автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.05, диссертация на тему:Обоснование режимов и определение показателей работы торфяных агрегатов на добыче торфа с трактором класса 3

р-3 О 3 9 "

ТВЕРСКОЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕШ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ОБОСНОВАНИЕ ЕЕДОМОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ТОРФЯНЫХ АГРЕГАТОВ НА ДОШЧЕ ТОРйА С ТРАКТОРОМ КЛАССА 3

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 05.15.05 - ТЕХНОЛОГИЙ И КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ ТОРЙЯКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

Дзлиатов Александр Николаевич

О , / ; ; /■ /

Тверь, 1992

тверской ордена трудового красного зшшш

юли'гехничесмя нняиеут

• Па правах рукописи Долматов Александр Николаевич

ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ И ОПРВДЕШЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ТОРШЩ АГРЕГАТОВ НА ДОБЫЧЕ ТОРМ С ТРАКТОРОМ КЛАССА 3

СШВДАЛШОСГЬ 05.15.05 - ТЕХНОЛОГИЯ И КОМШЕНОШ МЕХАНИЗАЦИЯ ТОРЗШЮГС ПРОИЗВОДСТВА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тазрь, 1992

' Работа выполнена во Всесоюзной научно-исследовательском сситуте торфяной проиышденно'.ти.

1Ш-

Ваучные руководители

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор яэхничзскшс наук, профессор Л.Ы.Малков,

кандидат технических наук, старший научный сотрудник М.М.Арановский

доктор технических ту в., профессор Н.В.Кислов,

кандидат технических наук, дрцент Л.Н.Петров

Научный центр "Радченкоторф"

•Защита состоится " 25 " иарга 1992 г. в Ю

часов на заседании специализированного Совета Д 063.22.01 Тверского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института по адресу: г„Таерь-26, 170026, набережная Афанасия Никитина, с-22, аудитория Ц-212.

С диссертацией иогнс ознакомиться в библиотеке Тверского политехнического института.

_ 1992 г.

Автореферат разослан п/$п февраля

Ученый секретарь сгациадиаированного Совета, кандидат технических наук, доцент

В.Д.Копёшшн

> и

I. а. ¡¡..¡..яш Отдел

*ССврТ«ЦИЙ

I. ОЩАЙ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В торфяной промышленности дальнейшее увеличение объемов добычи торфа предусматривается за счет роста производительности труда» Интенсификация процессов торфяного производства ставит задачи существенного повышения энерговооруженности парка технологического оборудования, создания экономичных»высокопроизводительных машинно-тракторных агрегатов чМТА).

В настоящее время основу энергетических средств в торфяной отрасли составляют тракторы ДГ-75Б, Т-4А, ЫТЗ-80 и Т-150К. Устойчивой тенденцией дальнейшего роста производительности МТА является повышение их рабочих скоростей на базе увеличения энергонасыщенно эти тракторов, а также повышение эффективности функционирования их путем оснащения средствами гидроавтоматического управления. Более высокий уровень технической оснащэнности возможен на основе внедрения скоростных энергонасыщенные тракторов болотной модификации ДГ-Х75Т. У внедряемого трактора не только увеличена мощность двигателя, но и использована качественно новая гидромеханическая трансмиссия (ГМТ), свойства и конструктивное исполнение которой в значительной мере определяют тягово-энергеткчес-кие и технико-экономические характеристики, его функциональные возможности, работоспособность, надежность, долговечность и условия труда.

В связи с вышеизложенным исследование нагрузочных режимов фрезерования, валкования и транспорта торфа на основе использования в качестве энергетического средства трактора ДГ-175Т с ГМТ и определение рациональных режимов агрегатов с цельэ-повышения производительности труда в торфяной отрасли являются актуальной заг-дачей.

Цель работы. Оценка эксплуатационных рекимов и показателей работы МТА с трактором ДГ-175Т, оснащенным гидромеханической трансмиссией,и повышение эффективности использования.его энергетических качеств на операциях добычи и транспорта торфа.

Методы исследований. При выполнении работы сочетались теоретические и экспериментальные методы исследований. Для определения значений выходных показателей силовой установки трактооа был испиль-зован меюд функций случайных аргументов.

Экспериментальные исследования выполнены на серийно выпускаемом оборудовании с использованием тензсыетрической аппаратуры.

г

Обработка полученных экспериментальных данных осуществлялась методами математической статистики с использованием ЭВМ.

Объекты исследований. Скоростной энергонасыщенный трактор торфяной модификации ДГ-175Т (тракторы-аналоги ДГ-75Б, Т~4А); фре-зер-валкователь МГ35-96, фрезерные барабаны МТФ-17 и МГФ-18; гусеничные прицепы ЫГП-24В-1.

Научная новизна. Via основании теоретических и экспериментальных исследований произведена оценка степени изменения эксплуатационных показателей силовой установки трактора ДГ-175Т в зависимости от степени вариации внешней нагрузки. Определены тяговые и тягово-энвргетические характеристики трактора ДГ-175Т с учетом качествен-, ного состояния торфяной зале®:, 'доказана целесообразность совмещения в едином ИГА операций"фрезерования и валкованип (на примере фрезера-валкователя ШБ-96) в схеме с раздельной уборкой. Обоснованы пределы рациональности применения тракторов ДГ-175Т в зависимости от качественных характеристик аале^ей. Установлены демпфирующие свойства гидротрансформатора (ГТ), его влияние на сашззние нагрузок на 1ZTA. Остановлено влияние стабилизации подачи на качество расстила при фрезеровании.

Практическая ценность. Получены исходные данные для комплектования и проектирования тяговых и тягово-приводных агрегатов. Определена эффективность применения ИТ в тракторах торфяной модификации, позволяющая установить пределы рациональности"их применения в зависимости от условий работы (коэффициента вариации внешнего момента сопротивления на выходном валу СУ). Методика сравнительной оценки работы МТА на базе тракторов ДГ-170Г, Т-4А и ДГ-75Б позволяет- определить целесообразность применения того или иного энергетического средства в зависимости от комплексного показателя оценки качественного состояния торфяной залени на операции фрезерования. Использование трактора ДГ-173Г с ПГГ позволяет за счет стабилизации подачи улучшить качество расстила при фрезеровании, снизить динамику процессов.

Реализация результатов работы. Материалы работы применяются а производственном объединении "Ленторф" при решении вопросов агрегатирования и комплектования тракторов ДГ-175Т рабочим оборудованием, а такие при нормировании технико-экономических показателей МТА на базе тракторов ДГ-175Т ь схеме с раздельной уборкой торфа из наращиваемых валков. Методические материалы по расчета!,! фрезерующих

s

устрэйсгз пэслугиги основой дгз разработки стандарга ЗНИИТП СШ-214-1~52-33(ггщрзя 2 1989 p.),Kj!Osre итого уяоккпутпз катзоиолы испояьэртся о учебном пропэссз Тгпрсного политгжкчсского института пра изучзгаш дисциплин торлякзго профиля,

Лгкп;,:г-плн пр.бптн. Осногшз кэяо&ешм и резугьеаяы диссертационной рсЛотп докладывались на »аучко-гехшгаескш: кокфзрзицшж Тзорского политесшязс::ого института (г.Тверь, 1985 г.) н Всссо= пзного н ау чно -и с с я е до нпте л ь с к о г о института топрянай проакпшенко-cxTi (г.С.-Петербург, 1966, 1988 и5.), конференциях профзссорско-прзподапатеяьского состава Ленинградского сеяьасохозяйстззшюго института (р.Пушкин, IS85, 1985, I9B3 гг.),на иегргспублиаакакои содс^шпп: по разработке и внедрения новой техники (г.Рига,Х989р.)„

Публикации. По катершигаи дозссртащш опублккссшю 12 ПечаТНИ рйбС'1,

Структура Ii объем работы. Диссертация состоит кз згедзиия, пяти глав, общи выводов по работе, списка литературных источим-поз (133 наименований) и 19 приложений. Работа излечена на 162 страницах иасниописного текста, подерган? 85 рисунков и 35 таблиц.

ШДЕШЗЕ РАБОТЫ

Во введении отражена актуальность темы диссертационной работы и в виде краткой аннотации изложены цели, содерпакие работы, объекты и результаты исследований.

В первой глзвв приводе:! краткий анализ услсвкй раЛоты ÜГА на добыча торфа, особоз внимание уделено процессу фрезерования. Отмечено, что непрерывные колзбанля нагрузки обуслоглегс: рядом факторов: налижем в зале:::н и на поверхности древесных глслючегшй, не-рЫзнсстлз.п: технологических хшзщадгй, изменчивостью (яо^збанк™^} фиоияо-мехашчзских свойств залети. При этом UTA испытывают значительные импульсы силы, а существующая песткая связь вален дизеля трактора I* торфяных машин полностью передает все возникающие дин&г» ниче^кнэ нагрузки к крутильные колебания в элементах трансмиссия дизелю трактора. Такие процессы как глубокое и поверхностно-послойно з фрезерование, корчевание и т.д. сопривовдаются неустеновивЕКм-ся реашоь. работы дизеля трактора, что в свои очередь вызывает сни-яекие его мощностных и ч.хплуатационных показателей. Ссдерзится обзор моторло-трансмнссионных установок, применяемых на тракторах, а

также акьоиг эффективности ГМТ, который свидетельствует о противоречивости выводов относительно рациональности их применения ка тракторах. Проанализированы методики и результаты исследований эк-салуатацлонньег свойств тракторов с механическими ступенчатыми трансмиссиями (¡.'.СТ) с учетом вероятностного характера внешних воздействий. В торфяной промышленности вопросы использования тракторов . с .ГМТ, кх технико-зконоаические показатели как тягово-энергетичес-ких средств для привода машин с активно-пассивдами рабочими органами не исследованы вообще. Все вышеизложенное позволило сформулиро-гать основные направления и общую методологию исследований.

Во второй главе дан анализ производительности (применительно к фрезерующим устройствам) как показателя эффективности работы МТА. Изложены теоретические поедпосылки по определению внешних характеристик СУ трактора ДГ-Х75Т. Определен баланс мощности и тя-гово-сксросткые характеристики фрезе ра-ваякователя МТФ-96 при агрегатировании с трактором ДГ-175Т. Определены степени изменения энергетических показателей СУ трактора ДГ-175Т для тягового и тягово-приводного агрегатов при вероятностной характере внешних воздействий.

2.1. Производительность и топливная экономичность в значительной мере определяют значения других комплексных показателей работы МТА и могут быть исшльзоьаны а качестве основных критериев эффективности при обосновании рациональных режимов и составов агрегатов. Процесс работы МТА, связывающий энергетические и эксплуатационные показатели агрегатов, выбор рациональных режимов работа,формализуется е 'виде целевых функций

Ксм Хг Л* (1-квг)р„ ?х.с/Кч -тах,

где Кем - сменный коэффициент; уз* - коэффициент использования конструктивной ширины захвата; Л^ и А^ - коэффициенты, учитывающие изменение мощности и расхода топлива щя. вероятностно-стохастическом характере нагрузки; Ка - удельное сопротивление агрегата; 9 рхс - соответственно ДОД механической части трансмиссии, ходовой системы трактора ; - коэффициент увеличения расхода топлива от* затрат на повороты, переезды и остановки; КВР -коэффициент распредзления мощности на БОМ трактора.

Дзя определения составляющих уравнений (I) и (2) использовался способ расчета Ркй и \ГР исходя из соответствия ыекду энергетическими показателями трактора и рабочими сопротивлениями агрегатов, Коэффициенты Ксм и ç " определялись с учетом нормообразущих факторов (площади, ширины захвата, поворотной полосы и т.д.). Рост производительности неразрывно связан с обеспечением необходимого качества продукции, которое в своп очередь связано с техническим уровнем обеспечения технологических требований ;с операциям добычи торфа. Многообразие факторов, влияющих на производительность, обусловило необходимость оценки степени их влияния с помощью комплекснэ-го показателя/^,установления уровнвй обеспеченности, относительно которых осуществляется оценка.

2.2. Определены внешне характеристики С/ "двигатель - гидротрансформатор". При использовании в тракторе гидромеханической трансмиссии изменяются услолм работы как двигателя, ток и трастара в целом. Pesit.'bî работы двигателя определяются натрузочныыи характеристиками гидротрансформатора» Система "двигатель - ГТ" представляет собой автономную СУ с моментом на выходном валу: Мг = Мгг * M гп „ где Мгт и M гп - соответственно моменты на ведущих звездочках и валу отбора мощности (ВОМ) трактора, приведенные к выхслному валу.

Нагрузочный реяим трактора характеризовался двумя входными, пат- ■ раметрами5 тягозым усилием Ркр и моментом на ЕОМ. Еыходннми энергетическими показателями являлись рабочая скорость, тяговая Яи ротационная Не модности, эффективная мощность двигателя Л j, общий КПД трактора и его составлявшие, коэффициент ' загрузки двигателя К у и распредeu ения мощности на ЗШ « вР 0

Оценка внешних характеристик СУ трактора ДТ-175Т позволила произвести расчеты без построения выходных характеристик системы ''двигатель -ГТ", в результата чего были определены тягово-скоросткьго характеристик! агрегатов (на примере прицепов ÎOTI-24B-I и фрезера-валкователя MTsi-96), балансы мощности и их составляющие для тлгевнх (МТП-24В-Х) Китягово-приводньсс агрегатов'(MTS-96) с учетом максимальной загрузки трактора C/Cj. « I).

2.3. С пошщью вероятностно-статистических оценок теоретически определены степени изменения энергетических показателей СУ (двигатель - ГТ) трактора ДГ-175Т при вероятностном характере нагрузки для тяговых и тягево-приводнчх агрегатов.

Выходные параметры трактора при вероятностном характере нагруз-

ки отличается от ее значений с статике па некстсруа веяисшу, ои~ ределяеау» средним зшчешген >% к кое^ищензои варкацил V«. ..

Дяя оценки уровня изменения игщюсти (У трактора с ГИТ, частоты вращения выходного вала п£ , члсоюго п удельного расходов

геплпаа $тг а д , пра случайшг певзбшш ссижга сопрсдапагая

на шго&ноы валу вероятдостшгзи ксгЦпцзеигеш .2»

•Я„у, М(п,}/па(м,); г!(уе)/ч,г(Н() (3)

математические ОЕндашя М(и>),), К(Яг) с, сцредо-

жалясь ко яыралзниям: -/"к

где пе(Г!г) , с тс , 7мг) - дегсршишротшЕЭ есби-

симссяв; у(м»)- плошосеь сороятноогп.

Схеии

¡ЮКГ.З

: определение егггрг'стнческих гелей С/ драгстера с ГиТ

Наиболее простой вид детерминированных функций, обеспечивающих, аналитическое решение интегралов, дает кусочно-параболическая аппроксимация кривых статической характеристики СУ трактора. Границы аппроксимирующих участков определялись анализом совместной работы двигателя и ГГ. Таким образом рабочие характеристики СУ можно представить в виде отрезков кривых, заключенных между

точками О М

,м„. М,,...МГ

"п-* мах» изменения

Н' шн'"" п' определяющими

режимов СУ. На каждом отрезке характеристики монотонны и аппроксимируются полиномами второй и третьей

_— детерминированная характеристика;

__ изменение энергетических показателей

при вероятностном характере нагрузки Рис. I

степени. В результате вычислений были получены аналитические зави-

' ' 7

симости дая расчета математических оаиданий энергетических показателей СУ трактора ДГ-175Т в тяговом и тягово-приводном агрегатах при вероятностном характере внешней нагрузки, которые не противоречат гипотезе о нормальном распределении.

■ 2.4. Влияние вероятностного характера нагрузки на эффективную мощность двигателя К j определялось коэффициентом полного сникенич вариации внешнего момента сопротивления

Ксн= Ьзд/кг* (4)

где Умг - коэффициент вариации внешнего момента сопротивления на выходном валу СУ; Vрзд - коэффициент вариации задроссельного давления в цилиндрах двигателя, пропорциональный коэффициенту Е~риации момента сопротивления двигателя.

2.5. Для анализа влияния дополнительного отбора мощности на BGM в качестве оценочных использовались: -коэффициент отбора

мощности на ВС?,!, КВР коэффициент распределения мощности по вет=» вям отбора, &сн - коэффициент возмошоп перегрузки ЗШ, ё - сте-* пень неравномерности момента сопротивления на ВОМ.

В третьей главе отмечается особенность тракторов ДГ-175Г с гидромеханической трансмиссией - песткая кинематическая связь вала отбора мощности с ведущими колесами трактора, т.е. в пределах одно«, го диапазона передач с изменением скорости передвижения пропорционально изменяется его угговая скорость, что позволяет иметь лостоянё. ную подачу на оборот при выполнении операций фрезерования.

Установлен кинематический параметр режима работы i , который определялся по результатам экспериментальных замеров соотношения частоты вращения рабочего органа к частоте рращения звездочек гусеничного хода трактора ДГ-175Т для данного типа фрезерующего устройства с учетом конкретных условий его эксплуатации. Стабильность кинематического параметра определена наличием яесткой кинематической связи в трансмиссии трактора ДГ-175Т. На основе полученных: данных установлена зависимость h. - -Р (z) для оптимального ревима работы ГЛТА (где h- глубина фрезерования, Z - чиЬло нокей), при помощи которой определяется технологический1регламент проведения операции фрезерования 'I устанавлигается взаимосвязь рекимов и параметров работы фрезе» рующих устройств, агрегатируемых - энергонасыщенным трактором ДГ-175Т.

В чэтвгртой главе излокены условия и методика экспериментальных исследований, осуществлен выбор объектов исследований, описаны применяемые приборы и измерительнче устройства, приведены их тари-ровочмые графики. Представлены методика обработки полученных да:?-ных с определением погрешности измерений, а такяе частные методики

по проверке постоянства подачи и оценке уровня качественного состояния торфяной залежи, с погощыо комплексного показателя.

Лабораторные испытания (снятие характеристик двигателя и СУ) проводились на Северо-Западной машинно-испытательной станции. Полевые испытания - на полях торфопредприятий "Ириновское" к "Назия" производственного объединения "Ленторф", На ленты осциллографа К12-22 записывались: частота вращения ВОМ, ютовое усилие трактора 3 крутящий момент на привод фрезерующего устройства, частота вращения правой и левой звездочек, задроссельное давление в цилиндре двигателя, продолжительность опыта. Кроме этого фиксировались расход топлива, пройденный путь, характеристики технологических площадей„ качество выполнения технологических процессов и технико-экономические показатели.

Полученные результаты обрабатывались на ЭВМ "Наири-2" и Ш-4. Суммарная предельная погрешность тарировки, измерения и обработки не превышала 2>%.

В пятой главе представлеш результаты экспериментальных исследований.

5.1, Обоснование выбора рабочего органа фрезерующего устройства для фрезера-валкователя МТФ-Э6 произведено с помощью коэффициента эффективности ■ к><? = 'х^гпх^ - ясп )" (М-р - общая мощность на фрезерование; М? - мощность на передвижение трактора фрезерующего устройства; Не„ - мощность сопротивления подаче), характеризующего условия наилучшего распределения энергозатрат. Были проведены сравнительные испытания фрезерующих устройств со штифтовыми, проходными и фрезами организованного расстила (ФОР). Анализ результатов показал, что наиболее эффективным фрезерующим устройством с точки зрения распределения энергозатрат является ФОР (МТФ-18). Коэффициент эффективности на ¿9% лучше, чем у штифтовой фрезы, что объясняется уменьшением составляющей . Вместе с тем, мощность на фрезерование ЛЛр у ФОР больше, чем у штифтовых фрез. Дня оценки этой составляющей баланса мощности была использована зависимость показателя удельной энергоемкости "А" при сравнении фрезерующие устройств от подачи на ноли А - . Анализ показал, что наибольший удвльниД расход энергии на фрезерование у фрезы типа ФОР за счет частичной переработки стружки давлением (окатыванием) между полостью ножа и забое-м, что в свою очередь улучшило формирование равномерного расстила крошки однородного фракционного состава. Остальная доля энергии срезания идет на преодоление сил трения Ртр при протас-

кивании стружки под фрезой и ее отбрасывание» У фрез со штифтовыми нонами отсутствует величина "подпора" со стороны залени, что снижает однородность фракционного состава,, особенно на верховых залежах малой степени разлояения. Характер изменения энергоемкости для штифтовых фрез и $0? представлен на рис, 2„

Зависимость удельной энергоемкости от подачи и предельного сопротивления сдвигу

1-А» / (С)0 2 - А ® /СС) результирующая хричая;

А -/(

сд

3

(а - область изменения энергоемкости для фрезы со штифтовыми рекуцими элементами; б - область изменения энергоемкости для фрезы типа ФОР)

ДгДж/н-

SQ0

т

ма

гея

гв

зз

1S

гг

SS С1С'*, м

—I-!

Рис0 г

Анализ зторой составляющей энергетического баланса '.пределялся из зависимости энергоемкости фрезерования "А" от предельного сопротивления сдвигу Показано, что расход энергии увеличивается пропорционально Тсд фрезеруемого слоя. Причем,с увеличением сопротивления резанию происходит увеличение силы, выталкивающей фрезу из залежи, а следовательно, уменьшение величины удельной загрузки площади (? ), при этом поддержание о на необходимом уровне возможно путем уменьшения подачи "С" на нож, то есть переходом на другой режим (через ЕОМ, КПП и редуктор фрезерующего устройства).

5.2. Эффективность созмещения операций валкования и фрезерования з одном МТА определялась путем анализа показателей энергоемкости комбинированного агрегата А* , фрезерного барабана Д^ , валко-вателя Ай , КПД трактора при совмещении и разделении операций валкования и фрезерования» коэффициента загрузки двигателя К3.

Результаты исследований показали:

целесообразность применения фрез организованного расстила на фрезере-валкователе 1<ЛЭ-9б. Замена штифтовых фрез на йОР позволила увеличить производительность на 16%. Широкие пределы варьирования скорости вращения ВОУ. тра.:тора ДГ-175Т при постоянстве по.цачи ибес-

печивали необход.иую загрузку площадей ( = 54,7 т/га) и улучшали фракиионнчй состав расстчла на 11%;

эффективность совмещения операций фрезерования и валковагаш в едином МТА для раздельного способа добычи торфа. Совмещение операций позволило снизить энергоемкость на ~ 17,4^. При комбинированном МТА увеличилась загрузка двигателя К3 = 0,97...0,99 и КПД трактора О,75...О,77, по сравнению с раздельным проведением их (фрезерование - 0,76; 0,37; валкование - 0,86; 0,52);

при агрегатировании фрезеров-залкователей МТй-96 с трактооом Т-4А производительность средняя за сезон (2,4 га/ч) была ниже, чем п трактором ДГ-175Т (3,3 га/ч).

5.3. Б результате стендовых испытаний получены регуляторная характеристика двигателя СЦ4-36, характеристика выхода СУ (двигатель

j. ГТ) и коэффициенты, необходимые для расчета математических ожиданий энергетических показателен трактора ДТ-175Т. Результаты испытаний и расчетов сведены в таблицы и оформлены в виде графиков. Произведен расчет змпирич2ских\дарактеристик распределения входных воздействий, взятых с осциллограмм, записанных в процессе фрезерования (ДТ-175Т + ЫК-18). Эмпирические распределения сопоставлялись с теоретическими по критерию согласия Пирсона х^ (вероятность согласия изменялась: для тягоЕиго момента сопротивления - от 0,052 до 0,302; для момента сопротивления на привод фрезерующего устройства - от 0,058 до 0,18). Выравнивание эмпирических частот производилось по нормальному закрну. Приведены плотности распределения вероятностей и статистические оценки момента сопротивления на ведущих звездочках и на ВОМ трактора для ряда скоростных и нагрузочных режимов работы исследуемых агрегатов.

5.4. В качестве критерия для подтверждения постоянства подачи при использовании трактора ДГ-175Т с ГЫТ на фрезеровании был использован коэффициент корреляции, характеризующий связь между частотой вращения ВОМ а ведущих звездочек трактора, рассмотренных в качестве случайных величин. Как показали результаты обработки опытных данных, коэффициент корреляции r„t rtt изменялся в диапазоне 0,87...0,91. Полу-1 ценные достаточно высокие значения r„t г, i дают возможность сделать вывод о достаточно тесной зависимости между частотой вращения ВОМ и ведущих звездочек трактора.

5.5. Анализ средних значений эксплуатационных показателей при изменении нагрузочных режимов МТА с учетом вероятностного характера

инегзсс. еоэдзйствий гэдтвердал теоретические предположения об из:.;и-нении снергетическнх показателей трактора а"Г-175Т с ГМТ при неуста-! ловившейся нагрузке...При работе в нормальных условиях (V ^ « 7... 10%) отличие показатзлей СУ от стендовых не пргвышает 2%. В услови-ч лх, тогда коэффициент зариецил V у? изменяется от 10до 15$,снижение показателей СУ трактора ДТ-175Т с ГМТ становится более существенным» но отличается гораздо меньшей интенсивностью, чем у трактора с механической ступенчатой трансмиссией. Так например, среднее значение часового расхода топлива изменялось на частоты враще-

ния гьссогкого вала СУ изменялось от -Р-,0% до +2,8$, а эффективной •.:ошдости -- до 205$.

Анализ енергетгяеских провесов тягово-приводкых агрегатов (Д1-175Т + НТО-17, .''Т.1-96; показал такте 1 что случайные колебания сопротивлений на звездочках и ЮМ трактора, суммируясь, взг.:::л!0 ослабляется. Так, установлено, что коэффициент вариации сухарного момента сопротивления V ¡^ на выходном волу СУ изменяется от 10$ до 1555, в то время как по тяговому (6,6...22,2$) и приводному \)Мг„ (3,6.„Л6Г0$) моментам сопротивления присутствуют более широкие диапазоны их изменений.

Для эксплуатационных расчетов определено оптимальное значение момента сопротивления М*:

а) Для тягового агрегата мЦ* 1055,4-0,43б„г * 0,ооом2б^г , (5)

б) Для тягово-приводного агрегата (при т* = 0)

■¡065,Ч-о//зУа^т-> впгг * о,аао1чг(<э%г„<5%г1 )■ (б)

Исследована работа СУ трактора ДГ-175Т как на основном, так и на частичных режимах, показатели двигателя и системы_ "двигатель -ГТ". Максимальная мощность двигателя С.1Д-86 составила в период испытаний 136,4 кВт при удельном расходе топлива ~ 249...268 г/кВт и частоте вращения п т ^ 1780. Л1990 На частичном скоростном

рекиме, который соответствует минимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя, СУ развивает мощность равную 24,7 кВт. Таким образом^ регулирование частоты вращения двигателя в пределах 35,0... 19,6 с"1 (в 1,7В раза) позволяет изменять величину выходной мощности СУ в 5,27 раза»

Определены тягоЕые и тягово-энергетические показатели трактора ■ ДГ-175Т. Максимальные значения тяговой моирости получены на всех

типах залеаи на I рабочей передаче и удельный расход топлива примерно соответствовал минимуму. При анализе тягово-энергетических показателей МТА (на примере ДТ-175Т + ЫТй-17) отмечено, что с ростом тяговой нагрузки влияние типа залежи ка ВОМ усиливается (при Ркр = 1,67 кН разница » 1,1...2,3 кВт, а при Ркр = 21 кН раз-

ница составляем 3,9...5,65 кВт). Выявлено, что на залежах низинного типа л"5 больше, чем на верховых (особенно с малой степенью разложения) во всем диапазоне тяговых усилий вследствие меньшх потерь мощности в ходовой части трактора. Определено, что с точки зрения рационального агрегатирования тяговые агрегаты следует использовать на I рабочей передаче при скоростях в пределах 2,4...2,9 м/с.

Изменение КПД трактора пси увеличении Рпроисходит плавно, особенно на технологических передачах. В тягово-приводкых агрегатах наибольшее'увеличение КПД трактора дает отбор мощности при РКР до 13.о. 14 кН (при г:вон «= 1000 мин"1).

По результатам эксплуатационных испытаний трактора ДТ-175Т с торфяным оборудованием на различных типах залежи определены диапазоны рациональных соотношений тяговой и ротационной мощностей,обеспечивающих наибольший ШД и К3<* I. Сопоставление данных энергооценки и тяговых характеристик, анализ коэффициентов (загрузки двигателя -Кэ, отбора мощности на ВОМ.- Кв, распределения мощности по ветвям отбора Кдр) свидетельствуют о том, что агрегатирование тракторов ДГ-Х75Т с традиционным торфяным оборудованием не является рациональным, за исключением фрезера-валкователя к1Ф-96.

Анализ результатов испытаний транспортного МТА (ДГ-175Т + прицеп МТЛ--24В-1) производился с помощью КПД двигателя, трактора 8 прицепа и удельного расхода топлива. Установлено, что ка полезное перемещение торфа затрачивалось только 21...45$ энергии, выделяемой топливом, что явно мало и имеется резерв. С пошщыо методов статистичо-' ской динамики определено, «го повышение грузоподъемности прицепов МТП-24В-1 способствует стабильности процвсса и увеличение его производительности можно подучить за счет увеличения массы перевозимого груза. Резерв мощности (на что указывает частота вращения вала двигателя) трактора ДГ-175Т может быть использован при создании большегрузных транспортных средств, комбинированных скоростных широкозахватных агрегатов.

Как показала обработка опытных данных, коэффициент Ксн, оценивающий влияние демпфирующих свойств гидротрансформатора на работу двигателя, приближается к нулю и изменяется от 0,02 до 0,1, что под-

тверждает предположение о том, что ГТ трактора ДТ-175Т в режиме трансформации момента практически полностью защищает двигатель от воздействия колебаний внешней нагрузки.и формулу (4) можно считать справедливой.

Оценка влияния ГТ на нагруненнасть элементов трансшссии показала, что корреляционные функции имеют затухающий характер, при этом резко возрастает время корреляционной связи,1 что свидетельствует о работе СУ трактора в менее напряженных условиях, по сравнению с MST. Несущие частоты колебаний на выходном валу при ГМТ в отличие от MCI сменены в сторону меньших значений, т.е. процессы нагрукения при ГМТ имеют близкий к постоянной величине характер. ?то объясняется тем,что обратная связь при MGT замыкается в двигателе и носит жесткий характер, а при ГМТ з ГТ, которой плезно трансформирует крутящий момент и колебания, источники которых находятся за выходным валоь,, передаются на него ослабленными. Графики изменения спектральных плотностей показали, что при ГМТ дисперсия сосредоточена в области низких частот (до 4 Гц), а при MUT имеется обширная зона средних частот (16*20 Гц^.

В качестве дитмических показателей оценки режимов попутного и встречного фрезеровании с ГМТ к МСГ применялись: (Г „ - коэффициент средней нагруженности, представляющий отношение средняя эпа-ченнй Нс сравниваемых процессов , происходящих в одинаковых условиях;^ = -g1- - коэффициент интенсивности нагрузки - отношение среднеквадратических отклонений нагрузки в сравниваемых процессах;'

а - коэффициент динамичности (К-ц- и Кд2 - коэффициенты динамичности сравниваемых процессов - н • )• Полученные данные свидетельствуют о снижении динамичности прогесса при ГМТ в режимах попутного и встречного фрезерования. Сравнение этих режимоь при проведении их в идентичных условиях показало,, что попутное фрезерование имеет худшие показатели по дисперсии момента, но приводит :< снижению коэффициента динамичности. Следует отметить, что наличие ГТ снияяет нагрузку не только в трансмиссии трактора, но и в части трансмиссии примыкающей к рабочему органу.

5,6. Сравнительные исследования по устойчивости подгчи проводились с МТА: Д"-175Т + ЫТФ-17 и Т-4А + MT3-I7. Диапазгн вариации подачи для Mi" с ГМТ составил от 3 до 6/5, что подтверждает стабильность подачи. В случае применения МТА с МОГ вариация подачи еостозила от 7,6 до 15,4?. В качестве показателей оценки стабильности подачи фрезерующих устройств, агрегатируемых с трактором ДГ-175Т, на формиро-ьа-

Hiio фракционного состава были (по Тимофееву A.B.) использованы средневзвешенный диаметр oLa , средний эффективный диаметр част-ицо^, степень однородности.состава - U . На основании результирующей зависимости <■= f (df ) определен характер изменения показателя неоднора};-ыасти фракциошого состава фрезерной крошки. При работе МТА с ГИГ определено снижение показателя U с 3...4,5 до £...2,5 (np;ii/el,5 фракционный состав считается, практически однородным), что позволяет сделать вывод об уыеньзЕшш вариабельности размеров частиц до Ï0„..I5£ на неорганизованность расстила фрезерной кроааси. Таким образом, стабилизация подачи позволяет частично улучшить однородность фракционного состава,

5.7. Сравнительный анализ производительности МТЛ с FLIT и ЫСГ на операции фрезерования с помощью функций распределения и достигнутых показателей уровня ее обеспеченности в зависимости от качественного состояния технологических площадей при KQ « 25...71$ показал, что применение ГМТ в среднем увеличивает область устойчивой его эксплуатации до 16$,

5.8, Установлено влияние энергонасыщенности тракторов (ДГ-175Т, Т-4А, ДГ-75Б) на рост производительности в диапазоне изменения комплексного показателя К от 0,2- до 0,71. При применении тракторов с 11GC (ДГ-75Б, Т-4Л) в зависимости от уровня обеспеченности наблюдается рост абсолютных значений производительности с увеличением онерго-насыщенности. В сравнении с тракторами, имеющими ГМТ, таксе наблюдается абсолютный прирост производительности л Ss . , Однако изменения прироста производительности за счет увеличения энергонасыщенности ЫТА с ГМТ в зависимости от уровня ее обеспеченности косит обратный характер. Эффект стабилизации нагрузки ЫТА с ГМТ, определявший а конечном счете характер изменения эксплуатационных показателей, имеет больший прирост в худших условиях эксплуатации фрезерующих устройств при KQ< 0,5, что соответствует уровню обеспеченности Производительности больше 75%. По мере улучшения условий эксплуатации при К0 > 0,6 относительный прирост производительности по сравнений МТА с LÎCT снижается. Эффективность применения ЫТА с'ГМТ определяется характером качественного состояния технологических площадей в условиях со значительной вариацией "ее эксплуатационных пара-негров.

S.Ö. Оценка часовой выработки S4 (т/ч) МТА с ГМТ и У.СТ показала, что характер изменения Sv « / (К^) аналогичен изменению пс«)Из-5»-илтельмэсти им. п.5.7). Бри этом зависимости s' = -f(Ka) при соот-

ветствующих уровнях обеспеченности носят более стабильный характер, а относительно- МТА с МСГ и ГМ1 сдвинуты по уровню обеспеченности на 25%, что позволяет расширить области применения МТА с ГМТ при фиксированном значении выработки с учетом KQ. fio сравнению с характером изменения производительности, прирост относительной выработки л в диапазоне изменения KQ = 0,25...О,71 в среднем а 2 раза больше,чем показатель для соответствующих уровней оценки. То есть степень влияния режимных параметров работы МТА с ГМТ (например, стабилизация подачи,Л) на часовую выработку выше, чем на производительность.

5.10. Условие эффективности применения гидромеханической трансмиссии на гусеничном тракторе торфяной кодификации ДГ-175Т ыошо записать в виде неравенства S?M7 5= s *ст , где S ^^ - производительность МТА на базе трактора с ГМТ при полной загрузке СУ; S- производительность МТА на бчзе трактора с МСГ (без гидротрансформатора'/, аналогичного трактору с ГМТ, при полной загрузке двигателя.

Производительность тягового агрегата (при К3 и I) для трактора с ГМТ:

--о* п ьг^ах гпт гмт гпг гмт -1

= Рм Ps Ксп На ,„г > 17)

где Н™*- максимальная эффективная мощности СУ; prfт - КПД. учитывающий потери на буксование трактора с ГМТ;

,,Г(111 * ля/- - Г1СТ нет МСГ л МСТ /о\

g 'v1CT: bMCT = csAr1H?„ pf ps K en k«*CT ■ (3)

Тяговый КПД трактора с IXT - pr= рм рГуС ps . (9)

По данным ..рофессора В.И.Анохина можно считать рг"= п "ст•

ГИТ МСТ ¡/ГПТ^^НСТ . 1/ГПТ _ ¡S пег ст * f •'

9 м =Рп ~Kcn i et ~~ ос , учитывая, что ng=(i-S) и S""=2¿r"'1 . Таким образом, неравенство примет вид:

¡С'?г*"<«?т (Ю)

где М(Л'г тах ) - математическое онидание эффективной мощности СУ трактора с ЫТ при М3= ^гхгг,ах ; М(Л1И) - математическое ожидание эффективной шщности трактора с МСГ при /7, = Мн „ Согласно изложенной методике были определены рациональные-значения коэффици-

1 ПР

ента вариации внешнего момента сопротивления уМс , при меньших значениях которого применение трактора с ГМТ на данной операции добычи торфа или данной характеристике торфяной залежи нецелесообразно. Расчет производился для двух типов залежей: ворхивой, R " 15%, ul « V85&, Тсд = 25 кПа; низинной, R » 25i(f 77%, Гсд - 39 кПа.

Графическое решение неравенства (10) позволило определить ьре--дельное значение коэффициента вариации внешнего момента сопрогивле-_

ния vC , который при работе трактора ДГ-175Т на торфяной залег»: верхового типа составил 23„3$, а низинной - 17,0%.

5.II. Оценка технико-экономической эффективности применения ГМТ в тракторах торфяной модификации ДГ-175Т производилась на примере фрезера-валкователя МТЙ-96 в раздельном способе добычи торфа при работе на низинной залежи (т/^ ~ » обеспечивающего полную загрузку базового трактора (ДГ-175Т с ГМТ) в сравнении с МТА (Т-4А + MTi-96). Фактически составил ts 25%.

Полученные данные приведены в таблице 1.

Таблица I

Показатели эффективности применения тракторов ДГ-175Т по сравнению с тракторами Т-4А в схеме раздельного способа добычи торфа

Показ атель Ед. измер. Т-4А+МТ5-96 ДГ-175Т+МТЙ-96

Удельная материалоемкост! Удельная трудоемкость Удельный расход топлива Удельная энергоемкость кг/т чел-ч 1юоо т кг/т кВт.ч .0,20 20,4 0,69 X»6S 0,16 14,8 0,52 1,76

ОБЩИЕ вывода

1. Внедряемый трактор ДГ-175Т отличается лучшей приспосо5лгнно-стью к сложным природчо-производственным условиям торфяной промышленности в чем другие тракторы тягового класса 3. Благодаря наличию ШТ сшпается негативное влияние на его эксплуатационные показатели рельефа поверхности технологических площадей и их мелкоконтурность, недостаточной энергоемкости и значительной динамики рабочих процессов добычи торфа.

2. МТА на базе тракторов ДГ-175Т, по сравнению с эксплуатируемыми в отрасли тракторами ДГ-75Б и Т--4А, позволяют повысить производительность на операциях фрезерования на 28...47$, фрезерования и вал-кования в едином агрегате на 22.. Л8% и транспорте торфа на 27.. .43/., несмотря на меньший КПД трансмиссии.

3. Совмещение процессов фрезерования и валков¿ния з едином МТА -фрззере-валкователе МТФ-96-позволило снизить энергоемкасть процесса па 29при этсм увеличилась степень загрузки двигателя Шап0,':'7...

0,99).

4„ Изменение средних значений энергетических показателей СУ трактора с ГМТ при вероятностном характере нагрузки по сравнению о обычной механической ступенчатой трансмиссией ке презшает для выходной мощности на предельном реаше тал как при работе трактора ззгзоз шею , автоматическая компенсация потерь мощности в ГТ за счет более полного использования выходной мощности СУ.

5. Гидротрансформатор защищает двигатель от воздействия колебаний внешней нагрузки, процесс нагружешости имеет более постоянный харакгор, о чаи сви^лззльеиувз зсарахзэриозкки коррэлнцксннж функций.

6. Применение трактора ДТ-175Т с ГМТ позволяет обеспе^шть постоянство подачи при фрезеровании торфяной залежи на определенном фиксированном кинематическом резиив работы трактора. В случае применения тракторов с МСГ вариация подачи достигает 15„4%.

7. Сравнительные испытания ЫТА с ГМТ и МСГ ка операции фрезерования с учетом качественного состотеня технологических площадей при К0 25..,71% показали, чтг применение ГМТ увеличивает область устай-чивой его эксплуатации до МТА с ГМТ имеет больший прирост производительности в худших условиях эксплуатации Ш0 < 0„5).

8„ Значение коэффициента вариации внешнего момента сопрояиаяе-Ш1Я ^ , начиная с которого применение тракторов с ГМТ на добыче торфа становится эффективным, составило на залехч верхово-

го типа - 13,3/5; на залежи низинного типа - 17$„

9. Анализ технико-экономических характеристик сравниваемых фре-зеров-валкова-геяей при агрегатировании с тракторами Т-4А к ДТ-175Т о, ГМТ показал, что применение трактора ДГ-Х75Т обеспечивав™ снижение ресурсоемкости производственных процессов. В частности, «агериаяоем-косч^> конечной продукции "снижается на 20^„ а удельный расход топли-аа - на 25;а. При этом относительно более высокая энергоемкость МТА на базе тракторы ДТ-175Т (на Щ>) по сравнению с трактором Т-4А компенсируете:! значительным ростом производительности (в среднем на ЗН). Б целом сравнительные расчеты ресурсоемкое^ МТА (ДГ-175Т + !№-96) позволяют сделать вывод об сффективности его применения : в торфяной промышленное!!:.

Основные положишь диссертации изложены в следующих работах:

I. хЭксплуатаи;юнше показатели и методика оценки рациональности агрегатирования фрезерного барабана МТ4-17 с трактором ДТ-Г75Т // Труды ЁНИИТЛ. - Л., 1986. • Вып. 57. - 0,12-21.

х Работы, опубликованные в соавторстве.

2, Результаты испытаний и исследований транспортного агрегата методами статистической динаиики (на примере трактора ДГ-175Т и прицепа МТП-24В-1) // Труда ВШИТП. - Л., ¡967. - Выл. 58. - C.9I-99.

3. к Влияние качественной характеристики залежи и надежности оборудования на его производительность // Торфяная промышленность, - 1987."- № 3. - С.5-8.

4о Результаты испытаний комбинированного агрегата с использованием трактора ВТ-200Т // М.: ЦБНТИ МТП РСйСР, 1987. - Вып. 9. -СД0-18о

б. Энергетические показатели и анализ влияния типа трансмиссии на динамические нагрузки при послойно-поверхностном фрезеровании // П.: ДЕШ МТП РИСР, 1987. - Вып. 12. - С. 1-6.

6. Устройства для фрезерования торфяной залежи. Основы расчета и проектирования параметров рабочих органов и режимов их работы. Стандарт СГП 2I4-I-52-8B. - Л.: ВШИТП, 1989. - 55 с.

7. х Огатистики и модели регулируем^'. энергетических процессов фрезерования торфа // Труды ВШИТП. - Л. - 1989. - Вып. 63. -

С, 100-107.

8. х Оценка регулируешх энергетических процессов попутного фрезерования торфа // Торфяная промышленность. - 1989. — К» 5. -

9. х Многорядный рабочий орган фрезерующего устройства // М.: ЦБНТИ МТП РШСР, 1989, - Вып. 9. - С.14-32.

10. х Модель формирования расстила фрезерной крошки // Торфяная промышленность. • 1990, - 1? 4. - C.II-I4.

11. х Методика расчета параметров и режимов работы вертикально-фрезерующих устройств. - Л.: ЗНИИ'Ш, 1990. - 31 с.

12. х A.c. 1642018„ СССР, МКИ E2IC 49/00. Устройство для экскавации торфяной залежи. Опубл. 15.04.91,,Бюл. № 14. - 4 с.

С.29-30