автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение эффективности функционирования машинно-тракторного агрегата за счет применения двигателя постоянной мощности со свободным впуском воздуха и пенвмогидравлического упругого элемента в механизме навески трактора

нкт-Иетербургский ордена Трудового Красного Знамени государственный аграрный университет

ч <? М 4Р

' На правах рукописи

КРИВОВ Владимир Григорьевич

УДК 631.372:629.017 (043.3)

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

ПОСТОЯННОЙ МОЩНОСТИ СО СВОБОДНЫМ ВПУСКОМ ВОЗДУХА И ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКОГО УПРУГОГО ЭЛЕМЕНТА В МЕХАНИЗМЕ НАВЕСКИ ТРАКТОРА

Специальность 05.20.03 — эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

Авторефер ат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург — Пушкин 1994

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

Научный консультант — заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Н. Г. Кузнецов.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор В. А. Аллилуев; академик, доктор технических наук, профессор Л. В. Тузов; доктор технических наук В. В. Рядных.

Ведущее предприятие — акционерное общество открытого типа «Волгоградский тракторный завод».

Защита состоится 28 апреля 1994 г. в 14-30 на заседании специализированного совета Д 120.37.04 в Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 189620, Санкт-Петербург — Пушкин, Академический проспект, 23, ауд. 719.

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

Автореферат разослан «. лг> ^ «г^аггз-. 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент А. В. С о м и н и ч

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИС1ЖА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Эффективность сельскохозяйственного производства в значительной степени определяется эксплуатационными свойствами машин и режимами работы машинно-тракторных агрегатов (МТА), которые могут быть реализованы за счет оптимального взаимодействия звеньев системы "почва - сельхозмашина - движитель - трансмиссия - энергетическая установка".

Создание основ функционирования этой системы и разработка методов совершенствования конструкции, оптимизации параметров и режимов работы МТА имеют большое народнохозяйственное значение.

Существенным резервом в решении данной проблемы является применение двигателей постоянной мощности и введение упругих элементов в сочленения МТА.

Цель работы - повысить эффективность функционирования машинно-тракторного агрегата за счет применения двигателя постоянной мощности (ДПМ) со свободным впуском воздуха и пневмогидравличе-ского упругого элемента в механизме навески трактора.

Объект исследования - закономерности динамических и энергетических процессов в МГА на примере трактора ДТ-175С и его модификации с ДПМ с серийной и пневмогидравлической навесками при вероятностном характере внешней нагрузки.

Научная новизна. Научной новизной являются:

1. Математические модели работы трактора с ДПМ и пневмогид-равлическим упругим элементом в навеске в условиях эксплуатации, позволяющие осуществлять выбор рациональных передаточных чисел трансмиссии, уменьшать степень неравномерности момента сопротивления двигателя.

2. Способ дефорсирования дизельного автомобильного двигателя со свободным впуском воздуха в ДПМ, повышающий эффективность работы МТА и позволяющий использовать его в качестве энергетической установки трактора. Способ защищен авторским свидетельством на изобретение.

3. Метод уменьшения динамической нагруженности трактора за счет снижения наиболее опасных низкочастотных составляющих энергетического спектра тягового сопротивления применением навески сельскохозяйственных машин с пневмогидравлическим упругим элементом, которая защищена положительным решением о выдаче авторского свидетельства на изобретение.

Практическую ценность представляют:

1. Рекомендации по применению трех ступеней тягового диапазона передач трактора ДТ-175С с ДПМ, обеспечивающих автоматичность работы МГА при выполнении сельскохозяйственных операций на установившихся режимах без гидротрансформатора и перевод ДПМ на регуляторную ветвь характеристики за счет выбора передаточного отношения и частичной подачи топлива при необходимости выполнения сельскохозяйственных работ на пониженных скоростях.

2. Рекомендации по применению гидротрансформатора с автоматической его блокировкой, позволяющие снизить динамическую нагру-женность на переходных режимах, повысить экономичность функционирования АРГА на установившихся нагрузках и обеспечить эффективную работу трактора на тяжелых режимах нагружения.

3. Рекомендации по применению пневмогидравлической навески трактора, обеспечивающие снижение наиболее опасных низкочастотных составляющих энергетического спектра тягового сопротивления за счет регулирования жесткости упругого элемента на различных сельскохозяйственных операциях.

Реализация результатов исследований. Разработки по оптимизации параметров и режимов работы МГА с различными моторно-транс-миссионными установками включены в два учебных пособия. Результаты исследований трактора ДТ-175С, его модификации с ДПМ и пневмогидравлической навеской реализуются на Волгоградском тракторном заводе. Рекомендации по переналадке дизельной продукции в ДПМ используются при создании ДПМ АООТ "Волгоградский моторный завод". Модификации тракторов ДТ-175С созданы и работают в АО "Волго-Дон" и совхозе "Безымянский", а опытные образцы тракторов с пневмогидравлической навеской работают в совхозе "Райгородский" Волгоградской области, что подтверждается соответствующими актами.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и одобрены на научно-технических конференциях ВСХИ (Волгоград, 1984-1994), С.ПГАУ (Санкт-Петербург - Пушкин, 1986-1993), Дом техники НТО (Волгоград, 1986), ВгТЗ (Волгоград, 1986-1994), Агропром (Волгоград, 1987-1990, 1993), КСХИ (Казань, 1991), Всесоюзных научных конференциях (ВИМ, Москва, 1985; ВСХИ, Волгоград, 1987, 1990; СИМСХ, Саратов, 1989-1993; ТСХИ, Ашхабад, 1991).

Публикации. По теме диссертации опубликовано свыше 45 работ и два учебных пособия. По результатам исследований получено два

авторских свидетельства и одно положительное решение на изобретение .

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и предложений, списка литературы, включающего 328 наименований. Работа содержит 399 страниц машинописного текста, включающего 35 таблиц и 81 рисунок. Приложения составляют 22 страницы.

На защиту выносятся следующие научные положения:

- концепция работы трактора с двигателем постоянной мощности и механизмом навески с пневмогидравлическим упругим элементом;

- способ дефорсирования дизельного автомобильного двигателя со свободным впуском в ДПМ для использования его в качестве энергетической установки трактора;

- математические модели функционирования ДПМ и обоснования передаточных чисел трансмиссии трактора с этим двигателем;

- математическая модель МГА с упругими звеньями в сочленениях и программа расчетов выходных параметров;

- методика определения оптимальных характеристик упругих элементов в сочленениях МГА;

- закономерности и различия формирования нагруженности МГА с упругой и серийной навесками в эксплуатационных условиях;

- рекомендации по оптимизации параметров МГА при нагружениях случайного (вероятностного) характера.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе на основе обзора научных исследований дана оценка состояния проблемы и поставлены задачи исследований. Научная основа работы современных МГА создана трудами Л.Е.Агеева, В.А.Аллилуева, В.И.Анохина, С.А.Иофинова, И.И.Киселева, Н.Г.Кузнецова, Г.М.Кутькова, А.Б.Свирщевского, В.Ф.Скробача, В.Л.Строкова, Р.Ш.Хабатова, В.С.Шкрабака и др.

Развитие теории работы тракторного двигателя в эксплуатационных условиях получило отражение в исследованиях В.Н.Болтин-ского, Н.С.Дцановского, А.А.Болотина, В.В.Михайлова, А.В.Нико-лаенко, В.Н.Попова, Е.М.Харитончика, З.Н.Эминбейли, А.К.Елдашева и др.

Теоретические основы функционирования МГА в условиях случайной нагрузки представлены в работах Л.Е.Агеева, В.Я.Аниловича,

И.Б.Барского, Г.В.Веденяпина, В.И.Виноградова, В.Г.Волкова, В.В. Гуськова, С.А.Иофинова, В.И.Кашпуры, Г.Г.Колобова, И.П.Ксеновича, В.Н.Кычева, В.А.Линтварева, А.Б.Лурье, М.И.Ляско, А.П.Парфенова, И.И.Трепененкова, В.И.Фортуны и др.

Отмечая значимость ранее выполненных работ, необходимо отметить, что имеется резерв для дальнейшего повышения эффективности функционирования МГА, заключающийся в оптимизации характеристик его звеньев. Эффективными способами в этом направлении являются использование двигателей постоянной мощности и упругих элементов в механизме навески трактора.

С учетом изложенного поставлены следующие задачи исследования: I. Обосновать концепцию работы трактора с ДОМ, конструкцию механизма навески с пневмогидравлическим упругим элементом и создать макет для эксплуатационных испытаний. 2. Разработать математическую модель функционирования энергетической установки сельскохозяйственного трактора, выявляющую закономерности формирования выходных параметров при колебаниях нагрузки. 3. Составить математическую модель определения передаточных чисел трансмиссии трактора с ДПМ. 4. Разработать математическую модель МГА с упругими звеньями в сочленениях, позволяющую при случайном характере нагружения определять выходные показатели. 5. Составить программу расчета параметров и режимов работы МТА на ЭВМ. 6. Выявить закономерности формирования нагруженности МГА при сравнительных испытаниях опытного и серийного трактора ДТ-175С с упругой и серийной навеской в эксплуатационных условиях. 7. Определить оптимальные характеристики упругих элементов в сочленениях трактора и дать рекомендации по их применению. 8. Выполнить конкретные расчеты по оптимизации параметров МГА при нагружениях случайного характера и определить эффективность использования ДПМ на сельскохозяйственных гусеничных тракторах.

Во второй главе "Концепция работы трактора с двигателем постоянной мощности и упругой связью в механизме навески" отмечается, что эффективными средствами улучшения функционирования тягового агрегата являются использование ДПМ и введение упругих элементов в сочленения МГА.

Внедрение ДПМ с регулируемым наддувом ставит ряд вопросов в производстве из-за повышения механической и газовой нагруженности деталей двигателя и рассогласования подач топлива и воздуха в

условиях эксплуатации при колебаниях нагрузки. Поэтому приемлемым способом решения этой проблемы является использование ДПМ со свободным впуском воздуха. Дефорсирование дизельного автомобильного двигателя со свободным впуском в ДПМ, несколько ухудшая удельные показатели, позволяет использовать его в качестве энергетической установки трактора со свойствами, обеспечивающими экономичную эксплуатацию в сельскохозяйственном производстве, упрощает осуществление автоматизации работы моторно-трансмиссионной установки.

Можно показать справедливость сказанного путем сравнения двух конструктивных схем гусеничного трактора класса 3: первой - включающей двигатель с наддувом САЩ-66, муфту сцепления, гидротрансформатор и двухступенчатую коробку передач; второй - состоящей из дефорсированного по среднему эффективному давлению двигателя ЯМЭ-238 с постоянной мощностью, муфты сцепления и трехступенчатой коробки передач. Оба трактора обладают автоматичностью приспособления скоростного режима к изменению эксплуатационных условий при выполнении заданной операции. Двигатель ЯМЭ-238, дефорсированный до 130 кВт в диапазоне частот вращения 1400-2100 мин" , при наличии корректора соответствующей конструкции будет иметь регулятор-ную характеристику, показанную на рисЛ (сплошная линия). Здесь же показаны характеристики серийного двигателя (пунктирная линия) и звена "двигатель + гидротрансформатор" (штрих - пунктирная линия) . Падение нагрузки вызывает уменьшение крутящего момента практически по гиперболическому закону, близкому на рабочих частотах вращения вала двигателя к линейному. Он уменьшается на корректорном участке от 900 Н>м до 600 Н-м, обеспечивая коэффициент приспособляемости, равный 1,5. Квазилинейные зависимости крутящего момента (рис.1) звена "двигатель + гидротрансформатор" и ДПМ позволяют аппроксимировать его характеристику в рассматриваемых пределах частот вращения простыми уравнениями, необходимыми при составлении математической модели.

Характеристику постоянной мощности на корректорном участке можно получить путем перерегулировки топливного насоса и выбора жесткости пружины корректора. На основе законов теории автоматического регулирования обеспечение нужной характеристики цикловой подачи топлива на корректорном участке регуляторнсй ветви характеристики возможно при изменении хода штока корректора и жесткости пружины при следующих соотношениях:

Рис.1. Характеристики энергетических установок: —

гателя ЯМЗ-238;--ДПМ;------

гатель + гидротрансформатор".

----дви-

звена "дви-

/ Л = К ( К апм — опм (К-1)], »)

Сопм = ей/ Л опм , (2)

где Авпи, Л ; С0ПМ' С »• Къпм* К - соответственно: ход штока корректора, жесткость его пружины и коэффициент приспособляемости для ДПМ и серийного двигателя.

Другим эффективным средством повышения эффективности функционирования МТА является установка в сочленения ИГА упругих элементов. Универсальным способом является их внедрение в механизм навески трактора, когда имелась бы возможность изменять жесткость упругих элементов, а их деформация имела бы малые перемещения в широком диапазоне изменения тягового сопротивления. Таким требованиям удовлетворяют пневмогидравлические упругие элементы.

В результате была создана пневмогидравлическая навеска для трактора ДГ-175С (рис.2). Колебания нагрузки со стороны орудия 8 через верхнюю 5 и нижнюю 9 тяги, общее звено 10, верхнюю 4 и нижнюю 12 оси передаются на кривошипы 3 и 13, обеспечивая их поворот вокруг шарнирных опор 2 и 14, приваренных к трактору I, на одинаковый угол. При этом кривошипы 13, шарнирно связанные с нижней осью 12 и штоком гидроцилиндра II, двигают его, изменяя объем жидкостной полости, следовательно, и давление газа в пневмогидро-аккумуляторе 16. Давление в газовом отсеке обеспечивает попеременно накопление и расходование энергии, сохраняя равновесие между тяговым усилием на крюке трактора и приведенным усилием навески от сжатого газа.

Гидроцилиндр подъема 15 шарнирно связан с рычагом 17, обеспечивающим подъем орудия через тяги б и 7. В рабочем положении навески он устанавливается распределителем в плавающее положение.

При использовании данной конструкции навески трактора важнейшими параметрами являются горизонтальное перемещение сельхозмашины относительно трактора и жесткость упругого элемента Сг в горизонтальной плоскости, которую можно определить выражением:

Сг, = ЛРкр. (3)

где ДБ^ - горизонтальное перемещение орудия относительно трактора при изменении тяговой нагрузки на ДРКр£ •

гидравлическим упругим элементом.

Кинематические соотношения определяются решением соответствующих косоугольных треугольников (рис.3). Горизонтальное перемещение сельхозмашины равно:

S-R'Cos {ss°- ate Coi j | +

В этом уравнении » G. » Я » R определены конструкцией навески и неизменны. Изменение кинематических параметров определяется ходом штока гидроцилиндра, который зависит от равновесия сил как со стороны пневмогидроаккумулятора, так и от тягового усилия трактора. Рассматривая изменение состояния газа по политропному закону, после преобразований ход штока гидроцилиндра можно выразить как:

р Г Рн-^osfi'SLnQ

г~ к ГЧ Ркр- SLn(oL+jB) J J,

где \/н ~ объем газа в пневмоаккумуляторе при начальном давлении в нем (J > _/ч - площадь, на которую действует давление масла в гидроцилиндре, - тяговое усилие трактора, oL , /5 , Q -углы косоугольных треугольников (см. рис.3), П = 1,3 - показатель политропы (определен экспериментально). Определив для каждого шага квантования значения и соответствующие ему углы. cLi , ¡¡>i , &¿ при нагружении ДРКр. , находим перемещение S¿ , а затем AS¿ и С п. П0 уравнению (3).

Согласно уравнению (5), необходимые для гашения низкочастотных составляющих энергетического спектра тягового сопротивления жесткости упругого элемента можно устанавливать начальным давлением в пневмогидроаккумуляторе f^ .

Трактор с ДПМ со свободным впуском воздуха и пневмогидравли-ческой навеской был скомпонован при сохранении основных конструктивных размеров базовой модели ДГ-175С.

В третьей главе "Математическая модель оптимизации параметров моторно-трансмиссионной установки с двигателем постоянной мощности" вначале описывается работа ДПМ при колебаниях нагрузки,

а затем на этой основе оптимизируются передаточные числа трансмиссии трактора.

Крутящий момент на валу ДГО1 можно аппроксимировать выражением (рис.1 и 4):

где Kw = (Мк -Mh)/(Wh -UJh) - коэффициент жесткости характеристики двигателя; U}H , CJ* - частоты вращения, соответствующие номинальному Мн и максимальному !А« крутящим моментам.

Момент сопротивления двигателя аппроксимировали по закону синусоиды. При таких допущениях уравнение баланса моментов на валу двигателя примет вид:

где Д1С - среднее значение момента сопротивления; - момент инерции двигателя; £ - текущее время; Х-2И/Т - частота колебаний момента сопротивления; Т - период колебания момента сопротивления; сГк = (Метах~Mcmin ^ Мс ~ степень неравномерности момента сопротивления; Метах и /^lcm¿n ~ максимальное и минимальное значения момента сопротивления.

После интегрирования уравнения (7) частота вращения коленчатого вала ДПМ определится выражением:

м Мс&к [(Kw/J)-Sín2t-2Co¿2t

(8)

Анализ уравнения (8) показал, что колебания частоты вращения коленчатого вала снижаются с уменьшением степени неравномерности момента сопротивления , ростом момента инерции двигателя 3 и частоты вынужденных колебаний момента сопротивления Л . Так, при уменьшении (Гк в 2 раза с 0,6 до 0,3 диапазон изменения частоты вращения коленчатого вала АШ* = СОтах-ЬОтСп снижается в 2 раза, увеличение в 2 раза У с 5 до 10 кг-м^ снижает Д£с>*"с 22 до 12 с"1 (в 1,83 раза) и рост Д с 2 до 4 уменьшаетЛ(л)* с 28 до 15 с-1 (в 1,85 раза).

Расчеты также показали, что при характерных для Нижнего Поволжья режимах нагружения СсГк= 0,2; Я = 3,0 - 3,5 с-*), увели-

чение на 63% момента инерции ДПМ (Км = 4,09 Н-м-с) выравнивает колебания частоты вращения с обычным дизелем (Км = 40,40 Н-м-с) и многоступенчатой коробкой передач. Наибольший размах колебаний частоты вращения вала ДПМ приходится на частоту 0,094 Гц и не совпадает с первой низкочастотной составляющей в 0,3-0,6 Гц спектральной плотности нагружения трактора при работе с различными сельскохозяйственными машинами, что является благоприятным условием при эксплуатации тракторов с ДПМ.

Крайние допустимые значения расчетной частоты &)ртах ,СОр^^ и соответствующие им крутящие моменты могут быть получены из уравнений (6) и (8) с учетом условий, изображенных на рис.4, (0=ситах~с0н (при Ь = 0) и * -Т/2)

мрт1п ='Мн {'"* 2У[(К},

м -м ¡4 _Кт-(£-Л_7

Рто-*~ Т 2й[(Кш/У)г+Л + к*.<ы[.

Исходя из изложенного выше, динамический коэффициент приспособляемости может быть вычислен по выражению:

К> Мртих = I/ 23 [(Км/3)г + Аг]-Кш-(Гк-Л (13)

" Мрмг, гз[(кш/э)г+лг1+ки.&.л

Увеличение , уменьшение Я и ) снижают Кп (рис. 5). Так, при отсутствии колебаний момента сопротивления (на рис.5 при <ГК = 0) Кп равен коэффициенту приспособляемости двигателя Кп= 1,5.

При учете колебаний нагрузки расчет передаточных чисел трансмиссии необходимо вести, используя значения Кп • Мрт£П и Мрт«-

Передаточное число на первой передаче вычисляется по уравнению

(9) (Ю)

(II)

(12)

бс-1 <=0,5

у

Л« /1 1

0,Ъ 0,6 <?к 2 и Л, С"1 5 7 Зкг-М2 Рис.5. Влияние^ , Я , 3 на Кп •

где максимальная касательная сила, рассчитывается по из-

вестной методике; - радиус ведущего колеса; ртр - КПД трансмиссии трактора.

При известном Кр передаточное число на второй передаче при условии равенства минимальной касательной силы на первой передаче и максимальной на второй подсчитывается по выражению:

= * М- (15)

Мртау Кп .

Тогда аналогичными рассуждениями можно показать, что каждое последующее передаточное число трансмиссии трактора равно предыдущему, деленному на динамический коэффициент приспособляемости ДПМ:

(16)

Кп

Для решения составленной математической модели необходимо знать <ГК и А • Их определение возможно после оценки параметров нагружения ДПМ при случайной и гармонической нагрузках.

Решая уравнение 8 относительно размаха колебаний &10*, можно получить выражение:

■'то.х ~~ шгтп ~

Л 1 (I?)

Частоту гармонического колебания определяем решением квадратного уравнения (IV) относительно Л :

А /МсЛк Г-/«™)* (18)

Из теории случайной функции известно, что соотношение между амплитудой и стандартом гармонических функций равно 1,5. Поэтому на основании рис.4 можно записать:

Ме(Гк =2 Дм = 3^м>

где Ам , Аю - амплитуды гармонического колебания момента сопротивления и частоты вращения вала ДПМ; , - соответствующие стандарты; коэффициент вариации момента сопротивления.

Заменив в уравнении (18) параметры, характеризующие гармоническую нагрузку на параметры, определяющие случайную, получим:

Таким образом определить (Гк и Л можно по уравнениям (19) и (20) по стандартам и , вычисление которых подробно рассматривается в следующей главе.

На основании вышеприведенной методики были рассчитаны передаточные числа трансмиссии трактора ДТ-175С с ДПМ и механической ступенчатой трансмиссией. Оказалось, что тяговый диапазон может быть преодолен при использовании первой и второй технологических передач и первой рабочей.

В четвертой главе "Математическая модель машинно-тракторного агрегата" рассматриваются вопросы построения принципиальной и структурной схем МТА с упругими звеньями в сочленениях.

На рис.6 представлена принципиальная схема МТА с гусеничным трактором. Энергетическая установка изображена на ней в виде единого звена "двигатель + гидротрансформатор" ("ДПМ + ГТ" для серийного трактора ДТ-175С) и муфта сцепления ф , ДПМ, автоматический регулятор АР (для опытного трактора). Кроме перечисленных выше приняты следующие обозначения: П1ех и тГ - массы сельхозмашины и трактора; , УТ , Угт> У ~ моменты инерции соответственно

приведенный ходовой системы к звездочке, трансмиссии, турбины гидротрансформатора, двигателя; К^ . Сс - коэффициент пропорциональности сопротивления перемещению упругого элемента и его жесткость в навеске (звено Г), в звене Б, учитывающем буксование и в трансмиссии (звено Ч>); ¿дк - передаточное отношение трансмиссии; М - муфта блокировки ГТ; - тяговое сопротивление сельскохозяйственной машины; Мв, Мр - моменты сопротивления вала отбора мощности и двигателя; СО и СОр - частоты вращения валов двигателя и регулятора; ^ - настройка регулятора; % - положение муфты ре-

гулятора; f\ - перемещение рейки топливного насоса; ¿р , ¿г -передаточные отношения от вала регулятора к коленвалу и механизма передачи от муфты к рейке топливного насоса.

Структурная схема МГА (рис.7) составлена на основе системы дифференциальных уравнений колебаний сельскохозяйственной машины, горизонтальных колебаний центра масс трактора, ведущих колес, трансмиссии ;и ¡вала энергетической'установки (в "том 'числе 'При использовании вала отбора мощности), которые в указанной последовательности имеют вид:

AV *кр-АРкр +Тоо,РШ -Tot Р2Д (Г

дх=-Т0< Рг4-Т02 Р +1 (21)

л, (LP+Kix)AX + Т1и}РАСО-^РгДЧ>

&6=--2 . -, -> (22)

Ъ Рг+7?гР-Н

Аф- + > ^ + Р М + ДРкр

Т,У + ТггР + 1

4Мс= (Т3фР + К3^)ЛФ+Т3£<;РД^/ (24)

АЫ-^&Мс. ™

При использовании вала отбора мощности последнее уравнение видоизменяется:

а остальные (21-24) имеют прежний вид. В этих уравнениях: АХ, А& » А У ,АСО,ДМс , АМ# , ДРкр - изменения деформации упругое элемента в навеске, коэффициента буксования, закрутки вала от звездочки к энергетической установке, частоты вращения вала энер гетической установки, момента сопротивления вала энергетической установки, момента сопротивления вала отбора мощности, тягового сопротивления МГА. Кроме того параметры системы равны:

Рис.7. Структурная схема ЬГГА.

О-Н/ИФ- Т'-ЛЬа.- Т - Кг • и - * ■ Т - •

у-а/а с> 101 - ——, 1ог--£—> 'ои/-^^*

тр2 _ ГПсу У т-1 Шсх В у2 тт гр К^ .

и Сг г МгУ* . т тт у^. т2 Зз&я ,

Т - Кч> . т _ Уз¿.n . -г _ у^• 5 .. . '22- Су' ~~ С^Г" ^ '

+ Т ЬГсВи-*)*

к

2дркр ~

_9_ ГРст+РкрСеД^+Лкр,)/^

¿2р52СВ(У-(П2

Кф ¿Эк

1-Вк Удк

В этих уравнениях: - радиус ведущего колеса; 5 - длина трака; (¡?ет- статическая нагрузка на заднюю каретку; £í , Р)кр± .

Т • ^ " координаты, определяющие догрузку задних кареток при действии тяговой нагрузки Ркр ; £, Р - количество траков под расчетным колесом, С - жесткость почвы, 6 - ширина трака.

Большое внимание уделено расчету составляющих сопротивления движению гусеничного трактора, в которые входят потери на смятие почвы (при этом использовали метод аналогии между гусеничным и колесным движителем), потери от перематывания гусениц. Расчет этих составляющих производился с учетом перераспределения нагрузок между каретками подвески от действия крюковой нагрузки и крутящего момента на ведущих колесах.

В методике по расчету буксования использовалось известное свойство почвы, характерное тем, что при больших частотах воздействия ускорения колебаний горизонтальных деформаций почвы могут достигать величин, способных вызвать изменение параметров, характеризующих несущую способность почвы.

Буксование определялось по известному аналитическому выражению:

^КВ-Р^/П-О-КБ) Р/1, (27)

где - относительное тяговое усилие; Кб - коэффициент, определяющий характер протекания кривой буксования в зависимости от типа трактора (для ДГ-175С КБ= 0,075).

Расчетное максимальное значение ускорения изменения буксования по всему спектру стационарного случайного процесса определено выражением: __

(28)

о

где спектральная плотность для ^(5" вычислена по уравнению

¿»мсг-з^, (м

где \Л/()Д) - частотная передаточная функция от тяговой нагрузки к буксованию; Зсд)КР - спектральная плотность тяговой нагрузки.

Далее по экспериментальной зависимости тангенса угла внутреннего трения Ьу Ф от а определяем новые значения Ф » Р<г > & . Цикл повторяется до тех пор, пока значения относительных тяговых усилий не совпадут с точностью до 2-3%.

Математическая модель МГА учитывала буксование муфты сцепления, работу ДПМ как на корректорной, так и регуляторной ветвях характеристики (как обычный дизель). Однако на основе эксперимента было обнаружено, что буксование муфты отсутствовало и ДПМ работал на рабочем корректорном участке характеристики, поэтому представленные в дальнейшем уравнения имеют несколько упрощенный вид.

Представленная на рис.7 структурная схема МГА применима для трактора с ДПМ и с ГТ (серийного). Различие заключается в характеристиках энергетических установок. Для ДПМ Км= 4,09 Н-м-с,

Тз = 3/ Кт , а для звена "двигатель + гидротрансформатор" Кт = 8,1235 Н.м-с,Т5 = Угт / Кж •

Необходимые передаточные функции были получены решением системы уравнений (21-26), а путем замены в них параметра дифференцирования Р на комплексное число Л,} (^ =]/-1 ) после преобразований были получены частотные передаточные функции:

1. От тягового усилия к частоте вращения вала энергетической установки:

"-(А)--Л/2 дг.

Мл) + Ага>

(зо)

. 'А)= ЛЙ,+Л4гд1

2. От тягового усилия к моменту сопротивления:

(К-ъя*-г3г*кв)АМ

ащ =---

А/ел) +Л(«

и*р_ (z,л-z¡^ъ+zs^s)/Va)-(20-Zzf+za''-z6л<• )ЛШ т)

(А) ~ " 7 ?

А/^+Аш

3. От тягового усилия к коэффициенту буксования:

IIе'. (Г.-&Л'*ЛЛ*)/Уи) + Г,к')Аю

« (32)

Тогда спектральная плотность требуемого параметра в общем виде равна

(зз)

<

При использовании вала отбора мощности на МТА действует два ^ - арк

входных сигнала: от тягового усилия 5а)КР и от момента сопро-

лмв

. лап

тивления вала отбора мощности о(л) Поэтому

+ С 5?ЛТР+{гас««] + (34)

То есть к известной первой части, определенной передаточной функцией от тягового усилия к исследуемому параметру добавляется спектральная плотность от воздействия момента сопротивления вала отбора мощности. Передаточные функции в конечном виде можно представить:

А/ш

\/и"8 Д ■Ь«мКЧ-$емЛЬ)Лш (35)

\г* Яг+ Лн+Г4, ¿-¿зиК~Ып)Аш

■(»в г .г.

М» +Л(А)

1

\/м"8 к» Я * ¿УМ Я - 1т Я7]/Уд- Я+Лм Д-2бмЯ6)Л гл) (36)

, (- ггм а'+ ¿г* л*)/1/м) + я - «Гзм я*+ г5М я*) л ш

^= АС^

=-^----(37)

'У(Ь) Ам)

В этих уравнениях:

& • А>»' > ^'м. <И . ¿"¿м - коэффициенты передаточных функций, определяемые параметрами системы «¿, Тё (из-за громоздкости формул здесь не приведены).

Среднеквадратические отклонения исследуемых параметров определялись по выражению:

с/Я <39>

о

Пользуясь известными из теории случайной функции уравнениями, были определены параметры расхода топлива, скорости движения. МТА, погектарного расхода топлива и другие.

В пятой главе "Методика экспериментальных исследований и оптимизации характеристик упругих звеньев в сочленениях МТА" приведены задачи и программа экспериментальных исследований, дана характеристика оценочных показателей, использованной аппаратуры и оборудования. Дан регрессионный анализ математической модели, приведенной в четвертой главе и математическая модель формирования средней крюковой нагруженности.

В процессе испытаний регистрировались следующие показатели: моменты сопротивления двигателя, вала отбора мощности, моменты на ведущих колесах; тяговое сопротивление трактора; пройденный за опыт путь; скорость движения МГА; частоты вращения вала энергетической установки, ведущих колес и вала отбора мощности; ход рейки топливного насоса; расход топлива; температура отработавших газов.

С целью определения влияния характеристик упругих элементов в механизме навески трактора ( Сг и Кг ) и в звездочках (Су и Ку) на выходные показатели: буксование ( б" ), стандарты колебаний частоты вращения выходного вала энергетической установки ( ), момента сопротивления ( ), буксования (€><5- ), расхода топлива (¿егт ) и получения простых уравнений бьи проведен регрессионный анализ на математической модели, представленной в четвертой главе.

При установке упругих элементов в механизме навески переменные факторы варьировались в следующих пределах: Су от 100 до 800 кН-м/рад; Ку от 20 до 1020 Н-м-с/рад; Сг от 100 до 800 кН/м; Кг от 2500 до 10000 Н-с/м. Характеристики упругих элементов в приводе звездочек варьировались: Су от 10 до 80 кН-м/рад; Ку от

300 до 500 н.м-с/рад; Сг от 10000 до 20000 кН/м; Кг от 10 до 20 Н-с/м.

В результате машинного эксперимента по предельно насыщенному плану Рехтшафнера, определения значимости коэффициентов уравнений регрессии по критерию Стьюдента и проверки последних на адекватность по критерию Фишера получены следующие уравнения регрессии при установке упругих элементов в механизме навески трактора:

для трактора с ДПМ

$ = 0,0351, (39)

6,73.Ю"4- 1,08.КГ4-/,- 8,96-Ю"5.^- 5,94-10"5.Х(Хг-

- 9,24-ИГ^ХДу- 9,24-10-? Х2Х3, (40)

¿ь, = 2,52 - 0,80- X, , (41)

ё„ = 43,42 - 8,93-X,, (42)

¿6г= 1,60-Ю-3 - 5,08- Ю-4Х, + 3,15-10~4 X? , (43)

для серийного трактора

<Г = 0,035 + 2,25-кНХ, - 2,26.10-4Хг _ 2,25-Ю-* (44)

= 3,23-Ю"3 + 1,6М0~4Хг + 2,52.10-4Х,ХЛ (45)

¿Со= 2,90 - 0,08-Х„ (46)

¿Мс= 12,32 + 1,25 Х1Э (47)

¿&т = 6,0-Ю-5 - 1,75-10"^ Х4 . (48)

При установке упругих элементов в приводе звездочек уравнения регрессии равны:

для трактора с ДПМ

<Г = 0,035 + Э.ге-Ю-^Х,- 1,08-10-4-Х3- 9,16-Ю'^ХДз, (49) ¿5= 4,83* Ю-4 + Э^б-Ю-5^- 8,46-ю-5. Х3-

- 9,8М0-5.Х,Х5+ 6,49-Ю-5. Х^ , (50)

¿£о= 2,14 - 0,03-Х, - 0,14- Х,г, (51)

93,31 + 13,32-X, - 8,64-Х5 - 52,43. X, , (52)

1,36-КГ3 - 1,83-КГ5-У, - 1,60-Ю~5.Х3 -- 8,81-Ю-5.Х,г + 1.4М0"5. X* , (53)

для серийного трактора

<5" = 0,039 - 3-10"3-Х3- 2,5-КГ3-Х„+ 2,5-10"3-ХзХч, (54)

¿«5-= 3,71-КГ3 + 1,64-КГ3-^Х.,, (55)

2,75 - 0,03-Х, - 0,03-Х5 - 0,02-Х„ + 0,02-Х3Хч, (56)

¿м= 13,66 - 0,66-Х3- 0,48-Х,, + 0,49- Х}Хц, (57)

= 5,70-Ю-5 - 6,88-Ю_7-Х, - 7,30-Ю-7- Х5 -Т- 4,30-Ю-7-Х3Х<,. (58)

В этих уравнениях X*, Хг , Х3 и Хц в кодированном масштабе Су, Кц> , Сг , Кг .

Анализ представленных уравнений регрессии показал, что использование упругих элементов в механизме навески сСг>150 кН/м и в валопроводе от ведущих звездочек к энергетической установке с С <¿>>40 кН-м/рад не требует установки в них демпфирующих устройств.

При установке эластичных элементов с меньшими жесткостями негативные последствия можно уменьшить и даже получить некоторый выигрыш введением демпфирующих элементов, повышающих коэффициенты сопротивления перемещению упругих элементов (Кг и К^ ) -

Рассматривая взаимодействие МГА, представленного четырехмас-совой системой (рис.8), с обрабатываемым материалом как удар, увеличение тягового сопротивления Др относительно нижнего уровня Ркр будем считать передается одинаково по величине через все представленные упругие связи, где С(ф = Сц> / У1"* - горизонтальная жесткость упругого элемента в звездочке, Р-ДТ - величина импульса силы, Л - средняя частота вынужденных колебаний,

~ приведенная масса ходовой системы трактора к

звездочке.

Прирост среднего горизонтального сопротивления на крюке трактора из-за наличия ударных импульсов МТА с жесткими связями (рис.9):

С цр с«г Сг

тнп тзй ЛЛ/4 тТр тех

Рис.8. Схема подрессоренных масс.

Р

Р |ДР

1 1 III Ркр

&г Ч

Ь

Рис.9. Воздействие почвы на МГА с жесткими связями.

'кр

11111111111 I мтп

иШ

сх

гптттг

¿Р/2

Р

4Р

Ч

Рис.10. Воздействие динамического усилия на МГА с упругими элементами в сочленениях.

ДР=РДГ Л/{2ТГ) = к\Лтпть/(г!Г). (59)

Этот прирост можно вычислить и относительно действия его на подрессоренные массы ЬГГА (рис.10). Весь импульс силы на периоде уже собственных колебаний (21Г/^)СХ ) можно представить как действие импульса силы ДР на полупериоде и отсутствие его после разрушения препятствия на следующем полупериоде.

При появлении динамической составляющей снижение скорости наезда сельхозмашины на препятствие будет складываться из усредненных скоростей деформации пружин в механизме навески (Д\/сх )» в звене, учитывающем буксование С Д4/<г ), и в валопроводе от звездочек к двигателю ( АУтр ):

=Д\/СХ+АЧг + ДУТР. (60)

Устранение динамических составляющих возможно при равенстве снижения скорости наезда на препятствие жесткого МТА ( ДV ) и

• При этом условии было получено выражение для определения частоты собственных колебаний сельхозмашины:

сх 2тсх 1 ¿<5" Лтр где ГЛмгд ~ масса

Асх __ Уе.х

Лтр ГПз^-Утр

(62)

Лек _ ^сх Vex f (63)

Лг- rrirpVi-

VtK , Лсх, VTp ,Лтр , v«r , Лг- - частоты собственных и вынужденных колебаний, на которых происходит максимальное снижение спектральной плотности тягового сопротивления.

Зная Vex > можно определить жесткость упругого элемента в механизме навески трактора

Cr^mcxVex. (64)

При определении Vex по Уравнению (61) необходимо брать наиболее опасную первую низкочастотную составляющую Я (ниже будет показано, что она равна 3-4 с- ).

Аналогичными рассуждениями можно определить жесткость упругого элемента и в валопроводе от звездочек к двигателю:

cf4> = m3$-VTp. (65)

Дня оценки эффективности установки упругих элементов в различные места МГА бьша использована относительная величина динамической составляющей:

Да тгРУ(,ЛУтР+ЛУ<г) + т^УЛУгр + ШсхУАУ

^МТА

или

. D Ну чпру ^ vrp^^JУ<Г/ уичтр ч- nuxvav

Лотн= А " m„TiVAV (б6)

де™=

_mrp (т*8УгР+ mTp\)s)+ n)!p + (mJb>rP+mTl\Ar r mtic^x

'MTA

(m3g

m3«v>TP mTp\}f nicxVcx

где Ау , А - кинетическая энергия, потерянная подрессоренными массами на дополнительную деформацию препятствия, без учета затрат на преобразование энергии упругими элементами, и энергия, вызывающая возрастание импульса при ударе жесткого МГА.

Теоретический анализ уравнения (67) показал, что наибольшего эффекта по снижению динамической составляющей можно достичь при установке упругих элементов на рабочих органах ( ДРогн = = 0,46), затем в механизме навески ( ДРотн= 0,54) и, наконец, в приводе звездочек ( Д^гн = 0,93). Установка упругих элементов в навеске обладает универсальностью по отношению применения ее со всеми серийно выпускаемыми машинами.

В шестой главе "Анализ эксплуатационных режимов работы трактора ДГ-175С с ДПМ" приведены тяговые характеристики параметров с их статистическим анализом, представлены опытные и расчетные данные выходных параметров МГА, показаны разгонные качества тракторов. Данные этой главы легли в основу общих выводов и предложений и явились подтверждением основных теоретических положений.

Спектральный анализ входного сигнала - тягового сопротивления с серийной навеской для опытного (с ДПМ) и серийного тракторов показал наличие пяти составляющих энергетического спектра. Использование пневмогидравлической навески с оптимальной жесткостью на пахоте Сг = 530 кН/м, культивации - 200 кН/м, севе -175 кН/м позволило значительно снизить первую низкочастотную составляющую, а остальные практически ликвидировать (рис.11). Ото позволило значительно сократить стандарт тягового сопротивления (в 1,57-2,65 раза) и, как следствие, стандарты момента сопротивления, частоты вращения и коэффициента буксования (табл.1). Кроме того снижение тягового сопротивления на 6-15$ обеспечило смещение режима работы МГА в более благоприятную область: улучшились буксование трактора на 9-28%, погектарная производительность \Д/гд на 4-15$, погектарный расход топлива бгд на 4-20?.

Что касается часового расхода топлива Сг , то он определяется диапазоном работы ДПМ, а так как последний довольно широк от 1400 до 2100 мин-'*, то и Эт колебался от 29,2 до 32,1 кг/ч.

Испытания тракторов с тяговоприводным комбайном КСС-2,6 показали, что основной спектр первого входного сигнала заключен в диапазоне 0-35 с-* с максимумом спектральных плотностей для трактора с ДПМ при Л = 3,0 с-*, для серийного Л =2,5 с-^. Второй входной сигнал(момент сопротивления вала отбора мощности) имеет основной спектр от 0 до 20 с-*, а максимальный спектр находится на тех же частотах, что и для спектра тягового сопротивления Ркр . На формирование суммарных стандартов момента сопротивления, частоты вращения и коэффициента буксования существенное влияние оказывают оба входных сигнала.

Технологический процесс машин с разработанным трактором соответствовал агротехническим требованиям, а по некоторым показателям имелась тенденция к улучшению. На пахоте крошение почвы более интенсивно происходит у разработанного трактора: фракций 50 мм и менее содержится 64%, у серийного трактора- 48%. При работе с силосоуборочным комбайном трактор обеспечивал оптимальную длину резки листостебельной массы 25-30 мм на 75$, против 60% у серийного.

Диапазоны регулирования крутящего момента ДПМ меньше установки "двигатель + гидротрансформатор" на экономичных режимах работы, но при этом уровень энергоотдачи ДПМ выше на 10-12%. В

а 5" в

Рис.II. Спектральные плотности тягового сопротивления пахотного (а), культиваторного (б) и

посевного (в) МГА: I - серийная навеска; 2 - опытная навеска;--ДОМ;----ГМГ.

Таблица I

Сравнительные показатели ИГА с различными механизмами навески г

I

аз Л

а> к

" 1 "Г

я Ир, 1

X

«ч о ф кН I

со

да

£3 ЕС

кН

Ме.

Н-м

Н-м

со.

п-1

«Г-кг2

б,"10

,-3

Ьт,

кг/ч

кг/га

\zVrA, га/ч

со к 9

СО

с й

ч

1

Л

ф

о

с

о

СЪ й

с

о

33.6 4,2 1040,8 28,4 113,0 6,0 4,6 7,1 32,0 21,5 1,49 29,2 1,6 916,6 15,5 128,3 2,8 3,6 1,8 32,1 18,8 1,71 34,1 4,3 800,0 67,5 170,9 5,0 4,2 1,6 30,6 17,9 1,71

29.7 1,7 705,5 28,5 194,0 2,4 3,5 0,6 29,2 14,9 1,96

ь; §1 а. 21,0 2,4 900,3 10,9 130,3 2,8 2,4 1,9 32,1 3,1 10,4

ЕГ со щ Я о с о 19,2 1,2 834,5 6,4 138,4 1,6 2,2 1,0 32,2 2,9 11,1

л о. 21,6 2,5 703,9 35,6 194,4 2,4 2,5 0,5 29,2 2,44 12,0

!з, га Л

ш £ п о 19,6 1,4 849,1 21,1 158,9 1,7 2,2 0,4 31,4 2,44 12,9

со о

а а> О 18,5 2,2 809,3 8,6 141,5 2,2 2,1 1,4 31,6 2,1 15,1

И) ф а Ь* с о 17,2 1,4 762,2 5,8 147,3 1,4 1,9 0,8 30,4 1,9 16,0

£ с ¡3 Сь 01 о 19,1 2,3 831,1 28,9 163,3 1,9 2,2 0,4 31,1 1,7 18,3

с о 17,9 1,5 787,7 18,8 173,9 1,5 2,0 0,3 30,4 1,6 19,0

связи с этим были получены более высокие разгонные характеристики ДТ-175С с ДПМ. Но при этом происходит увеличение динамической нагруженности МГА на режиме трогания с места, например, коэффициент динамической нагрузки вала муфты сцепления выше на 27$, при работе трактора с силосоуборочным комбайном.

Годовой экономический эффект на один трактор зависит от времени работы МГА и его производительности. Применение трактора с ДПМ на вспашке повысило погектарную производительность с 1,49 до 1,71 га/ч, а использование пневмогидравлической навески увеличило ее с 1,71 до 1,96 га/ч и с 1,49 до 1,71 га/ч (табл.1) у серийного трактора. У трактора с ДПМ это позволило получить экономический эффект 0,65 млн.руб./год. Пневмогидравлическая навеска дополнительно увеличила его на 0,38 млн.руб./год.

вывода и приложения

1. Одним из перспективных направлений совершенствования энергетических средств машинно-тракторных агрегатов в сельскохозяйственном производстве является установка на тракторах двигателей постоянной мощности. Внедрение ДПМ с регулируемым наддувом ставит ряд проблем в производстве из-за повышения механической и тепловой нагруженности деталей двигателя, рассогласования подач топлива и воздуха в условиях эксплуатации при колебаниях нагрузки. Приемлемым способом решения этой проблемы является использование ДПМ со свободным впуском воздуха. Дефорсирование дизельного автомобильного двигателя со свободным впуском в ДПМ, несколько ухудшая его удельные показатели, позволяет использовать его в качестве энергетической установки трактора со свойствами, обеспечивающими его экономичную эксплуатацию в сельскохозяйственном производстве, упрощает осуществление автоматизации работы моторно-трансмиссионной установки. Способ создания ДПМ на основе автомобильного дизеля защищен авторским свидетельством на изобретение

и отличается простотой технического решения.

2. Разработанные математические модели работы МГА с ДПМ и выбора передаточных чисел трансмиссии позволяют улучшить функционирование такого трактора при выполнении различных сельскохозяйственных операций за счет введения упругих элементов и увеличения момента инерции двигателя, уменьшающих колебания частоты вращения

и момента сопротивления коленчатого вала ДПМ.

Тяговый диапазон трактора ДТ—175С с ДПМ обеспечивается тремя передачами, против двух у базовой модели. Однако при выполнении работ на пониженных скоростях у серийного трактора предусмотрены еще две технологические передачи. Для разработанного трактора в этом случае достаточно перевести работу ДПМ на регуляторную ветвь характеристики за счет выбора передаточного отношения и частичной подачи топлива.

3. Применение на тракторе ДГ-175С ДПМ с механической трех-скоростной коробкой обеспечивает автоматичность работы МГА на установившихся режимах при выполнении сельскохозяйственных операций без гидротрансформатора. Благодаря этому достигается повышение производительности на 6-14$ и погектарной топливной экономичности на 8-14$ в зависимости от вида работ.

4. Снижение напряженности нагрузочного режима ДПМ со свободным впуском воздуха дефорсированием исходной модели по среднему эффективному давлению позволяет преодолевать повышенную динамичность без снижения надежности работы и без выхода на тяжелый режим эксплуатации.

Различие динамических показателей работы ДПМ по среднеквад-ратическим отклонениям момента сопротивления на выходном валу энергетической установки у разработанного (29-68 Н-м) и у серийного тракторов (9-15 Н-м) объясняется принципиальной разницей назначения двигателей в моторно-трансмиссионной установке: на тракторе с непрозрачным гидротрансформатором он является практически стационарной установкой, а на тракторе с ДПМ - дополнительно автоматическим устройством, в основном определяющим преобразующие свойства моторно-трансмиссионной установки.

5. Использование гидротрансформатора в моторно-трансмиссионной установке с ДПМ позволяет снизить динамическую нагруженность трактора на переходных режимах, разгоне и трогании с места, при преодолении сложных препятствий. Поэтому для промышленной модификации трактора можно рекомендовать использование гидротрансформатора с автоматической его блокировкой. Такая схема моторно-трансмиссионной установки обеспечивает надежную работу трактора на тяжелых режимах нагружения и экономичное функционирование на установившихся нагрузках. Так, включение гидротрансформатора на разгоне снизило коэффициент динамической нагрузки вала муфты сцепле-

ния на 27% при работе с тяговоприводным силосоуборочным комбайном КСС-2,6.

6. Анализ спектральных плотностей тягового сопротивления трактора ДГ-175С с различными моторно-трансмиссионными установками показывает, что основная доля спектра приходится на частотный диапазон 0-6 Гц, в котором присутствуют четыре составляющих, имеющих тенденцию к росту с увеличением скорости движения МГА. Первая формируется взаимодействием рабочих органов с обрабатываемым материалом и изменяется от 0,30 до 0,55 Гц. Вторая составляющая вызвана продольно-угловыми колебаниями подвески трактора и имеет два максимума: первый растет от 0,90 до 1,60 Гц, второй -от 1,80 до 2,80 Гц. Третья составляющая определяется колебаниями подвески трактора и меняется незначительно от 3,01 до

3,05 Гц. Четвертая составляющая обусловлена работой ходовой системы при переезде через неровности почвы и увеличивается от 3,00 до 5,50 Гц.

Применение пневмогидравлической навески на этих тракторах благоприятно влияет на структуру спектральной плотности тягового сопротивления: основная доля спектра сужается и находится в частотном диапазоне 0-1,50 Гц, в котором определяющей является только первая составляющая.

7. Анализ разработанных математических моделей машинно-тракторного агрегата с упругими звеньями в сочленениях и выбора оптимальных их характеристик показал, что кардинальным способом снижения динамической нагруженности трактора является применение упругих элементов, обеспечивающих снижение наиболее опасных низкочастотных составляющих энергетического спектра тягового сопротивления. Применение защищенной авторским свидетельством пневмогидравлической навески обеспечило снижение наиболее опасной первой составляющей спектральной плотности тягового сопротивления более, чем в четыре раза, а остальные практически ликвидировать, что позволило уменьшить стандарт и среднее значение тягового сопротивления в 1,92-2,65 раза и в 1,06-1,13 раза соответственно, погектарный расход топлива на 4-20%, коэффициент буксования на 10-28^ и повысить производительность на 4-10% в зависимости от вида выполняемых работ для обоих модификаций трактора ДГ-175С. Кроме того улучшились условия работы ДПМ: стандарты момента сопротивления и частоты вращения вала энергетической уста-

новки уменьшились соответственно в 1,53-2,40 раза и в 1,3-2,0 раза.

8. Технологический процесс при использовании ДПМ и пневмо-гидравлической навески не нарушался по сравнению с базовой моделью трактора, а по некоторым показателям имелась тенденция к улучшению. Так, при работе с силосоуборочным комбайном длина резки листостебельной массы 25-30 мм составил у опытного трактора с ДПМ 75ÇJ, у серийного - 605?, а на пахоте крошение почвы более интенсивно происходит также у разработанного трактора: фракций 50 мм и менее при его использовании содержится 64%, у серийного трактора - 48$.

9. Годовой экономический эффект на один трактор зависит от времени работы МГА и его производительности. Применение трактора с ДПМ на вспашке повысило погектарную производительность с 1,49 до 1,71 га/ч, а использование пневмогидравлической навески увеличило ее с 1,71 до 1,96 га/ч, что позволило увеличить экономический эффект с 0,65 млн.руб. до 1,03 млн.руб. в ценах декабря 1993 года.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Кульченко Н.И., флиегел В.К. Повышение эффективности машинно-тракторных агрегатов путем стабилизации нагрузочных режимов тракторов // Труды ВСХИ. Волгоград, 1985. С.85-88.

2. Кривов В.Г., Кульченко Н.И., Новогацёнов C.B. Способ регулирования двигателя на постоянную мощность // Труды ВСХИ. Волгоград, 1985. С.100-103.

3. Кривов В.Г., Шлиегел В.К. Особенности работы трактора с двигателем постоянной мощности // Сб.: Участие молодых ученых и специалистов в реализации комплексных программ важнейших научно-технических проблем. Волгоград, 1985. С.165-166.

4. Кривов В.Г., Улексин В.А. Об эффективности работы тракторного дизеля // Сб.: Участие молодых ученых и специалистов в реализации комплексных программ важнейших научно-технических проблем. Волгоград, 1985. С.166-167.

5. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Кульченко Н.И., Новокщёнов C.B. Особенности работы экспериментального дизеля // Рукопись

депонирована во ВНИИТЭИСХ, № 169-85 Р.Ж. Механизация и электрификация сельского хозяйства. М., 1985. С.62.

6. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Кульченко Н.И., Флиегел В.К. Повышение эффективности трактора при использовании двигателя постоянной мощности // Тез. докл. на Всесоюзной научно-технической конференции. М., 1985. С.60-61.

7. Кривов В.Г. Возможности применения ДПМ на гусеничном тракторе класса 3 // Сб.: Роль молодых ученых и специалистов в интенсификации сельскохозяйственного производства. Волгоград, 1986. C.III.

8. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Кульченко Н.И., Нарбаев X., Фдиегел В.К. Трактор ДГ-175С ВгТЗ с двигателем постоянной мощности (ДПМ) // Тезисы докладов семинара / Проблемы совершенствования технического уровня тракторов и реконструкции ВгТЗ. Волгоград, 1986. С.36-38.

9. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Кульченко Н.И., Флиегел В.К. Эксплуатационные показатели трактора ДТ-175С с двигателем постоянной мощности // Труды ВСХИ. Волгоград, 1988. С.52-58.

10. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Флиегел В.К., Нарбаев X. Обоснование выбора передаточных отношений коробки передач для трактора ДТ-175С с двигателем постоянной мощности // Труды ВСХИ. Волгоград, 1988. С.58-63.

11. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Дегтярев Ю.П., Жидков Г.И. Составление математических моделей машинно-тракторных агрегатов

с упругими звеньями в сочленениях и их исследование методами теории случайной функции // Учебное пособие. Волгоград, 1989. 91 с.

12. Кривов В.Г., Кульченко Н.И., Шлиегел В.К., Нарбаев X. Повышение эффективности работы гусеничного трактора при использовании двигателя постоянной мощности // Сб.: Совершенствование инженерно-технического обеспечения хозяйств. Волгоград, 1990.

С.36-40.

13. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Кульченко Н.И. Повышение технико-экономических показателей МГА при использовании двигателя постоянной мощности // Тез. докл. на Всесоюзной научно-технической конференции. Волгоград, 1990. С.70-72.

14. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Кульченко Н.И. Об эффективности работы тракторного двигателя // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СССР. Саратов, 1990. С.46-49.

15. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Кульченко Н.И. Технические требования к трактору сельскохозяйственного назначения (об одной концепции такого трактора) // Техника в сельском хозяйстве. 1990. № I. С.59-61.

16. Кривов В.Г., Кульченко Н.И. Анализ работы трактора ДТ-175С с двигателем постоянной мощности и комбайном КСС-2,6 // Сб.: Совершенствование конструкций и использование машин в сельском хозяйстве. Волгоград, 1991. С.31-34.

17. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Кульченко Н.И. Повынение надежности трактора при использовании двигателя постоянной мощности со свободным впуском воздуха // Тез. докл. на Всесоюзной научно-технической конференции. Ашхабад, 1991. С.54-56.

18. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г. Двигатель постоянной мощности со свободным впуском воздуха как энергетическое средство для сельскохозяйственных машинно-тракторных агрегатов // Учебное пособие. Волгоград, 1991. 90 с.

19. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Кульченко Н.И. Способ получения двигателя постоянной мощности на базе серийного дизеля для сельскохозяйственного трактора // Тез. докл. на Всесоюзном научно-техническом семинаре. Казань, 1991. C.II-I2.

20. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Дегтярев В.П. Алгоритмы оптимизации параметров МГА // Тез. докл. Межгосударственной конференции. Кострома. 1992. С.52.

21. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Кульченко Н.И., Игнатов A.A. Оценка режимов работы двигателя постоянной мощности при гармонической и случайной нагрузках // Повышение надежности и эффективности использования сельскохозяйственной техники // Сб.науч.тр./ Волгоградский с.-х. ин-т. Волгоград, 1992. С.4-8.

22. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г., Дегтярев Ю.П. Влияние упругих элементов в сочленениях МГА на работу дизеля постоянной мощности // Сб. науч. тр. / Волгоградский с.-х. ин-т. Волгоград, 1992. С.24-28.

23. Кузнецов Н. Г., Кривов В. Г., Кульченко Н. И., Дегтярев Ю. П.

Влияние регулятора топливного насоса на работу дизеля постоянной мощности в составе машинно-тракторного агрегата Ц Сб. науч. тр. / Волгоградский с.-х. ин-т. Волгоград, 1992. С. 65—70.

24. Кузнецов Н. Г., Кривов В. Г., Григорьянц Р. А. Пусковое устройство двигателя на базе пневмогидравлической навесной системы трактора / Информ. лист № 399—93 // ЦНТИ. Волгоград, 1993. 3 с.

25. Кузнецов Н. Г., Григорьянц Р. А., Кривов В. Г. Навеска трактора с пневмогидравдическим упругим элементом / Информ. лист № 427—93 // ЦНТИ. Волгоград, 1993. 4 с.

26. А. С. 848715 СССР. Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия / Никитин А. Я., Кривов В. Г., Гришко В. Н. '/Опубл. в Б. И., 1981, № £7. .

27. А. С. 1285178. Способ переналадки дизеля в двигатель постоянной мощности / Кузнецов Н. Г., Кривов В. Г., Шевчук В. П., Филатов Л. П., Кульченко Н. И„ Новокщенов С. В< / Опубл. в Б. I!., 1987. № 3.

28. Навеска трактора. Положительное решение ВНИИГЭП от '01.04.91 г. по заявке 4935790/15(027414)/Кузнецов Н. Г., Григорьянц Р. А., Кривов В. Г., Кульченко Н. И., Нарбаев X.

Формат 60X84 1/16. Уч.-изд. л. 2. Тир. 100. Зак. 121. Типография Волгоградского сельскохозяйственного института