автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров и конструктивной схемы соединения энергонасыщенных тракторов класса 30 кН с навесными и полунавесными плугами

Принятые обозначения.Ч

Введение

Глава I. СОСТОЯШ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1.Анализ существующих схем пахотных агрегатов. . . 10 1.2.Обзор литературы по исследованию взаимной увязки трактора и плуга в горизонтальной плоскости.

1.3,Постановка задачи исследования.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ.

2.1.Выбор и обоснование критериев, определяющих оптимальное агрегатирование трактора с плугом.

2. 2.Математическая модель работы пахотного агрегата

2.3.Характеристики элементов системы, аппроксимация.

• функций и исходные данные.

Глава 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.I.Основные вопросы методики экспериментальных исследований

3.2.Методика измерения параметров и измерительная аппаратура

3.3.Методика обработки экспериментальных данных. . . III

Глава Ч. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1.Влияние схемы увязки трактора с плугом в горизонтальной плоскости на устойчивость прямолинейного движения и управляемость агрегата

Ч. 2. Зависимость энергетических и динамических показателей агрегата от схемы увязки трактора с плугом

4.3.Влияние схемы увязки трактора с плугом на эксплуатационные показатели агрегата

4.Выбор оптимальной взаимной увязки трактора и плуга в горизонтальной плоскости по совокупности принятых критериев.

Глава 5. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И И1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

5.1.Внедрение рекомендованных параметров расположения навесных устройств на тракторах и плугах.

5.2.Расчет экономической эффективности.

Выводы.

Уровень развития сельского хозяйства неразрывно связан с его оснащенностью высокопроизводительной техникой и зависит от темпов развития тракторного и сельскохозяйственного машиностроения.

Опережающий рост производственной и научной базы, ускорение технического прогресса тракторного и сельскохозяйственного машиностроения составляют предмет постоянной заботы партии и правительства. В решениях ХХУ1 съезда КПСС / I / указано на необходимость дальнейшего роста производства мощных пахотных тракторов типов К-700, T-I50 и других, выполняющих наиболее трудоемкие и энергоемкие операции в сельском хозяйстве. Майский (1982 г.) Пленум ЦК КПСС / 2 / поставил задачу перед отраслью тракторного и сельскохозяйственного машиностроения в двенадцатой пятилетке обеспечить выпуск новых и модернизированных энергонасыщенных тракторов.

Из общего комплекса сельскохозяйственных работ на долю вспашки почвы приходится около 35$ энергетических затрат. В связи с этим вопрос обеспечения сельского хозяйства высокопроизводительными экономичными пахотными агрегатами имеет большое народнохозяйственное значение.

Одним из основных путей дальнейшего роста производительности машинно-тракторных агрегатов (МТА) является повышение скорости их движения, возможное при увеличении энергонасыщенности тракторов и создании к ним сельскохозяйственных машин-орудий, обеспечивающих качественную работу на высоких скоростях. В последние.годы отечественной промышленностью освоены образцы новых сельскохозяйственных тракторов МТЗ-80, T-I50, T-I50K, К-700, K-70I и комплекса сельскохозяйственных машин к ним.

Ведутся опытно-конструкторские работы по дальнейшему повышению энергонасыщенности тракторов и снижению тяговых сопротивлений машин-орудий. Рост энергонасыщенности и повышение скорости движения МТА предъявляют новые требования к конструкции и параметрам агрегата, в том числе, и к устойчивости его прямолинейного движения.

Между тем производственные показатели пахотных агрегатов с энергонасыщенными тракторами T-I50 и T-I50K далеко отстают от всевозрастающих требований сельскохозяйственного производства. Испытания и анализ схемы соединения тракторов T-I50 и T-I50K класса 30 кН с плугами показали, что они не обеспечивают устойчивую работу агрегатов при традиционных схемах их комплектования, вследствие чего наблюдается существенное недоиспользование высоких потенциальных возможностей энергонасыщенных тракторов на пахотных работах. Это объясняется тем, что в большинстве случаев при решении различных-задач, связанных с выбором . параметров агрегатов, конструктивной увязкой трактора с плугом и режимов их работы, за основу-принимаются статические модели. агрегатов и методы теории равновесия механических систем. В то время как работа МТА в реальных условиях эксплуатации представляет собой комплекс сложных динамических процессов, вызываемых непрерывными колебаниями трактора, тягового сопротивления плуга, скорости и направления движения.

Увеличение энеproнасыщенности тракторов, внедрение принципиально новой конструкции органов их управления и повышение рабочих скоростей не позволяют механически переносить существующие способы агрегатирования серийных тракторов с плугами на энергонасыщенные тракторы T-I50 и T-I50K.

Как показали исследования, недоиспользование потенциальных возможностей энергонасыщенных тракторов на пахотных работах является следствием недостаточной изученности взаимного влияния трактора и навесного плуга на устойчивость движения пахотного агрегата, что не позволяет выработать четкие критерии, позволяющие заранее оценить устойчивость движения агрегата еще на стадии проектирования.

В связи с этим особую актуальность приобретают вопросы выбора рабочих параметров и оптимальной схемы взаимной увязки трактора с плугом, улучшающие устойчивость прямолинейного движения и динамические качества агрегатов, которые во многом определяют их эксплуатационные и агротехнические показатели.

В настоящей.работе исследуются вопросы выбора-оптимальной схемы.взаимной увязки трактора и плуга в горизонтальной плоскости, устойчивости прямолинейного движения, динамические и эксплуатационные показатели агрегата. Б качестве объектов исследований выбраны пахотные агрегаты, составленные из -энергонасыщенных скоростных тракторов Т-150Г и Т-150К тягового класса 30 кН и. плугов ПЛН-5-35 и ПЛП-6-35.

Работа выполнялась в соответствии с Постановлением ЦК КПСС и-СМ СССР № 210 от 26.03.70 г. и приказом Министра тракторного и сельскохозяйственного машиностроения № 362 от 29.09.1975 г. по темам НИР и ОКР Минсельхозмаша 30-72 "Исследование агрегатирования и тяговых показателей серийных и опытных тракторов", 46-76 "Выбор и обоснование оптимальных параметров и путей совершенствования эксплуатационно-технологических показателей и агрегатирования с.-х. общего назначения тракторов перспективного типажа с набором машин".

ВЫВОДЫ

1. В результате теоретических исследований выведены аналитические зависимости и разработана математическая модель, отображающие взаимосвязь основных конструктивных параметров навесных систем, обоснованы оптимальные их значения и схемы соединения тракторов T-I50 и T-I50K с навесными ПЛН-5-35 и полунавесными ПЛП-б-35 плугами. Расчетами, проведенными на ЭВМ, в частности, установлено, что для гусеничного трактора T-I50 с плугами ПЛН-5-35 и ПЛП-б-35 оптимальной является схема 60-60 (навесное устройство на тракторе смещено на 60 мм вправо, а присоединительный треугольник на плуге смещен на 60 мм влево) в сравнении- с применяемыми схемами 0-120 и 120-0, а для колесного- трктора T-I50K схема 150-220 в сравнении- со схемами 0-220, 120-220 и 180-220.

2. Результаты экспериментальных исследований подтвердили-достоверность теоретических разрабоянк и показали, что пргг внедрении оптимальных схем соединения гусеничного T-I50 и колесного T-I50K тракторов с плугами ПЛН-5-35 и ПЛП-б-35 динамическая устойчивость прямолинейного движения пахотных агрегатов улучшается прг одновременном снижении- энергозатрат и расхода топлива в сравнении с применяемыми схемами. Так средне-квадратические отклонения траектории движения трактора T-I50 и ширины захвата плуга ПЛН-5-35 при схеме 60-60 получены в 1,59 и 2,50 раза ниже, чем при схеме 0-120; в 1,43 и 1,53 раза ниже в сравнении со схемой 120-0 соответственно. Затраты мощности на ведущих колесах трактора меньше на 2$ и 4%, а тяговый к.п.д. повысился на 1% и 1,2% в сравнении со схемами 0-120 и 120-0 соответственно.

3. Сравнительными производственными испытаниями тракторов Т-150 и Т-150К с плугами ПЛН-5-35 и ПЯП-б-35 при различных схемах их соединения установлено, что реализация разработанных рекомендаций обеспечивает повышение производительности пахотного агрегата с трактором Т-150 на 2,3. .8,% и агрегата с колесным трактором Т-150К до 4,2$ при меньшем на 1,6.10% и 2,7% расходе топлива на единицу вспаханной площади соответственно.

4. Теоретические расчеты и полученные экспериментальные данные свидетельствуют об отсутствии существенной разницы между одно- и двухшарнирным креплением нижних тяг механизма навески. Принимая во внимание меньшую металлоемкость (на 12 кг) и большую надежность двухшарнирного соединения нижних тяг, последнее рекомендовано и внедрено в серийное производство.

5. Установлено, что изменение положения опорного колеса в продольном направлении на плуге ПЛН-5-35 в пределах 1150. 1350 мм от оси подвеса не влияет на работу агрегата. Перемещение опорного колеса в поперечном направлении существенно влияет на показатели.по.глубине вспашки и.динамику взаимодействия трактора с плугом. Так при перестановке опорного колеса внутрь рамы, плуга (смещение вправо, на 450 мм) коэффициент вариации глубины вспашки уменьшился в 1,52 раза по сравнению с серийным положением. Усилия в правом и.леЕом раскосах навес-. (/ ки трактора при этом снизились в 1,7 и.1,93 раза соответственно.

6. Анализ сил, действующих в пахотном агрегате, показал, что применение рекомендованной схемы соединения трактора Т-150 с плугом ПЛН-5-35 в сочетании с увеличенными полевыми досками размером 350x160 мм на передних корпусах и размером 500x160мм на последнем корпусе в сравнении с серийным вариантом установки полевых досок размером 300x160 мм на передних корпусах и

400x160 мм на последнем корпусе обеспечивает улучшение устойчивости движения трактора до 45$ (отношение L¿j) уменьшалось с 1,6 до 1,1) и повышение качества вспашки°(коэффициент вариации ширины захвата агрегата уменьшился в 1,65 раза).

7. Разработанные рекомендации по оптимальной конструктивной увязке пахотных агрегатов с энергонасыщенными тракторами T-I50 и T-I50K внедрены Харьковским тракторным заводом и производственным объединением "Одессапочвомаш". Экономический эффект от внедрения предложенных схем соединения пахотных агрегатов с энергонасыщенными тракторами T-I50 и T-I50K составляет 40,2 руб. и 86,6 руб. соответственно на один агрегат в год.

1. Материалы ШТ съезда КПСС. М., Политиздат, 1981 .

2. Продовольственная программа СССР на период до 1990 годаи меры по ее реализации. Материалы Майского Пленума ЦК КПСС . 1982 г. Молодой коммунист, 7, 1982.3. Антонов A.C.

3. Барский И.Б.' Ami лови ч В. Я. . Кутьков Г. М*5. Белехов И. П.

4. Бурченко П. Н. Плишкин A.A.7. Бурченко П.Н.8. Бурченко П.Н. и др.

5. Теория гусеничного движителя. М., Машгиз, 1949.

6. Динамика трактора. М., "Машиностроение", 1973.

7. Теоретические и экспериментальное исследование зависимости величины тягового сопротивления плуга от системы его навески на трактор. Доклады ТСХА, вып. 86, 1963.

8. Метод аналитического расчета продольного равновесия навесного плуга.

9. Труды ВИМ, т.37, М., 1965.

10. Исследование направления линии, тяги навесного плуга к гусеничному трактору класса Зт. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.техн.наук, М., 1963.

11. Энергетическая оценка корпусов КСЭ-01 и плугов для работы на повышенных скоростях. "Тракторы и сельхозмашины", № 9, 1970.9. Бурченко П.Н.10. Веденяпин Г. В.

12. К теории навесных пахотных агрегатов. Труды ВИМ, т. 61, М., 1974.

13. Теория вероятностей. М., "Наука", 1969.

14. Экспериментально-теоретические исследо« вания устойчивости хода навесного плуга ПН-4-35,' Материалы НТС ВИСКОМ, вып. 25, М., 1968.

15. Новые методы и приборы динамометрирования навесных сельскохозяйственных машин. Тракторы и сельхозмашины, № 2,- 1959.

16. Силы,'действующие на лемешные и дисковые плуги. "Сельское хозяйство за рубежом", 1Ь 2, 1957.

17. Тягово-экономические показатели тракторов при регулируемой гидродогрузке ведущих колес. Записки Воронежского СХИ, т. 48, вып. I, Воронеж, 1971.

18. Вероятностные характеристики процессов в навесном пахотном агрегате. Записки Воронежского СХИ, т. 53, Воронеж, 1972.

19. Исследования на электронной модели динамических показателей гидронавесной системы трактора при силовом регулировании. Научные труды Воронежского СХИ, т. 68, Воронеж, 1975.

20. К динамике навесного почвообрабатывающего агрегата, оборудованного системой автоматического регулирования глубины. Научные труд! Воронежского СХИ, т.109, Воронеж, 1980. Об устойчивости пахотных' орудий, М., Собр. соч., т. 2, 1965.

21. Елизаров В. П., КутькоЕ Г. М., Шлуфман М.М.30. Желиговский В.А

22. Общая теория равновесия навесных агрегатов. Сб.;"Механизация и электрификация сельского хозяйства в СССР". Под ред. И.Ф.Василенко, М., 1957.

23. Теория колесных сельскохозяйственных агрегатов. Труды ВИМ, т. 46, М., 1970.

24. Динамика машинно-тракторных и автомобильных агрегатов. Издат. Ростовского университета, 1974.

25. Изыскание и исследование рациональных устройств, уравновешивающих навесной плуг в горизонтальной плоскости. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.техн.наук,Харьков,1970.

26. Оценка управляемости тракторов. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, № 4, 1960.

27. Спектральный анализ и его приложения. М., "Мир", 1971.

28. Исследование влияния направления линии тяги тракторного плуга на его тяговое сопротивление. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук, М., 1956.

29. Исследование динамики МТА на аналоговых вычислительных машинах. Труды ВИМ, т.38, М., 1964.

30. Исходные соображения для изучения снижения тяговых сопротивлений сельскохозяйственных машин при замене стальных колес пневматическими. Доклады ВАСХНИЛ, вып.2, М., 1950.31. Жид овинов В. П.

31. Устойчивость навесного пахотного агрегатав горизонтальной плоскости.

32. Материалы НТС ВИСХОМ, вып.25, М. , 1968.32. Забавников H.A.33. Иезгин М.Д.34. Иваницкий В. Г.

33. Калиновский В.PI., Староди некий, Д. 3. Шподаренко И.П.36. Кальбус Г.Л.37. Каспаров Б.М.38. Кацыгин В.В. и др.39. Ким ПЛ.40. Киртбая Ю. К.41. Кленин Н.И.,

34. Основы теории транспортных гусеничных машин. М., "Машиностроение", 1968.

35. К графическому расчету продольного раЕНОЕесия плуга. Механизация и э ле ктри фи ка ция со ци а ли с ти че с ког о сельского хозяйства, № 9, 1961.

36. Исследование тягово-динамических показателей гусеничного трактора с учетом не прямолинейного движения. Канд. диссертация, М., 1976.

37. Оптимальная увязка в горизонтальной плоскости скоростных трактороЕ класса 30 кН с плугами. Научные труды ВАСХНИЛ, М., "Колос", 1976.

38. Основы эксплуатации навесных систем тракторов, Киев, издат. УАСХН, 1962.

39. Об устойчивости прямолинейного движения сельскохозяйственного агрегата с колесным тракторов. Труды ВИМ,т. 48, М.1969.

40. Рациональные параметры энергонасыщенных тракторов и машинно-тракторных агрегатов. Мн. , "Урад?кай", 1976.

41. Исследование и усовершенствование механизмов навески многокорпусных плугов.

42. Канд. диссертация, М., 1966.

43. Исследование динамики тягового сопротивления сельхозмашин и орудий. "Сельхозмашина", № 12, 1952.

44. Кутьков Г. М., Ива ниц кий В. Г.52. ЛетошнеЕ М.Н.

45. Сельскохозяйственные машины. М., "Колос", 1970.

46. Влияние направления линии тяги на работу навесного плуга. Известия Куйбышевского СХИ, т.18, 1966.

47. Исследование некоторых вопросов динамики управления движением тракторного агрегата как неголономной системы на электронных машинах. Вестник ХПИ, № 57, вып.2,Харьков, 1972.

48. Определение давлений на полевые доски плугов общего назначения. Материалы НТС В1СХ0М, М., 1963.

49. Регулирование двигателей' внутреннего сгорания. М. , Машгиз, 1960.

50. Автоматическое регулирование двигателейвнутреннего сгорания. М., Машгиз, 1968.

51. Влияние крюковой нагрузки на прямолинейность движения трактора. Труды ВИМ, т. 40, 1966.

52. Исследование сил, действующих на пахотный агрегат в горизонтальной плоскости. Труды ВИМ, т. 44. 1967.

53. Исследование сил, действующих на пахотный агрегат при несимметричной крюковой нагрузке. Труды ВИМ, т. 46, 1970.

54. Энергетический баланс гусеничного трактора с учетом динамических составляющих потерь мощности. Трааторы и сельхозмашины, № 4,1975.

55. Сельскохозяйственные машины. М.-Л., Сельхозгиз, 1955.53. Лурье А.Б.54. Лучине кий И.Д55. Лызо А. П., Иванов В.Б.56. Львов Е.Д.

56. Любимов А.И., Бледных В.В.58. Любимов Б. А.59. Мельников Д.И60. Морозов Б.И. и др.61. Моспан Ю.П.62. Муфте ев P.C.63. Мухин A.A.

57. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов. Л., "Колос", 1970.

58. Графический расчет продольного равновесия плуга. Труды ВИМ, вып. 13., 1951.

59. К определению габаритной ширины гусеничного трактора общего назначения. Тракторы и сельхозмашины, № 7, 1958.

60. Теория трактора, М., Машгиз, 1960.

61. Динамические свойства полунавесного плуга при движении в неоднородной среде. Труды ЧИМЭСХ, вып. 33, 1970.

62. О наЕесных тракторных агрегатах и гидравлических механизмах для управления. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, К 2, 1956.

63. К оценке управляемости тракторов. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. К 6, 1965.

64. Оценка управляемости самоходной машины. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, № 3, 1970.

65. Эффективность работы навесного пахотного агрегата в зависимости от положения опорного колеса.

66. Способы соединения плуга с трактором и энергетические показатели пахотного агрегата. Труды ВИМ, т.40, 1966.

67. Изменение тягоеых свойсте трактора и тягового сопротивления плуга в зависимости от направления линии тяги е горизонтальном плоскости. Механизация и электрификациясоциалистического сельского хозяйства,

68. Настенко H.H., Гурарий K.M.

69. К вопросу управления движением гусеничного трактора. Тракторы и сельхозмашины, № 10, 1959.

70. Отраслевые методические указания и нормативно-справочные материалы для определения экономической эффективности новой техники е тракторном и сельскохозяйственном машиностроении. ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, М., 1976.66. Па рае в А. Г.

71. Плишкин A.A., Бурченко П.Н.68. Полканов И. П.69. Прымов Р. Я.70. Рунцо A.A.71. Свирщевский Б.С.

72. Сергеев М.П., Виноградов В. И.73. Сине о ков Г.Н.74. Оинеоков Г.Н.

73. Зависимость тягового сопротивления плуга от установки линии тяги. Земледельческая механика, М., 1965.

74. Динамометрирование навесных плугов. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, $ I, 1961.

75. Теория и расчет машинно-тракторных агрегатов. Москва-Свердловск, Машгиз, 1958.

76. Экспериментальное обоснование параметров полевой доски плуга, Материалы НТС ВИСХОМ,1. М., 1963.

77. Исследование и обоснование основных параметров плугов общего назначения. Минск, 1959.

78. Эксплуатации машинно-тракторрого парка. М. , Сельхозгиз, 1958.

79. Изыскание улучшения устойчивости хода навесных пахотных агрегатов. Труды ЧИМЭСХ, вып. 43. ч. I, 1970.

80. Силовые характеристики рабочих органов лемешного плуга. "Сельхозмашина", К 6, 1956.

81. Графические способы определения сил, действующих на навесные плуги. Тракторы и сельхозмашины, № 8, 1959.75. Синеоков Г.Н.76. Сине оков Г.Н. Панов И.М.77. Слободюк В.Я.78. Соловейчик А.Г.ч79. Спера И.Я.

82. Стародинский Д.З. Шподаренко И.П.81. Трепененков И.И.82. Тураев Л.Д.83. Турбин Б.И. и др.84. Фортуна В.И.85. Хараев П.Х.

83. Равновесие плуга в горизонтальной плоскости. Материалы НТС ВИСХОМ, вып. 7, 1960.

84. Теория и расчет почвообрабатывающих машин М., "Машиностроение", 1977.

85. Исследование продольной устойчивости движения плуга пргг различных схемах навески его на трактор. Труды ВИМ, т.41, 1967.

86. Влияние трехточечного механизма наЕески на устойчивость работы навесного плуга. Труды ВИСХОМ, вып. 19, М., 1965.

87. Авторское свидетельство № 328844 от 13 мая 1970.

88. Эксплуатационные показатели сельскохозяйственных тракторов, М., Машгиз,1963.

89. Силы, возникающие на рабочей поверхности плуга. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, № 2, 1960.

90. Некоторые вопросы динамики навесных агрегатов. Труды НИМЭСХ, т.IX, 1959.

91. Основы устойчивости качественных показателей технологических процессов, выполняемых мобильными машинно-тракторными агрегатами.

92. Труды Волгоградского СХИ, том XXXIX, Волгоград, 1971.

93. К статистической динамике мобильных сельскохозяйственных агрегатов. Труды ЧИМЭСХ, вып. 33, 1970.86. Чудаков Д.А.87. Чудаков Д. А.88. Шподаренко И. П. и др.

94. Основы теории сельскохозяйственных навесных агрегатов. М., Машгиз, 1954.

95. Основы теории расчета трактора и автомобиля. М., "Колос", 1972.

96. К вопросу конструктивной увязки тракторов Т-150 и Т-150К с плугами ПИН-5-35 и ПЛП-б-35. Тракторы и сельхозмашины, № I, 1972.

97. Шподаренко И. П., Выбор положения опорного колеса на навес-Стародинский Д. 3.,ном плуге. Техника в сельском хозяйстве, Калиновский В.И. № 3, 1974.90. Щучкин Н.В.91. Юшин А.А.92. Юшин А. А., Евченко В. Г.

98. Лемешные плуги и лущильники. М., Машгиз, 1952.

99. Исследование влияния конструктивных особенностей трактора МТЗ-52 на динамические и эксплуатационные показатели. Тракторы и сельхозмашины, № 7, 1962 .

100. Исследование характера нагрузок с.-х. тракторов при работе МТА на повышенных скоростях. Тракторы и сельхозмашины, № 4, 1972.

101. И/ С.ип^ ¿¿бег гаи/7?-£сс/?е Кга-р-£е\/ег4е ££и/?^ а/л Р4 с//? с/

102. Рис. П.1.Х. Тарировка тензометрического звена.2 правой тяги; 3 - верхней тяги.

103. Рис. П.1.3. График тарир-овки полевых досок: I т первого корпуса; 2 последнего корпуса.1. И, мм АОг

104. Рис. П.1.4. График тарировки стоек: I 2 последнего корпуса.- первого корпуса;1. ГО

105. О 200 400 600 800 /ООО »00 МО 1600 1800 ¡000 оо/мин