автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение эффективности функционирования МТА за счет оптимизации эксплуатационных режимов и динамических характеристик моторно-трансмиссионной установки с механической ступенчатой трансмиссией на примере трактора Т-170Б

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАИШЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи КУРАВЛЕВ Сергей Юрьевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЖА ЗА СЧЕТ ОПТИМИЗАЦИИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕЖИМОВ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МОТОРНО-ТРАНСМИССИОННОЙ УСТАНОВКИ С МЕХАНИЧЕСКОЙ СТУПЕНЧАТОЙ ТРАНСМИССИЕЙ НА ПРИМЕРЕ ТРАКТОРА Т-170Б

Специальность: 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - Пушкин 1994

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном аг-

рарном университете.

Научные руководители:

Засл. деятель науки и техники ВЬ, доктор технических наук, профессор Л.Е.АГЕЕВ; доктор технических наук Р.Х.ЮСУПОВ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор В.И.ВАйНЕУБ;

кандидат технических наук, доцент А.Н.К01ШЕВ

Ведущее предприятие:

Северо-Западный филиал НАТИ

<■ »

06

Защита состоится "_^_ 1994 г. в

часов 30 минут на заседании специализированного

/4

совета

К 120.37.05 по защите диссертаций в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 189620, Санкт-Петербург - Пушкин, Академический проспект, 23, ауд. 719.

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

Автореферат разослан "¿3»

Об

1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, доцент

Д.И.Николаев

I. ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность темы. В настоящее время еще более актуальными стали такие требования к современно;,ту трактору, как максимум производительности и минимум удэлышх эксплуатационных затрат, включая расход топлива на I га, при выполнении технологических операций и процессов.

В условиях эксплуатации трактор, входящий в состав машинно-тракторного агрегата (МТА), подвергается непрерывно изменяющимся внешним воздействиям. В результате значительно ухудшаются эксплуатационные показатели агрегата. Поэтому проблема повышения эффективности использования агрегатов при выполнении технологических операций путем оптимизации параметров и режимов имеет больное теоретическое и народохозяйственноо значение.

Оценка влияния переменного характера внешних воздействий на МТЛ будет более полной, если учитывать динамику процессов в моторно-трансмиссионной установке (МТУ) трактора. Поэтому оптимизацию параметров и режимов работы МТА необходимо проводить с учетом его динамических характеристик.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с научно-технической проблемой 0.51.13 (раздел 3) и планом 101? С.-ПГАУ (тема 7.1).

1.2. Цель исследования. Целью данной работы является повышение эффективности функционирования МТА за счет оптимизации эксплуатационных режимов и динамических характеристик МГУ о ме-хгчической ступенчатой трансмиссионной (МСТ) (на примере трактора Т-170Б).

1.3. Объект исследований. В качестве объекта исследований выбран машинно-тракторный агрегат для прокладки осушительных каналов, в состав которого входят трактор Т-170Б и плуг ШГГА, разработанный в С.-Петербургском НШЛХе.

1.4. Научная новизна. Определены закономерности изменения динамических характеристик трактора с МСТ и- оценка их влияния на энергетические показатели ЭТА. Усовершенствована методика оценки энергетических показателей ЭТА, в состав которого входит трактор с ¡ЙСТ, при вероятностном характере внешних воздействий.

Определены оптимальные параметры и эксплуатационные режимы (скоростные и нагрузочные) работы МТА с учетом динамических характеристик ШУ с МСТ.

1.5. Практическая ценность работы. Результаты работы могут быть использованы: при разработке эксплуатацаонно-техноло-гических требований к новым моделям тракторов, при прогнозировании эффективности их использования; при техническом нормировании механизированных полевых работ при выполнении технологических операций; на машинно-испытательных станциях при проведении тяговых испытаний и теоретического анализа результатов экспериментальных исследований МГА. Разработана программа расчета и оценки на ЭВМ энергетических и динамических показателей агрегата, в состав которого входит трактор о механической ступенчатой трансмиссией.

1.6. Внедрение. Методика расчета и оптимизации энергетических показателей и режимов работы ЫТА использована в СевероЗападном филиале НАТИ.

1.7. Апробация. Результаты и основные положения диссертационной работы были доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях С.-ПГАУ (г.Пушкин, 1992...1994 г.).

1.8. Публикация. Основные положения диссертационной работы изложены в 1 публикациях.

1.9. Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений.

Работа изложена на 144 страницах машинописного текста, содержит 47 рисунков, 19 таблиц, 124 наименования литературных источников.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш диссертация,сформулированы основные научные положения, выносимые на защиту по специальности 05.20.03:

- закономерности изменения динамических характеристик трактора с механической ступенчатой трансмиссией и оценка их влияния на энергетические показатели МГА;

- усовершенствованная методика оценки энергетических показателей МГА, в состав которого входит трактор с механической ступенчатой трансмиссией,при вероятностном характере внешних воздействий;

- оптимальные параметры и эксплуатационные режимы (скоростные и нагрузочные) работы МГА с учетом динамических характеристик МГУ с МОТ (на примере трактора Т-170Б);

- алгоритм и программа расчета и оценки энергетических показателей МГА на ЭВМ.

2.1. В первой главе "Состояние вопроса и задачи исследований" содержится краткий обзор работ по оценке влияния переменных внешних воздействий на энергетику МГА, проведен обзор работ, в которых представлены методы исследования сложных динамических систем.

На основе анализа литературных источников были.сформулированы основные задачи исследования.

2.2. Зо второй главе "Оптимизация эксплуатационных режимов и динамических характеристик 'лГА (на примере трактора с МСТ Т-170Б)"изложены усовершенствованная методика оценки энергетических показателей МГА, в состав которого входит трактор с МСГ,методика определения оптимальных параметров и режимов работы МГА с учетом динамических характеристик МГУ.

2.2.1. Вероятностно-статистическая оценка энергетических показателей МГА при переменном характере внешних воздействий.

При определении эффективности функционирования МГА в условиях переменных внешних воздействий используется математическая модель типа "вход-выход" (рис. 1,а). Данная модель основывается на методе функций случайных аргументов. Входные и выходные

(/< величины связаны детерминированными зависимостями Эти зависимости устанавливаются при аппроксимации стендовых характеристик двигателя трактора (рис. I,. б, в). Входные переменные ЛГс' представляют собой случайные величины, изменяющиеся по нормальному закону распределения и закону арксинуса.

а) <3)

в) -

Рис. I. Схемы для определения вероятностно-статистических оценок энергетических показателей МГА:

одномерная модель функционирования МГА;

показатели агрегата при гармоническом и вероятностном характере колебаний частоты вращения вала дизеля;

показатели агрегата при гармонической и случайной нагруз-к ах

Нормальный закон распределения входной переменной п соответствует эксплуатации агрегатов в реальных условиях и определяется по формуле: . -(х-х)1

ШНбг-Ш) , (I)

где Хубт^бх -соответственно среднее значение, стандарт и дисперсия случайной величины X . При моделировании гармонических колебаний входной величины в стендовых условиях, а также при математическом моделировании для определения плотности распределения вероятностей случайной величины Х< (рис. I, б, в) используется закон арксинуса, который приемлем при гармонических колебаниях с постоянными амплитудой Лх и частотой -Д , но со случайной фазой 9к , равномерно распределенной в интервале^, 2^]

<Р(дХ((Ы' прчоШ2УГ} • (2)

[ 0 при других бк ■

Плотность распределения вероятностей величины при законе арксинуса определяется по формуле:^ ^

Щ-х) = '} при (Х-УН А* ; (з)

I 0

где ОС - %*8к) - выходной показатель МТА, аппроксимируемый уравнением синусовды. Математические ожидания выходных показателей тягового МГА определяются с помощью выражений:

а) при законе Гаусса:

У< = [УсЧ>(чШ = ВДаЧ ' (4)

где - плотность распределения веро-

ятностей выходной случайной величины; /№) - функция связи;

б) при законе арксинуса: .

Хгпах

у[= \ттт = (5)

л. ~ Хмф х-Аос

где Л таг, Хапсь - максимальное и минимальное значения в-ос одного показателя X

Уровень использования выходных показателей агрегата на различных режимах работы оценивается вероятностным коэффициентом:

H-Vi/y«', (6)

где í/wí - номинальное значение выходного показателя

2.2.1.I. Определение математических ожиданий энергетических показателей МТА при У i Ц ílj,)

При определении математических ожиданий энергетических показателей МТА в зависимости от колебаний частоты вращения вала дизеля, которая рассматривается в качестве входной величины (рис. I, Ó) используем выражения (I), (3), (4), (5), а также функции связи f/i =f(tlí) ) определяемые при аппроксимации стендовых характеристик (рис. I, б).

Математическое ожидание крутящего момента определяется по формулам: й)при \аШе faycccf:

где Лд , 6п - среднее значение и стандарт частоты враще-йл". ния;

<P(Jh)=(¡3¡) )е*И-<>МгШ _ функция Лапласа;

ЩиШГехрмЛ)

- плотность распределения . вероятностей аргумента ¿я, ¿и=(ин-1\а)/6а i

аНЬМ¡af'Ai-ti■>- коэ®ициен- ■

ты, определяемые при аппроксимации стендовэй характеристики к*= Нмах*(K-i)í\»h\/

//max-, Ни - максимальный и номинальный крутящий момент / на валу двигателя; Кантах/Мн _ коэффициент приспособляемости ¡ б) при законе арксинуса:

- табулированные

функции аргумента /й, /л = (Пн-fU,)/ Лл J

- амплитуда колебаний частоты вращения, определяемая п по формуле: >

A. (9)

Математическое ожидание часового расхода топлива определяется по формулам:

а) при законе Гаусса:

GT = (Ю)

где ; Ь=И>2-&1 - коэффициенты,

определяемые при аппроксимации стендовой характеристики GT ^{Па):А^&ТО-[(GrH-Grcjilmin]/(Пн-Ып)}А2=6пф7Н+6гх)Пн]/ /(tlx- n-tltnih),lH)q = -(Gw-G7y:)/(iloe-tln)',

Gтн,(ггг;&т<7 - часовой расход топлива на номинальном режиме, холостом ходу, при максимальном значении крутящего момента;

б) при законе арксинуса:

jt(fa). (и)

Математическое ожидание эффективной мощности определяется по формулам:

а) при законе Гаусса:

б) при законе арксинуса:

йе = 355о-{[о,5(а*ПА<-#¥п2А+оМ)-(а!пА<.

Математическое ожидание удельного расхода топлива находим по формуле:

&<4т/й')103, (14)

где От f Ne - математические ожидания часового расхода топлива и эффективной мощности.

2.2.1.2. Определение вероятностных коэффициентов Хч , характеризующих изменениг энергетических показателей агрегата в зависимости от колебаний частоты вращения вала дизеля. Коэффициенты

Ау

находим для номинального режима при Лд = Лн . Уровень использования крутящего моментами находим по формулам:

(12) (13)

а) для закона Гаусоа:

где с/ =0</(Нн~$¥1) _ коэффициент

б) для закона арксинуса:

(16)

где иЩ(КМн) - коэффициент.

Коэффициент Дбт характеризующий влияние колебаний частоты вращения вала двигателя на часовой расход топлива, определяем по формулам:

а) для закона Гаусса:

Яёт = /+с/гил, (17>

где _ коэффициент

б) для закона арксинуса:

АБт^о^Лл, (18)

где с/з = -коэффициент.

Коэффициент XА/г, характеризующий влияние колебаний частоты вращения коленчатого вала на эффективную мощность, расчитываем по формулам:

а) для закона Гаусса:

(19)

где - коэффициенты

б) для закона арксинуса:

- (20)

где

Щ = (¡'/(згМн)\ V/ = Р/СШнПъ) - коэффициенты. Коэффициент ^ характеризующий влшшие колебаний частоты вращения Пд на удельный расход топлива, вычисляем по формуле:

%3г = /О У0 тн 61н )/[№еи * а №н)дгн], (21)

где А ёг«= Ьбя/^Г ; А /\/е« = $550-'ШПн&Ш+ РбЩ-

для нормального з .сона; _ . лм . 0*.2/,\

для закона арксинуса.

Математические оаддания энергетических показателей МГА в зависимости от колебаний крутящего момента на валу двигателя, а

также коэффициенты Я У, характеризующие изменение показателей работы МГА при переменной нагрузке, определяем по методике, изложенной выше.

2.2.2. Математическая модель динамической системы МТУ агрегата с использованием метода электромеханических аналогий.

При формировании математической модели МГУ с использованием метода электромеханических аналогий формируется схема замещения объекта. В моделируемом объекте выделяется конечное число подсистем, кавдая из которых изображается схемой, содержащей инерционный, упругий и два диссипативных элемента, один из них характеризует потери от буксования, другой - потери от тре-ния.

Динамическая система МГУ трактора с МСТ в низкочастотном диапазоне колебаний может быть представлена совокупностью двух подсистем: ДВС и подсистемы "трансмиссия - рабочий орган", так как для трактора с МСТ характерно наличие жесткой связи между трансмиссией и рабочим органом. При стыковке отдельных подсистем получаем эквивалентную схему МТУ трактора с МСТ (рис. 2).

Рис. 2. Эквивалентная схема замещения цепи Г.ТГУ трактора с МСТ

На рисунке: £ - податливость упругой связи в подсистеме ЛВС ; У, - механическая проводимость, характеризующая потери скорости в системе $8С ; ¡21 ~ объединенная механическая проводимость, характеризующая потери момента в системе $]8С , в

системе трансмиссии и на участке "движители-грунт"; У^ - механическая проводимость, характеризующая потери скорости в динамической системе трансмиссии и на участке "движители-грунт";

J — момент инерции маховика двигателя и всех, жестко связанных с ним поступательно и вращательно движущихся масс; ^ - механическая проводимость, характеризующая потери скорости на преодоление сопротивления обрабатываемого материала; Q(i) - источник скорости.

Данная схема по методу узловых скоростей описывается уравнением:

Z«Qf =2aQu, (22)

где 7.Ц - собственное механическое сопротивление узла со скоростью Zy/ =// +li+l} ;

Z/jZ^jZj,?^ - механические сопротивления ветвей схемы:

2j2 ~ комплексное механическое сопротивление, включенное последовательно^ с источником скорости л?и,

ZU = Zj, + Мк)~ ! О _ и/1)/7

ü?j/ - ИСТОЧНИК скорости, Ьс И - ПLtt.

Из выражения (22) находим передаточную функцию:

wn (/ou)=a (jo>)/qu= 7ü (m/zh (¡ш), (23) так как , то выражение (22) имеет вид:

2«& = МН). (24)

Отсюда: ,

Амплитудно-частотную характеристику передаточной функции находим по формуле:

R?w+h2w (26)

2.2.2.1. Расчет параметров динамической системы ИГА.

Механические сопротивления и У3 ; являющиеся обратной величиной сопротивления , характеризующего вязкое трение в парах, определяются по формуле:

где ДI - мощность на валу машины, ; - угловая скорость вала, с~1; Ри, рл - 1Щ машины по силовому и скоростному факторам.

Механическая проводимость, характеризующая буксование взаимодействующих пар, определяется по выражению:

%-№-№/(№), (28)

где И - момент на валу машины, Н.м.

Податливость упругой связи 6 определяется по формуле:

е=1 . {~АИ_И (29)

, . \ ¿и />

где ЦП ,аЯ - декременты колебаний момента и скорости соответственно; Л^/йМ ~ крутизна характеристики

2.2.2.2. Оценка энергетических показателей МГА. Известно, что спектральная плотность процесса на коленчатом валу ДВО определяется по формуле:

(30)

где §@к((о) - спектральная плотность процесса на ведущем колесе.

Наибольшая сходимость значений выходных показателей работы МГА при случайных и гармонических колебаниях внешних воздействий обеспечивается тогда, когда амплитуда гармонических колебаний определяется по выражению (Э).

Так как спектральная плотность является распределением элементарных дисперсий по частотам, то амплитуду гармонических колебаний процесса на валу двигателя определяем по формуле:

. (31)

Подставляя значения ^(Ш) в выражение (13), получив распределение математического ожидания эффективной мощности по частотам. Затем определяем диапазон частот, в котором наблюдается наибольшее снижение математического ожидания мощности.

Диссипативные потери мощности в системах МГУ агрегата определяем с помощью коэффициента уровня потерь по переменной составляющей внешних воздействий, который находим по формуле:

где У входная механическая проводимость в подсистеме ДВС;

•II

Усу^) - полная механическая проводимость системы МТУ. Потери в двигателе определяются по формуле:

А^(со)е=Л Ш(х))мч/\(и), (33)

где - полные потери мощности в МТУ на диссипацию.

Потери в трансмиссии:

4У(СО)тр=&Шмту[1-Ш]. (34)

Относительная величина потерь в элементах диссипации ДВС и трансмиссии вычисляется по формулам:

; (35)

Ял Ссо)=У - а А/^)тр/А/г. (36)

ГХ Г1' '

Коэффициент использования элективной мощности по стендовой характеристике равен отношению:

2.2.3. Определение оптимальных скоростных и нагрузочных режимов работы МТА.

При определении оптимальных режимов работы МТА в качестве критериев оптимизации принимаем максимум часового расхода топлива /лаг и максимум эффективной мощности

Ш № ас.

Исследуя на экстремум функцию 6т = ■/ (^д), из выражения (10) при с/(?т/с/ДА=(7 имеем: ^

(37)

где

- корень уравнения. Экстремальную степень использования частоты вращения вала дизеля определяем по формуле:

= ~«и*н6п. (38)

Подставив Дд = Лд , А =</н в выражение_(10), находим максимальное значение математического ожидания

Экстремальное значение коэффициента расхода топлива находим по формуле: ^ .

(39)

В случае, когда значения частоты вращения распределены, по закону арксинуса, экстремальные значения и "I1"ОтГпах

определяются аналогично.

Из выражения (II) при с/Сг/с/Лд = 0 имеем:

шп-^-ч (40)

где $н^(11н-П.Х)/Ап - корень уравнения.

Коэффициенты Дд и Xцт находим по формулам:

П-/-п-МАш йг-вг/Оп. (41)

Значения коэффициентов Х*&т и А*п представлены на рис. 3, а. у

При нахождении по мшах исследуем на экстремум

функцию (12). При имеем:

ЦМ_-У2М*0, (42)

где ШиШ&РК* - 6п

Решая уравнение (42) графически, находим значение о/// , а затем определяем значение

Коэффициенты Хп и вычисляются по формулам:

Хк*{-Пнии*бп; Х%--Це^ (43) где А/г - математическое ожидание мощности при =1\ и Па = Па .

При гармонических колебаниях частоты вращения вала двигателя оптимальные значения коэффициентов Хц и %Це находим в процессе исследования на экстремум функции /Д =/^/?д) в выражении (13). При с/Л/е//Ди = 0 имеем:

(44)

где ЦМ^аЪ^А-ША-п„)РШ;

Решая уравнение (44) графически, находим корень ^Ц и значение соответствующее максимуму математического ожидания мощности. # ^

Коэффициент Л П. находим по формуле (41). Подставив в выражение (13), рассчитываем ^ц^Це/Ней- Оптимальные значения коэффициентов и Я-й представлены на рис.. 3, а._

Оптимальные нагрузочные режимы определяем по МеМЛХ

аналогично. Результаты расчета оптимальных нагрузочных режимов представлены на рис. 3, б.

Основным критерием при определении оптимальных скоростных

и нагрузочных режимов латается максимум эффективной мощности.

о 0,02 щ 0.06 0,08 Vп

Лй

О 0,02 0,04 0,06 0$ % 0 0,02 0,04 0,06 0,01

Рис. 3. *_

а) Расчотные зависимости оптимальных значений коэффициентов ЛЧ и Vя от коэффициента вариации частоты вращения вала дизеля))п\

б) Расчетные зависимости оптимальных значений коэффициентов Лу и Ам от коэффициента вариации нагрузки

- Закон Гаусса

----- Закон арксинуса

2.2.4. Оптимизация энергетических показателей OTA за счет подбора рациональных динамических характеристик.

Как уже отмечалось, процессы на коленчатом валу двигателя определяются амплитудно-частотной характеристикой динамической системы МГА и спектральной плотностью процесса на ведущем колесе трактора. При совпадении максимумов АЧХ и спектарльных плотностей процессов на ведущем колесе трактора наблюдается наибольшее снижение мощности. Поэтому требуется разнесение этих максимумов по частоте, либо уменьшение значений АЧХ.

Решить эту задачу предполагалось с помощью коррекции крутизны характеристики двигателя путем подбора оптимальных подат-ливостей Q в подсистеме ДВС, а также за счет подбора оптимального значения приведенного момента. В результате проведения численного эксперимента на ЭВМ было выявлено, что варьирование приведенным моментом инерции за счет увеличения или уменьшения передаточного числа трансмиссии влияет на энергетику незначительно.

Заметное улучшение показателей работы OTA было получено при варьировании крутизной регуляторной характеристики двигателя. Находим оптимальное значение податливости. Затем определяем оптимальное значение крутизны характеристики двигателя на отдельном реашме работы ДВС:

V;- _ VfiWAc/fl3)' .

Нот- ■■■ ---(45)

(ЫюЪ

где с i опт - оптимальное значение податливости.

Определяя в<от для других фиксированных режимов работы ДВС, графическим построением определяем рациональную характеристику =f(U)) ДВС. В качестве критерия оптимизации пршшма-

~ г- f"

2.3. В третьей главе "Методика экспериментальных исследований МТА с трактором Т-170Б" представлены программа и методика испытаний. Дано описание контрольно-измерительной аппаратуры,методики обработки данных эксперимента, объекта исследований.й

х Трактор Т-170Б подготовлен к испытаниям в Северо-Западном филиале НАТЯ. Р.Х.Юсуповым, З.А.Уртаевым, Х.М.Олимовым.

Стендовые испытания трактора Т-170Б проводились в лаборатории испытания тракторов опытного завода ВЮШеммаш в п.Сосново Ленинградской области на испытательном стенде CT-8I по ГОСТ 18509-88.

Лабораторно-полевые испытания агрегата проводились на испытательном полигоне Друяно-сельского лесничества Ленинградской области.

Результаты экспериментальных исследований обрабатывались по стандартной методике с использованием ЭВМ.

2.4. В четвертой главе ¡Анализ результатов экспериментальных исследований и расчета энергетических показателей МГА" приведены опытные данные, результаты их анализа и результаты расчета энергетических и динамических показателей на ЭВМ.

2.4.1. Вероятностно-статистический анализ входных и выходных переменных показал, что эмпирические распределения хорошо согласуются с нормальным законом распределения. В диапазоне скоростей 2,55...3,58 км/ч вероятность согласия Р(%2) находилась для крутящего момента на ведущем колесе в пределах 0,25...О,6, для частоты вращения вала дизеля в пределах 0,32...О,12.

2.4.2. Сходимость экспериментальных и расчетных АЧХ составляет 76%. Оценка адекватности математической модели динамической системы МГА по критерию Фишера показала, что fpact.=0,S5<FiaS\.-2)lSi это говорит о том, что модель является адекватной. Методика оценки энергетических показателей МГУ трактора оШТ в низкочастотном диапазоне колебаний является достоверной.

2.4.3. Корреляционно-спектральный анализ показал, что колебания измеряемых параметров являются низкочастотными. Максимумы спектральных плотностей процессов на коленчатом валу и на ведущем колесе расположены в диапазоне частот от 0 до 3 с-^, от О до 2 с~1 соответственно. Время корреляции для процессов на ведущем колесе с повышением скорости движения заметно уменьшается. Дня процессов на коленчатом валу с повышением номера передачи время корреляции увеличивается, процесс ПдЩ становится минее динамичным со смещением максимумов спектральных плотностей в сторону низких частот.

2.4.4. Анализ результатов расчета энергетических и динамических показателей МГА.

Для расчета энергетических и динамических показателей МГА была составлена программа на языке "Ф0РТРАН-1У". С помощью данной программы проводилась оценка и оптимизация энергетических и динамических показателей МГА. Расчеты проводились для режимов работы МТА на I и Ш передачах.

Результаты расчета показали, что значения АЧХ системы на I передаче выше, чем на Ш передаче. Если на I передаче АЧХ принимает значения 0,086...0,088, то на Ш передаче максимумы АЧХ находятся в пределах 0,072...0,078. На снижение значений АЧХ влияет приведенный момент энерции, который с повышением номера передачи увеличиваемся.

Максимуму спектральной плотности момента на ведущем колесе соответствуют максимумы кривых диссипативных потерь с системе МГУ и минимумы кривых математического ожидания эффективной мощности. Потери мощности наиболее велики, когда двигатель работает в режиме, близком к номинальному. Это обусловлено нелинейностью скоростной характеристики. Увеличивая крутизну корректорной ветви характеристики в пределах, установленных заводом-изготовителем, находим оптимальные значения коэффициентов ¡По! = 2627,5 и К{ = 12,78, входящих в линейное уравнение, аппроксимирующее корректорную ветвь характеристики ДВС, После подстановки новых значений /Т?о< и К) в исходные данные были проведены расчеты, результаты которых показали, что математическое ожидание мощности на I передаче по сравнению со старой характеристикой увеличилось на 3,1 кВт. Производительность МГА за счет увеличения мощности повышается от 0,242 га/ч до 0,25 га/ч.

Экономический эффект от внедрения расчетного метода определения энергетических и динамических показателей МГА составляет 1452565 руб. (в ценах на март 1994 г.).

При внедрении оптимальных эксплуатационных режимов экономический эффект составит 180466 руб. на один агрегат в год.

ОБЩЕ ВЫВОДЫ

I. Усовершенствована методика оценки энергетических и динамических показателей МГА, в состав которого входит трактор с МСТ

с учетом динамических характеристик МГУ трактора при вероятностном характере внешних воздействий. Установлены закономерности изменения динамических характеристик трактора с МСТ и оценка их влияния на энергетические показатели агрегата. Определена рациональная скоростная характеристика двигателя Д-160, критерием оптимизации принимается максимум произведения коэффициентов,характеризующих уровень потерь мощности в ДВС и трансмиссии:

2. Результаты определения оптимальных эксплуатационных режимов работы агрегата по критериям tnaoc и Netncix следующие:

- скоростные режимы по Gtnicer составляют при ))п = 0..*Р;1 0,87 ХгИ 1,00, по Ntmaiс при Vn = 0...0,1 0,85-<

1,00 для формального закона распределения; для закона арксинуса jt^_no (?тШХ при Vfi = 0...0,1 находится в пределах 0,88...1,00,

по Л'гшхпри Jn = 0...0,1 Я*п = 0,88...1,00;

- нагрузочные режимы для нормального закона распределения входной величины по Qrrnar цри Vm = 0...0.33 находятся в пределах Ar = 0,87...1,00, по j^etnax при Vm _= О...0,33 0,86 4 1,00; для закона арксинуса Хм поСт/па*(^ 0.. .О.зз) находится в пределах 0,8...1,0, по Л/е/ЯЯХ при = 0...0,33 Х*ы » 0,83... 1,00.

3. В результате коррекции крутизны скоростной характеристики двигателя Д-160 получаем увеличение математического ожидания эффективной мощности на I передаче на 3,1 кВт, обобщенный критерий КН4 увеличился с 0,96 до 0,97. В результате получаем увеличение производительности с 0,242 га/ч до 0,25 га/ч.

4. Эмпирические распределения крутящего момента на ведущем колесе и частоты вращения вала двигателя трактора Т-170Б хорошо согласуются с нормальным законом распределения. В диапазоне скоростей 2,55...3,58 км/ч вероятность согласия/Y/^) Л®1 крутящего момента на ведущих колесах находилась в пределах 0,25...О,6, для частоты вращения в пределах 0,32...О,12.

5. Сходимость экспериментальных и расчетных ЛЧХ составляет 76$. Оценка адекватности математической модели МГУ трш<тора по критерию Филера показала, что Fpaci.=0,S5<Jtia6k.-2,{&1 это говорит о том, что модель является адекватной. Методика оценки энергетических и динамических показателей МГУ трактора с МСТ в низкочастотном диапазоне колебаний яачяется достоверной.

18

6. Экономический эффект от внедрения расчетного метода определения динамических и энергетических показателей ИГУ трактора составляет 1452565 руй. (в ценах на март 1994 г.). При внедрении оптимальных эксплуатационных режимов для МТА, в состав которого входят трактор Т-170Б и плуг ПИТА экономический эффект составит 180466 руб. на один агрегат за год.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Юсупов Р.Х., Нуравлев С.Ю. К вопросу оптимизации статистических характеристик двигателя и гидротрансформатора по динамическим и энергетическим показателям. - Рукопись представлена С.-Петербургским ГАУ /НИИТЭИагропром, 1993, № 199 ВС-93. -

II с.

2. Юсупов Р.Х., Нуравлев С.Ю. Учет влияния динамических характеристик трактора с механической ступенчатой трансмиссией на энергетические показатели МТА. - В кн.: Совершенствование средств механизации и технологий с.-х. производства / Сб.науч. тр. Крас. ГАУ. - Красноярск, 1994. - С. 166...170.