автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Оценка энергозатрат при агрегатировании посевного комплекса "Конкорд-2000" для выбора энергосредства

Новосибирский государственный аграрный университет Кемеровский сельскохозяйственный институт

Р Г Б ОД

2 п ноя 1320

На правах рукописи

АЛ ЬТЕРГОТТ Александр Александрович

ОЦЕНКА ЭНЕРГОЗАТРАТ ПРИ АГРЕГАТИРОВАНИИ ПОСЕВНОГО КОМПЛЕКСА «КОНКОРД-2ООО» ДЛЯ ВЫБОРА ЭНЕРГОСРЕДСТВА

Специальность 05.20.03 — эксплуатация, восстановление

и ремонт сельскохозяйственной техники

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 1996

Работа выполнена в Кемеровском сельскохозяйственном

институте

Научный руководитель — доктор технических наук,

профессор В. И. Мялен ко

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

на заседании специализированного совета по присуждению ученой степени кандидата наук при Новосибирском государственном аграрном университете по адресу: 630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке агроуниверситета.

Автореферат разослан „ ¿и> * ксО^^ил^ 1996 г.

профессор В. М. Натарзан кандидат технических наук, доцент С. П. Федоров

Ведущая организация — Алтайская МИС

Защита состоится » « в77 часов

Ученый секретарь специализированного совета

Р. И. Хусаинов

(ЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации определяется её связью с проблемой оценки-и выбора посевных машин дай конкретных условий эксплуатации. Решение этой проблемы невозможно без обоснования энергосредства,позволяющего наиболее эффективно и качественно использовать посещую малицу, а также разработки рекомендаций по выбору нагрузочных режимов машинно-тракторных агрегатов в конкретных условиях эксплуатации. Поэтом/ совершенствование методаки.обеспечиваицей оперативную энергооценцу посевных агрегатов и позволянцей осуществлять прогнозирование уж энергетических и технико-экономических показателей является одам из приоритетных направлений научных исследований.

Целью данной работы является повьшение эффективности использования посевного комплекса "Конкори-2000" за счет обоснования энергосредства для его агрегатирования с учетом вероятностного характера внешних воздействий.

Объектом исследования являются процессы изменения энергозатрат при агрегатировании посевного комплекса "аонкорд-2000" .

Научная новизна работы заключается в совершенствовании методики энергооценки посевных агрегатов,выявлении закономерностей изменения энергетических и технико-экономических показателей посевных агрегатов от вероятностной нагрузки; получении экспериментальных результатов энергооценки агрегатов К-/01 + "Конкорд-¿000" и К-УОМ + "Конкорд-8000"; получении первичных данных для разработки систем контроля и функционального диагностирования для агрегата с посевным комплексом.

1 ¿тактическая ценность работы заключается в том, что применение разраг-ботанной методики позволяет значительно ускорить процесс энергооценки и получить первичные материалы для разработки систем контроля и сдуншионального диагностирования посевных машинно-тракторных агрегатов,обосновать нормативы машинно-использо-вания. Результаты исследований могут бьггь использованы при разработке требований к новым моделям тракторов.

Реализация результатов шботы.На основании проведенных исследовании разработаны рекомендации по энергооценке посевных агрегатов для выбора энергосредств, одобренные и принятые ШС Лепаотамента сельского хозяйства Администрации Кемеровской области,.Департамента агропромьшенного комплекса Томской области, АО "Алтаиселывшходцинг".

Апробация. Основные положения диссертационном работы доложены и

одобрены:

- на научно-практической конреренции с меядаународнш участием "Сельское хозяйство Кузбасса",Кемерово,1994 г.

| - на научно-практической конференции с международны.! участием "Нива-

.1995",г.Новокузнецк,1995 г.

- на научно-техническом совете Департамента сельского хозяйства Адшмстрации Кемеровской области,январь 1996 г.

- на научнотехническом совете АО"Алтайсельмашхолдинг",январь 1996 г.

- на научно-техническом совете АПК Томской области,февраль 1996 г.

- на научно- практических конференциях Кемеровского сельскохозяйственного института 1994 - 1996 г.г.

Публикации. Основные положения дассертащонной райоты нашли отражение в трех статьях и двух заявках га изобретение.

Объем работы. Диссертация состоит из введения,четырех глав,выводов и рекомендаций,библиографии и приложений.

СЭДШАШЕ РАЕОШ

Введение содержит обоснование актуальности темы диссертации,её научную новизну и основные положения и результаты работы.

В первой главе "Состояние вопроса и задачи исследований" проведен аналитический обзор техники дяя посева зерновых культур и методик оценки энергепь ческих показателей машинно-тракторных агрегатов. Значительный вклад в разработку и использование этих методик внесли Агеев Л.Е.,Абаев АХ.Багнск П.В..Епынский 10.Н.,

Воронин Д.Н. .Добролюбов И.П.,Починов С.А.,Кондратов А.Ф..Красовских B.C., Логин А.Д. .Мяленко В.И..Натарзан Б.Н..Федоров C.1L и др.

Однако,при всей значимости проведенных исследований по определению энергетических показателей дашинно-тракторных агрегатов важна задача повшения оперативности и достоверности проведения энергооценки,возможности прогнозирования энергетических и технико-экономических показателей агрегатов. На основании изучения и анализа литературных источников сформулирована рабочая гипотеза, которая заключается в предположении,что применение метода функций случайных аргументов в исследовании энергозатрат посевных агрегатов позволит значительно ускорить процесс энергооценки и получить достоверные данные для разработки систем контроля и ¿(ункционального диагностирования работы машинно-тракторных агрегатов.

В связи с изложенным бьша сформирована цель и поставлены следующие задачи исследования:

- разработка методики расчета контролируемых пашметров энергосредства для агрегатирования посевного комплекса "Конкорд-2000";

- определение вероятностно-статистических оценок энергетических и технико-экономических показателей агрегатов гС—701 + "Конкорд-ЙООО" и K-V01M + "Конкорд-ЙООО";

- установление расчетных форцул для определения рациональных значении эксплуатационных допусков на энергетические и технико-экономические показатели агрегатов с целью обоснования выбора энергосдадства,обеспечивающего ээдективное

и качественное функционирование ¡»'/ГА при выполнении технологических операции;

- получение и анализ экспериментальных результатов по энергооценке посевных агрегатов K-V01 + "Конкорд-ЙОиО" и гС-'ДЛл +- "гСонкорд-йиОО" с целью проверки соответствия устаноаченных закономерностей;

- разработка рекомендации по энергооценке посевных агрегатов для выбора энергосредства.

Во второй главе "теоретические предпосылки для определения допускаемых значений энергетических и технккойконоьмческг/г показателей агрегатов с целью

энергооценки и »нбого. энергосредства" изложены теоретические предпосылки к определению эксплуатационных доцусков на контролируемые пашивтш посевных мата но-

тракторных агрегатов.

При определении количественных характеристик допусков на энергети-

ческие и технико-экономические показатели посевных агрегатов при вероятностна! характере нагрузки в основу положен метод функций случайных аргументов для определения эксплуатационных допусков.

базовых значений параметров. Очевидно,что за базоше значения для определения допусков на энергетические и технико-экономические показатели машинно-тракторного агрегата необходимо принять их экстремальные значения и соответствующе им значения момента сопротивления на валу двигателя.

вероятности величины момента сопротивления (М с ).

Таким образом, для определения допусков на контролируемые параметры необходимо определить их математические ожидания. Для этого осуществляется аппроксимация стендовых характеристик двигателя и тяговых характеристик трактора кусочно-линеиньми и кусочно-параболическими gj/нкциями (рис.1 а,б).

функции связи,установленные при аппроксимации стендовых характеристик двигателей,представлены в таблице 1.

Постоянные величины и углоше коэффициенты,необходимые для определв-ния G-т ; '¿е; П^ ; А/е .рассчитываются по известньм формулам и данным стендовой характеристики.

Допуски на энергетические показатели тракторв устанавливались аналогично,при аппроксимации тяговых характеристик тракторов кусочно-линейньми и кусочно-параболическими функциями (табл.2)

Важное значение для оценки допусков имеет выбор и обоснование

.Допуск (Ду) на контролируемый параметр определяется по формуле:

Рис.1. Аппроксимация характеристик:

а) стендовой - двигателя;

б) тяговой - трактора.

Следующий этап расчета заключается в определений экстремальных значений допусков на контролируемые параметры .которые являются зоной эффективного и качественного функционирования машинно-тракторного агрегата по общей форуле: , (2) где М*( У) - экстрец/м функции математического ожидания параметра У .

В качестве примера осуществим расчет экстремального допуска на примере эффективной мощности двигателя (ble). Исследоем на экстремум функхдою математического ожидания аффективной моарости двигателя:

а/А (лЫ /áíK.= sEiC-t«) - = 0. (3)

где зЕА("к-ч) и SJ-t*) - функции аргумента "tw ;

■Ьн = (№н- - аргумент функции Jiarmaca;

Из уравнения (3) можно графическим методом определить -t» = tu .соответст-вунции экстремальным значениям математических ожиданий энергетических показателей двигателей. Затем при замене величин /Ас на /Лс. и "tw на -t* в формулах, определяет« математические отидашя,получим экстремальные значения допуска по параметру /ч/е •

Экстремальные значения допусков на энергетические показатели тракторов определяются аналогично допускам на показатели двигателя по формулам (1),(2).

Затем определил динамику изменения математических сшаданий производительности и удельного погектарного расхода топлива машинно-тракторного агрегата при различных нагрузочных реямах подобно эффективной мощности и удельного элективного расхода топлива двигателя (рис.2).

За базовые значения при определении допусков по этим технико-экономическим параметрам необходимо принимать значения соответствующие номинальному

тегкшу работы двигателя при фиксированной нагрузке:

W4*= O.üótnk'oVe« , (4)

= / fto^V (360 ^ ) , (5)

Сгли = СЧ«/ W„M , (6)

= До + Ь0Стм / Y/чц (V)

Таблица 1.

Зункцщ.ашроксимирупцие типовую (стендовую) характеристику двигателя

Энергетические показатели Ашроксширугацие (функции

ЯЮ- 240В ШЗ - 8423

Лс^ .мин-^ А**- ^ ^ /Лч

А/е ,кВт

Сгт ,кг/ч КаНчЛ'бл.М.* М-^Нч

_1

где VI частота вращении коленчатого вала дизеля, мин ; Ме - эф|ективная мощность двигателя,к&г; От - часовой расход топлива,кг/ч;

, А»., А^ , А! , . Ъ\ ~ постоянные величины и угловые

козс[фщиенты;

/А». - крутящий момент на Еалу двигателя,Н'м;

/А« - номинальный крутящий момент на валу двигателя,Н'м;

С = 9550-1.

Таблица 2.

функции,ащроксими15/щив тягоше характеристики тракторов К-701 и №-?01М

Энергетический показатель Аппроксимирущие ф/нкции

К-701 К-701М

л/кр ,кВг

где: At ; Аг-К.ЧСУ.-У^/Си^ где: А^ = V *

где К. = Ртм / - коа|1{ициент возможной нагрузки трактора;

N кр - тяговая мощность трактора; Р*р> , соответственно фактическое .номинальное и максималшое

значение тягового усилия трактора,кН; \/х , Уи ■> Х/т*»\т\ - рабочие скорости трактора соответственно холостого хода,номинальная,минимальная,м/с.

m

Рис.2. Технико-экономические характеристики агрегата (а) и зависимость /At(t) (б).

Для определения экстремального значения допусков на технико-экономические параметры воспользуемся форьулой (2). Исследования на экстремум проведем аналогично исследованию функций математических ожиданий энергетических показателей агрегатов.

Формулы для расчета экстремальных значений допусков на энергетические и технико-экономические показатели приведены в табл.З.

В третьей главе "Методика экспериментальных исследований" изложены программа и методика экспериментальных исследований.

Экспериментальные исследования проводились в три основных этапа:

1) Стендовые (лабораторные) испытания двигателей №-8423 и

ШЗ-240Б.

2) Тяговые испытания тракторов для определения их тягошх характеристик.

3) Лабораторно-полеав испытания агрегатов и хронометрах.

Стевдовые испытания тракторов К-701 и К-701М проводились на тормозном стевде ГДР-Е4. При испытаниях трактора сойшодались требования,предъявляемые нормативно-техническими документами ГОаМОбУ-а^Т-^ВЗб-вЗ^МебОЭ-аг.

Торможение двигателя осуществлялось через вал отбора мощности

трактора.

Осуществлялась тарировка измерительной и регистрируидей аппаратуры.

^ораторно-полевые испытания проводились на полях ЯК "Новостройка" Кемеровской области. Нолевые эксплуатационно-^гехнсяогические испытания пахотного агрегата осуществлялись в соответствии с типовой операционной технологией и правилами производства механизированных полевых работ с соблсщением установленных агротехнических требований. Обработка экспериментальных данных и опредаление вероятностных оценок энергетических и технико-экономических параметров агрегатов проводились с использованием ветоятностно-статистических методов и ЭШ.

Таблица 3.

Лзр^улы для расчета экстремальных (максимальных,минимальных) значений допусков на энергетические и технико-экономические показатели агрегатов

Установочный допуск 4орг<ула ддя определения экстремального значения допусков

1 2 3

¿^т ,кг/ч 1 йтн-1 А«.* ЕчМГл+ ф 1*3 Ь

Ж3-в423 АЙе ,кВт (& ^ ] ^ (¿Л 1

,г/(кВт ч) \МА^йсМоВ+ЯР^ ♦С А»*(Яс + Нч^Ьа-Ь!.! $ о,е [с4 \)Л А с У+Ш гф«)* [еЛм^г^Ш*] V? С^и )]\

К-701М Л*^чф,кВт 1 А/к^-О^сЛ1 -С (рО^Ш * ч (ъ^ СсЛв^ -V ((11

Продолжение таблицы 3.

1 2 3

1W4H- сКШЫх^-о.г&^ХШ 1

tí-701№+ ' "Конкорд -2000" Д^га ,кг/га 1 с'У \ МО* « fea

ДСга .й^/га 1Сгк«-1 Abolit A i*biftï>los«r4><tVfl+ + U^(i+ Он ^ Ñc ] » 10.&-44UY1 + + + JAuW^i! Л\чс ОкЧС^Щ/

ДСу>р ,руб/га + ilАи C^iÂt : Aï i » [o.S-<PO + A ( fií + ГЛч\ Ьж ■- ,1 fht * \) / tf Ci-C. ÎOiSIC4Ûm*(Â* V- *

В четвертой главе "Анализ результатов экспериментальных исследовав ий посевных агрегатов К-701 + "Конкорд-гООО" и К-701М + "Конкорц-2000", ¡риведены результаты экспериментальных исследований.

а) Обоснование законов распределения энергетических показателей.

1Ь данным критериев согласия распределения энергетических показа-

елей агрегатов К-701 + "Конко1№-2000" и К-70Ш + "КонкощьгООО" следует,что штныв данныз согласуются с теоретическими предпосылками,в которых плотности аспределения вероятностей величин ЛАс. и изменялись по нормальному

акоцу.

б) Нагрузочные режимы и допуски .соответстаущие экстрешль-ьм значениям параметров агрегатов К-701 +■ "Конкорц-2000" и К-701М + "Конкорд-ООО".

По данньм экспериментальных исследований интенсивность изменения «стремального значения доцуска Д*Мс. с увеличением коэффициента вариации |) * двд двигателя ЯШ-8423 проявляется в меньшей степени.

Следует таюке отметить,что дод/ски по максимальному значению ющности не соответствует допуску по максимально^ расходу топлива.

В таблице 4 приведены экстремальные значения допусков по 'яговой модности посевного агрегата К-701М + "Нонкорд-2000".

Разработаны рекомендации по энергооценке посевных агрегатов для ьйора энергосредств. Приведены результаты экономической оценки внедрения этих екомеццаций применительно к посевные комплексам "Конкорц-2000". Экономический <$зект от внедрения результатов исследований составляет 15,54 млн.рублей на один осевной комплекс "Конкор|Д-2000".

Таблица 4.

^ Экстремальные значения ¿(¡ункций математических ощцаний и допусков

А У по тяговой мощности агрегата К-701М + "Конкорй-2000" (агрофон - стерня)

Режим Передача Показатели о0

0,083 0,167 0,25 0,333

П - 1 ,кН 84,2 77,2 70,6 64,7

,кВт 127,7 118,4 109,3 100,5

0,09 0,16 «р* 0,24 0,30 у^н

№ 0,13 «^н 0,19*^ 0,26

П - 2 Р%,кН 75,0 70,8 65,2 60,9

155,9 145,2 134,1 123,3

0,01 »срч 0,07 0,14 0,20

Д*л/ 0,05 0,11 0,18 0,25 ^^

П - 3 ,кН 64,5 62,2 58,0 53,6

- * N к^.кВт 160,9 152,5 148,1 131,4

.1. АР 0,16 0,11 «^ц 0,04 0,04

0,02 0,07 0,09 0,20

Ш-1 РЧ.КН 79,9 76,3 71,2 66,2

л/*Р,кйг 139,9 131,9 122,7 113,5

0,01 0,05 к?* 0,11^ 0,18** ц

0,03*^ 0,08 0,15

Ш - 2 Р%,кН 71,0 67,9 63,5 59,1

Ы*«.у,кВг 158,0 149,4 139,3 129,0

0,01 « 0,06 0.12 *лрм 0,18

0,02 0,20

Ш-3 РЧ.кН 57,1 54,8 51,3 47,7

165,1 155,8 144,6 133,3

0,02*^ 0,08«ол 0,15\*Ьч

Д*л7 0,02 0,14 х^н 0,21*^

Сущесг

Г»—---

„ГГ«««^ ■*"■—«

В качестве б

Веемые

Ом-

и • Дт

Лоцусада ду

чеде°ообрззно

' ДОПУСКОВ

' -есоо^Г ^

Дм оценки уровне

- при [ дд ,ы , ^ -®йсеяния магр^. ^ определены и

• ^ даЯ Я-701 + "Нпи^ - №т К-у01м + величины Мч •

ИЛИ ОТ о до ]Суу '

,исл°льзовазъ

1К значения

при

В

Шпатов

^«маввгеовв

- шзй

ГА«;

величий

70Ш + "Кдакврв^000 •

^ 1 ш® от 0 до Я» от вел,— • ^ ^ ш технико-

л,20 /А« я® допуск00 по энергетш

6. ^ в интервале ^ ^

__„,. посевных агрегат

составляет.

¿ft.-0.C9«**-0;■

1ш разработанные

сельско»

эдаплуатаДОИ-

юнальные

энерДОредства дяя

йэЙекг'

0Т использования^

ИИ •ЗЧТГ"

квндая®4

да

^^^.нер^ва

дрдаедетельнок

одан агрегат-

^ргооценке и- „ ^авляе, — - - ^отаХ-.

посевной кс^ексу ' // Развитие '

№даое ««Я-»» в сельсДО» козяиот*

^тактической конура®® гДОваяеис.190^

нехозяйствен ®ук,

2. Основа рефор! в агропрокышенном комплексе // Вопросы стабилизации агропро-шцпенного комплекса Кемеровской области: Сборник статей ¡Семеровского №Ша,

г.Новосибирск,1995г.

3. Устройство для посева семян и внесения удобрений // Изобретение. Уведомление о положительном результате экспертизы ВНИИГТВ от 15.03.Э6г. на заявку

М 951117000/13 (020187) (Соавторы В.И.Маленко.В.М.Мангазеев).

4. Распределительная головка лнешатической сеялки // Изобретение. Уведомление о пслсштеяьном результате экспертизы ВНИИГТВ от 15.03.96г. на заявку

I* 95111701 (020190) (Соавторы В.й.Мяленко.В.М.йангазеев).

5. Агропромлшенный комплекс Кузбасса: Стабилизация возмогла // Кузбасские ведомости.-«*)., 1995.-С.З-4.

Подписано к печати 20.06.96. Формат 60>.!841/". Объем 1 п. л. Тираж 100 экз. Заказ 1194—96 г. Отпечатано в ГИПП «Кузбасс».