автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение эффективности функционирования машинно-тракторного агрегата путем оптимизации эксплуатационных параметров и режимов моторно-трансмиссионной установки при вероятностной нагрузке

п6 оа

17 1Ш «

санкт-ншрбургсшш ордена трудового красного знамени государственный а! рлрнып университет

повышение офшсгивности функционирования машинно-тракторного агрегата путем оптимизации эксплуатационных параметров и режимов' м010рн0-'1рднсмиссн0( пюй установи! при вероятностной нагрузке

Специальность 0b.20.03 - эксплуатация, восстановление

ОЛИМОВ Хуршедчон Мамурович

На пр

и ремонт сельскохозяйственной техники

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - Пушкин

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Л.Е.АШ£В

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Р.X.ЮСУПОВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

14. И. ДАВИД СОН;

кандидат технических наук Н.С.ЕВДОКИМОВ

Ведущее предприятие: Северо-Западный филиал НАТИ

Защита состоится " £ " 1993 г. в Н часов

на заседании специализированного совета К 120.37.05 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 189620, Санкт-Петербург - Пушкин, Академический пр.,23, ауд. 719.

• С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан " ^ " ила. Л. 1993 года

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, доцант

А

Ур Д.И.Николаев

i. 01>-|лн хлраш'еристикл раюты

1.1. Актуальность темы. Проблема повышения эффективности использования машинно-тракторных агрегатов о трактором Т-10 ВГ, оснащенным гидромеханической трансмиссией 11МТ), непрерывно связана с правильным, выбором оптимальных параметров и режимов работы с учетом вероятностного характера внешней нагрузки. Однако применение ШГ приводит к снижению общей жесткости трансмиссии, что создает условия для возникновения резонансных явлений в низкочастотном диапазоне колебаний. Резонансные явления приводят к снижению мощности двигателя и к динамической перегруженности отдельных узлов моторно-трансмис-сионной установки «МТУ). Для оценки энергетических показателей двигателя трактора, оснащенного ГМТ, необходимо знать амплитудно-частотные характеристики (Л'Ш происходящих'процессов. Следует совершенствовать методы расчета, обладайте инвариат-ностью к физической неоднородности изучаемого объекта, позволяющие на стадии их проектирования учитывать влияние динамических характеристик механизмов на энергетические и технико-экономические показатели агрегата в условиях вероятностного характера внешних воздействий.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с научно-технической проблемой 0.1)1.13 (задание I) и планом Н!1Р СгПГАУ (тема 7.1).

1.2. Цель исследования Повышение эффективности функционирования тяговых агрегатов путем оптимизации эксплуатационных параметров и режимов работы при вероятностном характере внешних воздействий.

1.3. Объект исследований. В качестве объекта исследования выбраны закономерности энергетических и динамических процессов в МТУ трактора Т-10 15Г, оснащенного ГМТ при его работе а плугом 11ИГЛ (конструкции С-Петербургского НИИ лесного хозяйства).

1.4. Научная новизна:

- усовершенствована методика оценки энергетических и технико-экономических показателей тягового агрегата;

- обоснованы рациональные параметры и режимы работы тягового МТЛ (Т-10 ПГ + ШГА);

- разработан алгоритм и составлена программа расчета энергетических и технико-экономических показателей МТА при не-

I

ролтиостном характере внешних воздействий.

1.5. Практическая ценность работ» заключается в разработке эксплуатационно-технологических требований к новым моделям тракторов, а Т11кке обосновании технически обоснованных норм выработки и расхода топлива на основные механизированные работы, выполняемые трактором Т-Ю 13Г'. Результат« исследований могут найти применение при онергосценке и тяговых испытаниях новых тракторов в условиях мгшшюиспытательиых станций.

1.6. Внвцрвпие. Методика расчёта^результати исследований по выбору оптимальных скоростных и нагрузочных речимов работы МТА, оснащенных ГМТ, использованы в ПО "волгоградский тракторный завод" и Северо-Западном филиале ИДТИ. Материалы диссертационной работы опубликованы в виде методических рекомендаций для проведении практических занятий и используются в учебном процессе С.-Петербургского ГАУ.

1.7. Апробация. Результаты и основные положения диссерта-цион'^й работы были доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях С.-ПГАУ (1990...1992 гг.) и научно-практической конференции НПО "Нечерноэемнгромаш" (1и'Л г.).

1.0, Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в шести печатных работах. Ооций объем публикаций составляет 10,Ь п.л.

1.9. Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 58 рисунков и 15 таблиц. Приложения содержат программы расчета энергетических и технико-экономических показателей и результаты.их расчетов, документы по внедрению, общий объем 65 страниц.

2. СОДЕРЖАНИИ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации и сформулированы основные научные положения, выносимые на заци-ту по специальности 05.20.03:

- усовершенствованная методика оценки энергетических и технико-акономических показателей тягового агрегата, оснащенного гидромеханической трансмиссией при вероятностном.характере внешних воздействий, с учетом динамических характеристик энергетической части МТА;

-алгоритм и программа расчета энергетических и технико-2

экономических показателе» тягового машинно-тракторного огре-гата, позволяющие учитывать влияние динамических характеристик МТУ трактора.

2Л. Ь первой главе "Состояние вопроса и задачи исследования" на основе обзора научных исследований дана оценка состояния проблемы, рассмотрены методы оценки влияния колебании внешних воздействий на эксплуатационные показатели МТД, проведен обзор исследований- по оценке эффективности применения энерго-нясыценных тракторов с гидромеханическими трансмиссиями, проведен обзор методов анализа сложных динамических, систем. Рассмотрены преимущества и недостатки экспериментальных и теоретических методов исследования.

На основе аналитического обзора и были сформулированы основные задачи исследования.

2.2. Во второй главе "Повышения эффективности функционирования МТД путем оптимизации 'эксплуатационных параметров и режимов мпторно-трансмиесионнон установки при вероятностном характере внесших воздействии" излочепн теоретические предпосылки к определению оптимальных диапазонов функционирования МТД, с учетом слияния динамических характеристик МТУ,

2.2.1. Вероятностная математическая модель функционирования машинно-тракторных агрегатов. Рассмотрены зависимости энергетических и технико-экономических показателей МТД от уровня и меры рассеяния внечших воздействий.

При составлении математической модели МТУ по методу электромеханических аналогий формируется схема замещения объекта, с выделением конечного числа подсистем, т.е. проводится дискретизация пространства. Состояние каждой подсистемы характеризуется конечным множеством вещественных фазовых переменных; имеющих природу потека (тока) и потенциала (напряжения). Каждая подсистема описывается математической моделью,■связывающей ее фазовые переменные мечду собой. Любая подсистема может быть отображена идентичной схемой, представляющей собой определенным образом ("чпзаннуы совокупность инерционного, упругого и двух диссипативпых элементов, один из которых характеризует потери от буксования механическая проводимость), второй от трения »механическое сопротивление).

На рис Л представлена механическая цепь подсистемы, а на рис.2 - схема ее замощения.

IIa рисунках приняты следу«;\ие обозначения: J^fw - ис-

:!

точник скорости; ^ - податливость некоторого фиктивного упругого ьала; $ - механическая проводимость; ¡¡> - механическое сопротивление; У - суммарный момент инчрции врадательно и поступательно движущихся масс.

ЖО ъ -3

Э-

Рис Л. Механическая цепь подсистемы

1

Рис.2, эквивалентная схема механической цепи подсистемы

Математическая модель данной схемы но методу контурных моментов может быть проставлена:

ИМ, +е(4М+ --0(1} •

где /V,, Мг - соответственно поступательно и вращательно движущиеся массы;

а./'-'Л.

Анализируя динамическую систему МТУ гусеничного трактора, оснащенного ШГ, мочено заключить, что в низкочастотном диапазоне колебаний оьа может быть представлена в виде совокупности четырех подсистем: двигатель внутреннего сгорания; первый преобразователь трансмиссии (насосное колесо ГТР); второй преобразователь трансмиссии (турбинное колесо ГТР); участок "дви-жители-грунт" или "рабочий орган - объект обработки".

Приводим параметры элементов отдельных подсистем к одному валу, п затем осуществим стыковку схем замещения отдельных подсистем.

4

Эквивалентная схомч ялчещония механической цсми МТУ гусеничного трактора, оснащенного ПИТ, представлена на рис.'3.

//

-D-

9,3

-гмл

6у<

Рис.З. Эквивалентная схема мнхппичоскпИ цепи МТУ

По комплексному 1 или символическому) методу предусмотрим замен;/ опррчтор.ч ди {'Г^репцирогтиня d/db на символ^ , а оператора интегрированияна Щilú)

В отоп схеме ируп'лдонн упрощения для параллельно включенных /()> *vi) 11 ■"•лп последовательно пклчченнк'/. нроводимостеП

Выполнив соотвотствуощое объединение нарпметроп, по методу контурных моментов получим систему уравнений, описывающих данную гжпнвчлиегную схему:

e.jwM, + 4 ЬМ', - h,

-ht M, ♦ hiH, + M?/f j,jJ,) - Ms/fjui 7, = 0-

-N,/(¡Jt) ♦ Nt/(¡uJ,) ♦ e.juN, -Mb/faXyO; iZ)

■M,/(i»J,) ♦ hJ(¡J,) < Ít1 - h> «3 = 6;

- hi M, ' /i ^ * 0, /« A/5 v -- J?; .

,ч.ч,ось: <?„■ - податливость ynpyroit свяии я подсистемах; -механические проводимости том же; J,i\Jf - момент инерции мясе, связанных с колончлтим н;»лоч и'турбинным колесом гидротрансформатора; ('/J - источник скорости си стороны п.пнлито.лен.

Схема на рис.З и данная система уравнений (л) Б дальнвСцч-м применяется при определении динамических характеристик МТУ.

Величины моментов определяются по правилу Крамера как соотношение существующего, вспомогательного и главного определителей системы:

м, - А,/:. ; л/, -- ; М, = Л ,/й; м = 4 */д; /V, -- Л. ;3)

где: Д - главный определитель; Д; - вспомогательные определители.

Тогда передаточная функции по моменту мехду участком схемы с источником колебаний момента и участком схемы, соответствующим модели двигателя, определится из соотношения:

1К Ци) = (4)

или с учетом выражения (3):

Для нахождения передаточной функции по скорости воспользуемся методом узловых скоростей

или (¡и) = №/а*(/ы), (?)

при соблюдении ^ - &>/& ; = Лг/д .

2.2.2. Определение энергетических показателей МТА Потери по силовому и скоростному факторам определяются коэффициентом полезного действия по скоростному и силовому факторам. Первый характеризует потери мощности на трение, второй - на проскальзывание, тогда имеем для / -механической проводимости:

где Ро - к.п.д. машины по скоростному фактору; У - мощность на валу машины,Вт;М - момент на валу машины, Н*м. Для & -механического сопротивления

* . У«- «*) .

--'

где & - к.п.д. машины по силовому фактору;

5?

- угловая

скорость вала машины, рад/с.

При расчете податливостей упругой связи в динамической системе ДВС исполь&уется метод гармонической линеаризации, позволяющий учитывать зависимость крутизны линеаризированной скоростной характеристики от амплитуды колебаний скорости вращения вала двигателя. Линеаризированная характеристика ДВС описывается уравнением: .

//<? =Л (Ю)

где А*, - коэффициенты, зависящие от амплитуды колебания скорости вращения, определяются следующим образом: б

для корректорной ветви:

гот

(12)

До - + т0, (Ш

2л

- для регуляторной ветви:

Л0 = (13)

р - , . (14)

Податливость упругой связи р подсистеме ДВС равна внраже-

е, = ¿(Аи>/Л„)г~ !<}ч', , (и»)

где ^ - момент инерции движущихся масс, связанных с коленчатым валом двигателя.

Аналогично определяются податливости упругой связи для систем насосного и турбинного колес гидротрансформатора.

Подставлял полученные значения тт уравнения (Ь) и (71 для передаточных функций но моменту и по скорости, можно определить энергетические и технико-экономические показатели М'ГЛ.

■Для определения спектральной плотности процесса на ведущем колесе трактора автокорреляционная функция, полученная в результате исследований, апроксимируется выражением:

р(-с) = е'^соз увс , (16)

где ^ - коэффициент, характеризующий интенсивность затухания корреляционной функции; /5 - коэффициент, характеризующий среднюю частоту периодических составляющих случайного процесса.

Нормированная спектральная плотность, соответствующая выражения (16), определяется отношением , 2ы (Л'* и^3)

где с*.) - частота колебаний, рад/с.

Тогда спектральная плотность процесса определится из известного соотношения:

а амплитуда Аи гармонического колебания частоты вращения колончатого вала двигателя находится:

А,, = . (1У>

7

Иходиче и выходные ях представлены на рис.

переменные при гармонических колеОани-4

К схеме на рис.4 Для двигатели Д-160 Л'- М, + ~ •

'"" (и) и- и) я,,,) >

(о, -Ш,) '

.. V». (*-0 ■ 4' = - Ми/{ О* - Ын) ;

Л - Р " 6т>)- ¿Л*,'« Л, - Ь,а- -;--;

- и)н '

Огн ■ Ого о Сгм- ¿ТХ

-----

А г-С, й *

й -- 4/* ; в, Л - л, ;

0,*= 3//34;

а,--ей;

Рис.4. Показатели двигателя при воздействии гнрминичеоких колебаний частоты врацения коленчатого вала.

^ысон распределения частоты вращения при фиксированной амплитуда А» 'н частоте колебаний /о , но при случайной начальной фазе 9, - ,[ц '.»»(и*-йе) < Ли ; ' I 0 при (

О

Математическое ожидание выходного параметра:

9= )¡1") ч>(и)аи, (20)

"«..я-

.л..и г л' а*,, ,11 < I, - Функция связи

/7ы - / ^ ' й " ^ " для лг* (рис:.4); / М О при и)

ы . Г (?л)'' >1ри - начальная фаза.рвв-

Ч>(т)-\ номерно распределен»

/ ч 4 • ""я "а интервале

/ о лрц Г,, з . ■ от 0 до 2 ^

Тогда имеем для крутящего момента и)*

I (4/' а;

(21)

^ . ¿и

и)„

/ ¿и'

Произведя замены:

(22)

г= ; ¡¡¿о = ¿и анг .

Нь

Из выражения 121) окончательно получаем следующее:

ФУл) = о, -

- (Ч• + Ь;^) Р(гя) - Ь; Ли. у(г„),

энта

где (и>н-■ агс^п(^иЬ)- функция аргуме

Аи ' !

^(¿л) - /У-¿7 - та булированныя

функция;

й./а'1)Ь')Ь1 - кооффициенты, определяемые в процессе аппроксимации характеристики двигатели рис.4).

Аналогично длн опрепеления математического-ожидания оф|ик-тишюй мощности

М(^е} Г 9550 7 0.5 (а '¿е >0,5 Ь '¿и) -

- я?™* )+ <;-м)

__Л а '

> (КЬ*) Ш'7!^, =

= 9550 '[o, s(n'üJe ♦b'(X*0,5¿'/ú)- (a,% < i* 0,sb;j¡'uJ F{í„) -3 a* - U) „)</(&)] •

Произведя соответствующие замены для определения математического ожидания часового расхода топлива, имеем: M(çr) = 0,5 (& >5c¿e) - (1/т,)(й, +bt ¿3e) -

х flWi£n( + (4s)-{AL -{ÜH-ñj ¡2b)

= 45 (a ibDeJ -(a, *bt Ue)Р(г„) * bt A,. <f(z„).

Используя выражения (24) и (2b), для удельного эффективного расхода топлива находим

М(^) ~ Ю* ñ(GT)/М(А/е) j <26)

где M(6г) и ^е) - математические ожидания расхода топлива и мощности двигателя. Определение основных технико-экономических показателей производится подобным образом.

2.2.3. Определение потерь в элементах диссипации и методика оптимизации параметров и режимов работы МТА

В условиях вероятностного характера внешних воздействий потери мощности в диссипативных элементах МТУ трактора могут быть найдены по выражению:

àj»rv = 1щм) Ü(Q) бЫ)»,, <*№, (271

где Q(u)Mtt ~ нормированные спектральные плотности

процессов на ведущем колесе трактора; "Р(М) , V(fí) - дисперсии крутящего момента и скорости вршцения; V - угол сдвига фаз мекду крутящим моментом и скоростью вращения на фиксированной гармонике.

Для того, чтобы установить, как распределяются потери эффективной мощности между ДВС и трансмиссией, найдем соответствующий коэффициент уровня потерь в трансмиссии трактора X :

J.,- i ~ , (20)

а относительная величина потерь в ДВС равна выражению:

Лг= { - Aj {u)e/Á/e . (2У)

Коэффициент использования эффективной мощности ЛВС вычисляется по формуле: .

0ще = . (30)

Аналогично вычисляются коэффициенты использования энергетических и технико-экономических показателей МТА:

л*-- м(у)/ун. (зг'

Оптимизацию параметров МТУ трактора проводим' методом численного поиска. Переменными величинами являются поцатлиьости упругой связи в подсистемах: <?, - двигателя внутреннего сгорания; - первом преобразователе трансмиссии; - втором преобразователе трансмиссии.

Оптимальные значения податливостей определяются по результатам многофакторного вычислительного эксперимента.' Представим данную функцию в виде алгебраического полинома:

№ - а0* а, е, +аг ег , (32)

где а,= Ы/Ье, ■ аг = МЛ>е, ; «» = М/дел , - коэффициенты регрессии.

После проведения определяются податливости, при которых наблюдается максимальное значение критерия (30). Далее от значений податливости переходим к построению оптимальной характеристики подсистемы.

Оптимизацию режимов работы МТА проводим по критерию[М(£г)]пт

Исследуя функцию (25) на экстремум, получаем:

'0.5Ь-Ь, Р(г;)=Оу Р(г:)= 4*6/6, , (33)

где 2н~ (со «• £>*■)/¿и - корень уравнения (З.Ч)

Оптимальный коэффициент реализации частоты вращения дизеля при определяется выражением:

Л- (34)

где Ын - номинальная частота вращения двигателя;

Ли - амплитуда колебаний частоты вращения.

Для определения максималыюго_расхода топлива применяется зависимость, в которой значения и заменяются значениями и)? и 2и :

М'(Сг)Л„

JI ^ , 1ГЙ)

где - экстремальное значение коэффициента расхода тепли-

ла при ¿Г)/ ; QrH - номинальный часовой расход топлива,кг/ч.

'¿.3. В третьей глнпо "Методика экспериментальных исследовании" изложены программа, методика экспериментальных исследований и обработки полученных данных, описание объекта, исследований*)! применяемой контрольно измерительной аппаратур!.!.

Стендовые испытания трактора Т-Ш-15Г проводились в лаборатории тракторов опытного равода"ВНПИЗеммаш" (п.Сосново Ленинградской области) в соответствии с ГОСТ Ш)0У-8Н.

Дабораторно-полевые испытания проводились на испытательном полигоне Дружноеельского лесничества. Гатчинского района Ленинградской области.

UTA агрегат был оснащен информационно-измерительным комплексом, с помощью которого регистрировались все исследуемые параметры. Обработка экспериментальных данных с целью получения вероятностно-статистических характеристик исследуемых процессов проводилась на ЭВМ но стандартным программам.

2.4, I) четвертой главе "Результаты экспериментальных исследований и их аналио"припеденм опытные данные, их анализ, количественные характеристики энергетических и технико-экономических показателей МТА.

2.4.1. Стендовые испытания двигателя Д-ЮО проводились с целью снятия регуллторнои и скоростной характеристики ДВС, оценки влияния колебаний частоты вращения и нагрузки на энергетические показатели. Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что крутизна динамической характеристики двигателя увеличивается с увеличением частоты колебаний нагрузки.Следовательно, наше предположение о том, что в динамической системе двигателя тлеют место упругие связи со значительными по-датливостями, верно. Также установлено, что крутизна динамической характеристики зависит от крутизны статической характеристики.

2.4.2. Анализ результатов лабораторно-полевых исследований показал, что эмпирические характеристики распределения внешних воздействий хорошо согласуются с теоретическим нормальным за-

*Объект экспериментальных исследований был подготовлен в Северо-Западном филиале ИДТИ. Экспериментальные исследования проводились совместно с к.т.н.Юсуповым Р.Х. и аспирант'!'! Ур-таспнм В.А.

12

коном распределения. Вероятность согласия по критерию находилась в пределах 0,35...О,51, что говорит о корректности принятого закона распределения.

Нормированные корреляционные функции и спектральные плотности момента солротидления на ведущих звездочках трактора Т-10 ВГ приведены на рис.!).

Рис.5. Нормированные корреляционные функции и спектральные плотности момента сопротивления на ведущих звездочках агрегата Т-10 ВГ + ШГА :-1-^=1,46 м/с; 2 - ^--16 м/с.

Анализируя корреляционные функции и спектральные плотности процессов, мочно отметить следующее: крутяций момент на.ведущих звездочках - есть низкочастотный процесс с накладывающейся на него высокочастотной составляющей. Основной спектр частот находится в пределах 0...2 рад/с. Для скорости вращения ведущих звездочек характерно наличие явно выраженных низкочастотных колебаний. Время корреляционной связи процессов находится в пределах 2,2...2,6 с.

Анализируя статистические характеристики, можно отметить, что характер корреляционной функции крутящего момента на ведущих колесах определяется колебательным процессом, генерируемым на участке взаимодействия зубцов ведущего колеса с гусеничными движителями.

2,4.3. Вероятностно-статистический анализ средних значений энергетических и технико-экономических показателей МТА Т-10 БГ + ШГА.

Значения энергетических показателей,полученных экспериментально, сосредоточены между линиями, описывающими зависимости

13

средних значений от уровня нагрузки при фиксированных значениях коэффициентов вариации: нагрузки м , равным 0,0835.,. 0,167 и частоты вращения коленчатого нала 0,()Ь.. .0,1!").

С увеличением коэффициента вариации внешних воздействий на валу двигателя наблюдается снижение энергетических показателей МТЛ. В таблице I приведены некоторые данные по изменению энергетических и технико-экономических показателей МТЛ Т-10 ЕГ от изменения коэффициента вариации внешних воздействий .

Таблица I

м<, 11-м СО, об/мин кг/ч Х'е, кВт J* ix'KBT-Ч ) га/ч 9", к г/га at

980 1247 32,41 127,93 2Ь2,7 0,74 43,2Ь 0

900 1068 31,96 117,76 286,3 0,64 4Ь,9 0,083b

980 1044 29,71 99,7 298,1 0,Ь8 47, 4Ь 0,167

980 '.У.)'.) 27,28 90,8 362,6 о,ьз 49,4 0,33

Анализируя результаты расчета численных значений ЛЧХ по скорости,можно отметить закономерности их изменения в зависимости от передачи 1Í1III.

Таблица 2

Зависимости ЛЧХ от номера передачи и передаточного числа IMP

Номер Передаточное число 1 'IP

передачи irr» = 0,6 i г, г = 0,7 in» =0,8

I 0,2[)/-/0,23 0,24/-/0,3 0,2Ь/-/0,ЗЬ

П 0,34/-/0,3 0,3/-/0,41 0,3/-/(J,ü7

Ш 0,32/-/0,4 0,3/-/0,67 0,4/-/0,92

Данные, представленные в таблице И, хорошо согласуются с результатами экспериментальных исследований. Сравнивал результаты расчета с данными, полученными в ходе экспериментальных исследований, значения Р -критерия Фишера были равны Р,*** = 1,1)4 < Ргаи = 2,34, что говорит об пдекватности математической модели.

2.4.4. Определение оптимальных параметров и режимов работы

МТЛ.

Результаты расчетов позволяет сделать пывод о пообходимос-14

ти увеличения крутизны корректорной ветви скоростной характеристики двигателя в области номинального режима. Рекомендуемыми значениями дисперсий углевой скорости вращения ведущего колеса при коэффициенте трансформации^ 1гт* = 0,0 являются для первой передачиД^?,^, = 0,01Ь (рад/сдля второй ' рад/с)*•; для третьей 0,02Ь (рад/с)^.

Результаты расчетов но оптимизации скоростных и нагрузочных режимов позволяют рекомендовать оптимальные скоростные и нагрузочные режимы.

Оптимальные коэффициенты реализации частоты вращения вала двигателя Д-160 и часового расхода топлива при гармонических колебаниях с амплитудой Ли> определяются выражениями:

Ла --1- Ю~Чи ; Лд г ¡ 01 -0.fi Оптимальные коэффициенты нагрузки и расхода топлива дизеля Д-160 при имитации гармонической нагрузки с постоянными значениями амплитуды /ч соответственно равны:

Лй* I- О,Ц 'О ; Хё, = -/О-'М*'-3.3 /¿Г'Д .

Зависимости коэффициентов реализации частоты вращения вала двигателя, расхода топлива и нагрузки от амплитуды гармони ческого колебания представлены на рис Г..

^'РчГ——— -ь1°

0,9 ""

О^Ш'О^Ау,

0.1

N

аег

15

по а)

Лц вЦмин

0.9 0.1

У-

«<7

НО А», Им

Ъ)

Рис.6. Зависимости экстремальных коэффициентов Лг от

амплитуды колебаний частоты вращения (а) и нагрузки (б).

Оптимальный по энергетическому критерию Л е, уровень реализации частоты вращения двигателя Д-160 при О-.'Лы^255 об/мин находится в пределах 1,0>Л^>,0,62, а оптимальный уровень нагрузки при О* Л» ч< 160 П-м изменяется в пределах !,()>, ,01.

Экономический эффект от реализации разработанных методов расчета энергетических и технико-экономических показателей, связанный с сокращением производственных затрат при создании новой техники составил 99430 рублей.

ощии выводы

1. Усовершенствована методика оценки энергетических и технико-экономических показателей тяговых агрегатов, оснащенных гидромеханической трансмиссией с .учетом динамических характе--ристик подсистем моторно-трансмиссионной установки. Определены математические ожидания основных показателей агрегатов при колебаниях скоростного и -нагрузочного режимов, соответствующих закону арксинуса.

Методика дает возможность определять эксплуатационно-технологические требования к проектируемым моделям тракторов,что существенно снижает затраты на их создание путем сокращения объема экспериментальных исследований и установления оптимальных режимов работы агрегатов в процессе их комплектования.

2. Эмпирические распределения внешних воздействий тягового агрегата Т-Ю-ВГ + ШГА, в диапазоне скоростей 3,0...5,У км/ч, имеют вероятность согласия Р(х') = 0,35.. .0,41 с нормальным законом распределения.

Сходимость экспериментальных АЧХ, полученных в процессе лабораторно-полевых исследований с расчетными, составляет по критерию Фишера Ярач = 1,54 < Рш* = 2,34, т.е. математическая модель является адекватной.-

3. В результате исследований получены эмпирические зависимости вероятностных оценок энергетических показателей двигателя Д-160 от скорости движения агрегата Т-Ю БГ + ШГА:

Частота вращения ^ = 703^ _- 295,17/$.' - 381,5 (об/с);

Расход топлива От = 45,28^' -110,54Ур + 71,12 (Г/с);

Момент на ведущем колесе _= В,- 15,12^+ 29,82 (Я1-м)

Ср.кв.отклонение 0мЛг = 112 Р/- 267,44 Рр +_154,5 (кН-м);

Коэффициент вариации^ = 245,92^'- 508 £ + 342,,82 Ф

4. Применение метода гармонической линеаризации скоростной характеристики двс, позвляет выявить факторы, повышающие эффективность функционирования МТА за счет увеличения в допустимых пределах (ограниченным заводом-изготовителем) крутизны корректорной ветви скоростной характеристики двигателя. В результате коррекции скоростной характеристики получаем увеличение математического ожидания эффективной мощности двигателя на П передаче на 3,4 кВт; на Ш передаче на 8,6 кВт, а, следовательно, увеличение производительности МТА (Т-Ю ВГ + ЛИГА) на 3%. '

,5. Оптимальный по энергетическому критерию уровень 16

реализации частоты вращения двигателя Д-160 при 0 iAei 255 об/мин находится в пределах 1,0 >/¿с* b 0»32, где Xü =1-0,77-10iL Лет= 1,01-0.7$-Ю~5и1-8,}0& Ю~ъ ß0 , а оптимальный уровень нагрузки при (Н An -i 160 Н-м изменяется в пределах 1,0 ^Лй ^0,91, где & = j-0,ti-/0'sJ« ; vi>,= -S.a-10'Чн .

Экономическая эффективность от внедрения расчетного метода определения энергетических и технико-экономических показателей нового трактора составляет 99430 рублей (в ценах на 1.07.92).

Основные положения диссертации опубликованы в следующиех работах:

1. Агеев J1.Ü., Юсупов Р.Х., Уртаев В.А., Олимов X.1R.Согласование двигателя с трансмиссией и внешней нагрузкой по динамическим параметрам //Научные проблемы технического обеспечения аграрно-промышленного комплекса Нечерноземной зоны рсфср: Материалы научно-практической конференции 15-17 мел 1991 г. в НЛО "Нечерноземагромаш" - Санкт-Петербург: РАСХН, 1991. -

С.161...163.

2. Агеев Л.К., Юсупов Р.Х., Уртаев В.А., Олимов Х.М., Боков В.П., Долгов И.А. Расчет и оптимизация энергетических показателей сельскохозяйственных агрегатов - Рукопись представлена С.-Петербургским ГАУ /ВНИИТЭИагропром, 1992, Г« 5, ВС -

92 - 96 с.

3. Агеев Л.К., Асроров P.C., Олимов Х.М. Определение оптимальных и допускаемых значений технико-экономических показателей сельскохозяйственных агрегатов. - Рукопись представлена С.-Петербургским ГАУ /ВНИИТЭИагропром, 1992, № 38, ВС-92-30 с.

4. Агеев Л.Ё., Юсупов Р.Х., Уртаев В.А., Олимов Х.М. К воп росу анализа динамических характеристик двигателя по результатам стендовых испытаний //Тр.университвта/С.-ПГАУ: Повышение эффективности использования и диагностирования машинно-тракторного парка в новых экономических условиях. - С.-Петербург:С.-ПГАУ, 1992. - С.28...32.

5. Агеев Л.Ii., Юсупов Р.Х., Уртаев В.А.', Олимов Х.М. Расчет энергетических показателей тяговых агрегатов с учетом динамических характеристик их подсистем //Тр.университета/С.-ПГАУ: Повышение оффективности использований и диагностирования машинно-тракторного парка в новых экономических услови'ях. С.-Петербург: С-ПГАУ, 1992 - С.32...39.

6. Агеев Л.Ii., Дрозд А.Г., Олимов Х.М.Методические указания для проведения практических занятий по курсу Математическое моделирование в инженерных расчетах"-Душанбе:изд.Тадж