х- - ширина Еершины почвозацепа; $ - длина трака; $ - высота почвозацепа; " - площадь вершины почвозацепа; - боко-

вая площадь почвозацепа; - коэффициент трения стали по почве; Ох - вертикальное давление на гусеницы трактора:

где &-0 ~ сила тяжести трактора.

3. Определение относительного тягового усилия трактора при

Р

р К*

° Р

Ггпах

4. Вычисление коэффициента буксования по формуле.Н.К.Кули-

эва:

•г.» к'р-

(1-<<-Кб)Р„!)

5. Установление перераспределения вертикальной нагрузки гаду каретками гусеницы:

и

це - расстояние от плоскости шарниров крепления тяг на-

ески до плоскости, проходящей через ось крепления передней ка-етки; £ - расстояние между осями крепления кареток; Акр^ -асстояние от шарниров крепления нижних тяг навески до полотна ороги (дна колеи); у - угол наклона низкних тяг к вертикаль-ой плоскости.

6. Расчет суммарного среднего сопротивления движению трак-ора: . <ц

О _ 9 (Ост ^^

* / Й с.

де Ьр = ——, ВС - расстояние между осями опорных катков дной каретки; фет ~ статическая нагрузка на заднюю каретку.

п &<>. е-е2

7. Определение среднего крутящего момента на звездочке рактора и на валу турбины:

8. Нахождение частоты вращения выходного вала ГТ при о линейной аппроксимации:

си*« 0,1гы?АЬго

9. Вычисление (с! $¡6 Р )о

/ dcT \ [i-(l~Ks) Pf]K6+5KeP/(1~Ke)

и приведенной жесткости нелинейного элемента, описывающего смятие почвы при буксовании трактора:

с г =

VciP i0

10. Расчет параметров системы:

тг т« . Т _ Кг . и __± , Т *

тСх1 т* - Ш**А- тг~Лк.-

т ? • т - к<- • Сг . г - тгг .

2~

тг ... тг , 77 _ К^ 7» _ л .

к - ^ Гл г-> 9 • ** ' •

Кг<у"~ Сц, Г^ г ¿^ .

, /Л П \

„ £ Г 9 {9ст + Рнр0' " ге I Су I 4 '

С»

т _ Л £ IV. . „. . т*. _ Кф .

Т* - ^гг . Т - 7 • ^ - _ ^

11. Расчет коэффициентов передаточных функций I

в

12. Определение спектральной плотности :

13. Оценка максимального значения ускорения до всему спект-у стационарного случайного процесса изменения буксования:

CL-1,5$ V S S^J^dÀ

о *

Интегрирование должно производиться разбиением интервала Л. о экспериментальной зависимости изменение тангенса угла внутрен-его трения tgif от a/g определяют новое значение ig Ц> о которому пересчитывают новое значение fè , осле этого расчет повторяется с пункта 4, до тех пор, пока не удет КРо)£-(Рок-,{ < о,ог.

14. Расчет передатйчных функций по уравнениям 6, 7, 8, 11,

2.

15. Расчет спектральных плотностей исследуемых параметров:

Г.ЫО <*4УГ p-ûVcji г|Дх

од , Ьд , Ол , , ¿>д j Од. .

16. Определение стандартов соответствующих переменных по пектральным плотностям. . •

17. Вычисление математического ожидания -часового расхода ■оплива. Согласно линейной аппроксимации:

6у =

Al +&1 со , <у + Вг со t co^ùjh

Если а - А, + А4 ; а, - Аг - А., ; b - В, + Вг; Ь,-• Вг - В,; as- ab(/a,, то

Ср(Х) - Функция Крампа, интеграл вероятностей. .

18. Нахождение среднеквадратического отклонения

со» ' в СОн

19. Определение математического ожидания погектарного расхода топлива;

3600ВмК(1-<Г) *

где Чг~(х)0%1цк~ теоретическая скорость трактора.

В третьей главе "Методика экспериментальных исследований и регрессионный анализ математической модели" изложены методика экспериментальных исследований и обработки опытных данных.

Для проверки адекватности составленной математической модели и определения нагружения реального МТА с упругими звеньями в сочленениях необходимо было провести экспериментальные исследования. Программой испытаний гусеничного энергонасыщенного трактора ДТ-175С было предусмотрено проведение опытов с жестким и упругим элементом в механизме навески на различных ЕИдах работ Еспашке, культивации, посеве.

Экспериментальными исследованиями было обнаружено, . что установка упругих элементов в сочленения МТА приводит к улучшению структуры входного сигнала - тягоеого сопротивления: уменьшается его среднее значение и стандарт, что приводит к повышению эффективности функционирования агрегата. Критерием выбора характеристик упругих элементов, как показано в работах, проводимых в Волгоградском СХИ под руководством профессоров Строкова В.Л., Кузнецова Н.Г., Клюева А.И. является снижение потерь скорости трактора при взаимодействии рабочих органов сельхозмашин с обрабатываемым материалом. При этом установлено,,.что упругие элементы гасят наиболее ■ опасные низкочастотные составляющие энергетического спектра тягового сопротивления, причем юс жесткости должны меняться в зависимости от вида работ. В частности применение пневмогидравлической навески позволило выявить их оптимальные

где

значения, Kotopue составили на вспашке, культивации и севе 5."Ю, 200, 175 кН/м соответственно; для механических упругих элементов 730-800 кН/М.

Наряду с этим положительным моментом, введение упругих элементов может вызвать и негативные последствия в работе других звеньев МТА: возможны ухудшения динамических, кинематических, экономических показателей.

Составленная математическая модель позволяет анализировать изменение исследуемых параметров по среднеквадратическим их отклонениям и сравнивать выходные показатели МТА с жестки«! и упругими СЕЯЗЯМИ.

Однако, расчет выходных параметров на математической модели при использовании упругих элементов в различных звеньях МТА является трудоемким.-

Поэтому для выявления тенденции изменения выходных показателен при установке упругих элементов с заданными характеристиками в сочленения МТА был проведен многофакторный вычислительный эксперимент, по результатам которого выполнен регрессионный анализ на машинной модели, состоящей из нескольких программных модулей, по предельно насыщенному плану второго порядка Рехтсафне-ра. Входным сигналом служила спектральная плотность тягового сопротивления, выходными - буксование, стандарт буксования, частота вращения выходного вала энергетической установки, момент сопротивления, расход топлива, скорость трактора, скорость сельскохозяйственной машины, скорость деформации упругого элемента в-

По результатам машинного эксперимента получены уравнения регрессии, в которых х, , хг , х5 , х.ч - кодированные переменные, соответствующие жесткости упругого элемента в звездочке (Сф ), коэффициенту демпфирования в звездочке ( Кц> ). жесткости упругого элемента в навеске ( Сг )» коэффициенту демпфирования упругого элемента в навеске ( Кг ) •

<Г= Q03S+2,Z5- №*Xt- Z,(15)

навеске.

<ое = 5,23-i0~s + W4 Xz +Z, 52• 10~ч X, Xt

<ou> = 2,90-0,08 X, ёМе - 1Z,ZZ+1,Z5Xi

1

t

a 5) (16)

(14)

« В,00'40'*~ 1,75- . (11)

Уравнения подучены для области

^фсоооЩ> *щ*оЩ кге!го^ шо^Х

СЛЪООООО^; тшЛ]> Кг€ [2500 10000 Щ-1

Вторая группа уравнений получена для С „В ГЮ"~-> £-10ч~и'А-}

■ о = 0,059-3' /О'5- 2, 5' /¿Г% + 2,$.10'3 Хк} (18) б? = 1-10-*-+<,64-10'*(¡9)

■ = ¿,75-0,озх< -аовхц-о,ог%ц + о,01къхН1 ио)

-ёМе = /3,66-0,66X3-0,48X44 0,4$Х}Х<,(&1)

- ¿¿=5,10-10*-6,88-Ю'% -?,50'Ю~*Хъ~*<гЪО-Ю'чУ.ач . и®

В четвертой главе "Экспериментально-теоретическое исследование функционирования МТА с упругими звеньями в сочленениях" приведены статистические характеристики входных и выходных параметров, представлены опытные и расчетные данные, полученные в результате испытаний объектов и машинной обработки на математической модели.

Спектральные плотности входного сигнала - тягового сопротивления пахотного, культиваторного и посевного аврегатов с серийной навеской имеют пять ярко выраженных частот, на которых наблюдается всплеск в диапазоне от Л - О до А - 35 с"4 (рис. 3). Здесь же приведены данные с пневмогидравлической навеской. Максимальное значение спектральной плотности расположено на первой низкочастотной составляющей спектра в.узком диапазоне от 3,0 до 3,5 с"1 со смещением в область более высоких частот при переходе от пахоты к культивации и севу.

Использование опытной навески позволяет снизить значение спектральной плотности тягового сопротивления на первом и втором пиках в 3 и более раза, а остальные практически ликвидировать, что позволило значительно снизить стандарт тягового сопротивления.

Если спектральные плотности тягового сопротивления

1гг

Л

-Л

<-)к

•• С

•1л».

'-о п ■ С$ ¿Иг г '"<> К{ "г

ас. I. Принципиальная схема МТА

к

Ър1

>ис. 2. Структурная схема ША

нЧ Шо

то

Ючо Шо

л л

**

Чл

1ь гч а л с" ос

нг-с 2000

исо

то

100

Л ,1

г

з <ьп кс*

Рис. 3. Спектральные плотности крюкового усилия пахотного (а) и

культиваторного (б) "¿ТА: I - серийная, 2 - опытная навеска

¿M,

HWc

Ш

300

100

л

s ib zt 32 Д,Г<

$/*. с Hb'c

Я

Jé

18

-f

-г'

1

s ib гн iz л,г'

s к, . z>i зг л, с-'

Рис. 4, Спектральные плотности момента сопротивления пахотного (а), культиваторного (tí), посевного (в) МГА: I - серийная, 2 - опытная навески

□лучены после обработки осциллограмм, то для выходных парапетов - момента сопротивления и частоты вращения выходного зала нергетической установки, коэффициента буксования они являются езультатом вычисления по уравнению:

Поэтому при анализе спектральных плотностей указанных вели-ин следует рассматривать и структуру передаточных функций.

Спектральные плотности и полученные на их основе стандарта омента сопротивления вала энергетической установки, характери-ующие его динамическую нагруженное?ь, представлены на рис. 4 я табл. 1.

Гидротрансформатор в тракторе ДТ-175С является хорошим шатром и практически не пропускает на вал энергетической уста-овки частоты больше б с'1 при частотном диапазоне функции зо~ мущения - тягового сопротивления до Л - 32-35 с*1 .

Применение пневмогидравлической навески позволяет снизить начения спектральных плотностей 5Мс на всех частотах. что со-ратило стандарты момента сопротивления выходного вала энергети-.еской установки на вспашке с 28,4 до 15,5 Н-м, культивации 10,9 до 6,4 Н-м, посеве с 8,6 до 5,8 Н-м.

Для сравнения в табл. 1 приведены данные МТА с механической рансмиссией и двигателем постоянной мощности.' Снижение этого араметра составило на вспашке с 67,5 до 28,5 Н-м, культивации : 35,6 до 21,1 Н-м, посеве с 28,9 до 18,8 Н-м. Эти данные еввде-ельствуют о благоприятном влиянии гидротрансформатора на дина-ическую нагруженность Бала энергетической установки., а примене-:ие пневмогидравлической навески повышает эффективность функцио-:ирования МТА за счет снижения колебаний тягового сопротивления.

Протекание спектральной плотности ' момента сопротивления также как и других исследуемых параметров) зависит от частотной :ерёдаточной функции и спектральной плотности входного сигнала :огласно уравнению (23). Расчет на математической модели показал, что применение пневмогидравлической^ навески несколько ухуд-ае'т структуру передаточных функций исследуемых параметров, а юновным фактором улучшения их спектральных характеристик яеля-тея, как показано выше, улучшение входного сигнала. В качестве

Тл'ИШ! I I

Сравнительные показатели МТЛ с различными механизмами навески

Опера ция МТЛ Навес-га Р*р • кИ <ОР*р 1<И Им 6/Чс , н-гл с х С»л С от , кг/ч ОгА , кг/га гп/ч

ГМТ Сер 33,6 4,2 1040,8 28,4 113,0 6,0 4,6 7,1 32,0 21,5 1.49

Пахота Оп 29,г 1,6 916,6 15,5 128,3 2,8 3,6 1,8 32,1 18,8 1.71

МТ Сер 34,1 4,1 800,0 67,5 170,9 5,0 4,2 1.6 30,6 17,9 1,71

Оп 29,7 1,7 705,5 28,5 194,0 2,4 3,5 0,6 29,2 14,9 1,96

ГМТ Сер 81,0 2,4 000,3 10,9 130,3 2,8 2,4 1,9 32,1 3,1 10,4

Культивация Оп . 19,2 1,2 834,5 6,4 138.4 1,6 2,2 1,0 32,2 2,9 11,1

МТ Сер 21,6 2,5 703,0 35,6 194,4 2,4 2,5 0,5 29,2 2,44 12,0

Оп 19,6 1,4 849,1 21,1 158,9 1,7. 2,2 0,4 31,4 2,44 12.9

ГМТ Сер 18,5 2,2 809,3 8,6 141,5 2,2 2,1 1,4 31,6 2,1 15,1

Сев Оп 17,2 1,4 762,2 5,8 147,3 1,4 1,9 0,8 30,4 3,9 16.0

МТ Сер 19,1 2,3 831,1 28,9 163,3 1,9 2,2 0,4 31,1 1,7 18.3

Оп 17,9 1,5 787,7 18,8 173,9 1,5 2,0 0,3 20,4 1,6 19,0

эимера это положение проиллюстрировано на рис. 4, 5.

Уменьшение колебаний тягового сопротивления при введении других элементов в механизм навески трактора явилось основным уточником снижения среднего значения тягового сопротивления на ■15 % в•зависимости от вида сельскохозяйственных работ.

При максимальной загрузке МТА на пахоте тяговое сопротивле-

ie с серийной навеской составило 33,6 кН при стандартеÁD - 4,2

г<р

1 и коэффициенте буксования трактора 4,6 X. Применение пневмо-едравлической навески дало возможность на той же операции сни-иъ тяговое усилие на 15 % до 29,2 кН, £>ркр в 2,63 раза до 1,5 1 и коэффициент буксования трактора на 28 Z до 3,6 %. Это поз-злило снизить нагруженность и колебания вала энергетической ус-жовки..Стандарты момента сопротивления уменьшились в 1,48-1,83 1за, частоты вращения выходного вала энергетической установки в ,57-2,14 раза, коэффициента буксования в 1,75-3,94 раза.

Анализ на математической модели показал, что применение швмогидравлической навески уменьшает колебания скорости трак-эра при сохранении колебаний скорости сельхозмашины на уровне 130В0Й модели. Стандарт колебаний скорости сельхозмашины соста-1Л для пахотного, культиваторного и посевного агрегатов 0,100; ,050; 0,048 м/с. Для МТА с жесткой связью этот показатель соот-;тственно равен 0,098; 0,060; 0,050 м/с. Стандарты колебаний сорости трактора снижены по сравнению с базовом вариантом на шэте oévjfT.0,098 до ¿Vrp- 0,060 м/с; культивации с 0,060 до ,031 м/с; севе с 0,050 до 0,035 м/с.

Часовой расход топлива определяется режимом работы двигате-[ и для МТА с различными механизмами навески находится на уров-! 30,4-32,2 кг/Ч (табл. 1).

Однако, из-за снижения- тягового сопротивления рабочая ско->сть однозначно возрастает на 5-14 % в зависимости от вида pare.. Поэтому погектарный расход топлива ' с эластичной навеской псе, чем с серийной.' На пахоте он уменьшился с бгд - 21,5 до ¡,8 кг/га. (на 14 %), культивации с 3,1 до 2,9 кг/га (на 7 %), !ве с 2,1 до 1,9 кг/га (на 10 %).

Такой же характер наблюдается и для погектарной производи-:льности. Она при использовании опытной навески растет: на narre с WrA - 1,49 до 1,71 га/ч; культивации с 10,4 до 11,1 га/ч; ;ве с 15,1 до 16,0 га/ч. •

•CV

ns

70

JJ

•v-2 1 {

\_У

1

гг !---

IW„,I

w

Ю

Ч )» м т

1

1 1 N/" ✓ -3

1b 2 У

a.

-32

29 зг A,

Рис. 5. Передаточйые функции серийного (а) а опытного (б) МГА: I, 2, 3 - соответственно посевной, культиват.орный, пахотный агрегата

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Создана математическая модель МТА с гусеничным трактором ДТ-175С, учитывающая наличие упругих связей в навеске трактора, в трансмиссии и особенности взаимодействия движителей с почеой.

2. Разработаны программы и методики определения выходных параметров МТА при случайном характере нагружения.

3. По результатам многофакторного эксперимента получены уравнения регрессии, позволившие установить, что введение упругих элементов в навеске с жесткостью более 150 кН/м, а в звездочке -более 50 кНм/рад не требует установки в них демпфирующих устройств.

4. Анализ спектральных плотностей входного сигнала - тяговогс сопротивления трактора ДТ-175С с пахотным, культиваторным, посевным агрегатам выявил четыре составляюада, которые с увеличением скорости МТА (при снижении тягового сопротивления) имеют

енцию к росту.

Первая формируется при взаимодействии рабочих органов с ой и составляет 3,0-3,5 с"1.

Вторая вызвана продольно-угловыми колебаниями подвески тора и имеет два максимума спектра. Первый составляет 9-10 , второй - 16-18 с-'.

Третья составляющая находится на уровне 19-20 с'* , опреде-ся колебаниями подвески трактора.

Четвертая обусловлена работой ходовой системы при переезде з неровности почвы и составляет 27-30 с"'.

Максимальная эффективность при выборе жесткости упругих зле-'ов в сочленениях МТА достигается при условии наибольшего .га-:я первой низкочастотной.составляющей энергетического спектра >вого сопротивления. Так, использование.пневмогидравлической ски позволило снизить значение спектральной плотности тяго-» сопротивления на первом- и втором пиках в 3 и более раза, а шьные практически ликвидировать.

¡. Гидротрансформатор является хорошим фильтром, сглаживающим !бания момента сопротивления вала энергетической установки и яически пропускает только первую составляющую спектра. I объясняется значительно более низкие значения среднеквадра-гского отклонения момента сопротивления, равные 9-15 Н-м, .'ив 29-68 Н-м у трактора с блокированным гидротравсформато-

). Применение пневмогидравлической навески на тракторе ДТ-5С значительно улучшает спектральные плотности как входного 1ала, так и исследуемых параметров: стандарты тягового сопро-гения, момента сопротивления, частоты вращения и коэффициента ювания уменьшились'соответственно в 1,57-2,63; 1,48-1,83; >-2,14; 1,75-3,94 раза. Наибольший эффект получен на наиболее эгоемких пахотных работах: соответствующие стандарты уменьши> - с 4,2 до 1,6 кН; с 28,4 до 15,5 Н-м; С 6,0 до 2,8 с"* ; ,М0"3 до 1,8« 10"-* .

Упругая связь в механизме навески трактора ДТ-175С обеспе-1 снижение тягового сопротивления на 7,6-15,0 X, буксования на 3 %, улучшила погектарную производительность на 6-15 %, а {од топлива на 7-14 X." На пахоте изменение этих показателей гветственно составило: с 33,6 до 29,2 кН; с 4,6 до 3,6 %; с

1,49 ДО 1,71 га/ч; с 21,5 до 18,8 кг/га.

8. Установка упругих элементов в навеске трактора вызваг уменьшение колебаний скорости трактора при сохранении . колебан* скорости сельхозмашины на уровне базовой модели. Так, на пахот среднеквадратические отклонения скорости трактора снижены 0,098 до 0,060 м/с, при этом стандарт скорости сельхозмашин составил соответственно для жесткого сочленения 0,098 м/с, упру гого - 0,100 м/с.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих рг ботах:

1. Кузнецов Н.Г., Дегтярев Ю.П., Филатов А.И. Способы снюке ния динамической нагруженности гусеничного движителя. Труд ВСХИ./Волгоград. 1987, с. 66-72.

2. Кузнецов Н.Г., Дегтярев Ю.П. Математическая модель трак торного агрегата. В сб: Математическое и машинное моделирование Материалы научной конференции. Воронеж, 1988, с. 145-146.

3. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Дегтярев Ю.П., Жидков Г.И Составление математических моделей машинно-тракторных агрегате с упругими звеньями в сочленениях и их исследование -методами теории случайных функций. Учебное пособие. Волгоград, 1989, 91

4. Дегтярев Ю.П. Математическая модель машинно-тракторног агрегата с упругими звеньями в системе силового привода. Б-ВНШТЭИ N 518 ВС-87.

5. Кузнецов Н.Г., Дегтярев Ю.П., Филатов А.И. Определение кинетической энергии гусеничного обвода трактора. ВАСХКИЛ, Бюлле тень ВНШАЛМК, выпуск 3(61), Волгоград, 1990, с. 61-66.

6. Дегтярев Ю.П.,.Филатов А.И., Березовой С.Г. Уравнение свя ей колебаний ocrosa и ведущего колеса гусеничного трактора. Тру ды ВСХИ, Волгоград, 1991, с. 73-80.

7. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Дегтярев Ю.П. Влияние упруги элементов в сочленениях МТА на работу дизеля постоянной мощное ти. В сб.: Повышение надежности и эффективности использовани сельскохозяйственной техники. ВСХИ. Волгоград, 1992, с. 24-28.

8. Дегтярев Ю.П., Филатов А.И. Регрессионный анализ на ПЭВМ В сб.: Повышение надежности и эффективности использования сель скохозяйственной техники. ВОТ. Волгоград, 1992, с. 128-131.