автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение эффективности использования мощности ДВС в многофункциональном мобильном технологическом агрегате

О*

\ ц »,»

На правах рукописи

РЕДЬКО Иван Яковлевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПО/ЬЗОВАНИЯ мощности две В МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОМ МОБИ/ЬНОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ АГРЕГАТЕ

Специальность 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Челябинск-1998

Работа выполнена в Челябинском государственном агроинкенерном университете.

Научные консультанты - заслуженный деятель науки

и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор Пяс.толов A.A.

доктор технических наук, профессор, член-корр. РАСХН Бледных В.В.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Суркин В.И. доктор технических наук, профессор Вагин Ю.И. доктор технических наук, профессор Умняшкин В.А.

Ведущая организация - ОАО "ЧТЗ"

Защита состоится 17 декабря 1998 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 120,46.01 Челябинского государственного агроинженерного университета по адресу: 454080 г.Челябинск, пр.Ленина, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " /" ноября 1998 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Саклаков В.Д.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Энергетика является основой развития общества и по ее уровню оценивается степень развития самого общества. Более 90% потребляемой человечеством энергии - это энергия жидких, газообразных и твердых углеводородных топлив, что резко сократило их сырьевые ресурсы. Недалеко то время, когда затраты энергии на разведку, поиск, транспортирование сырья и его переработку будут превышать энергию получаемого топлива.

Решение народнохозяйственной проблемы по увеличению производства и качества сельскохозяйстенной продукции возможно на основе интенсификации производства с одновременным улучшением показателей энергосбережения. В свою очередь эффективность интенсификации сельского хояйства зависит прежде всего от производительности труда и уровня энергосбережения.

В условиях высокой стоимости энергоносителей, роста тарифного давления на предприятия, высокой энергоемкости товаров и услуг, сокращения централизованных инвестиций всемерно возрастает роль значения энергосбережения. Поэтому для обеспечения эффективного использования энергетических ресурсов в Российской Федерации принят федеральный Закон "Об энергосбережении". В соответствии с этим Законом разработана федеральная целевая программа "Энергосбережение России".

Реализация этой программы невозможна без: разработки и внедрения энергосберегающих проектов; развития нетрадиционных видов энергетики; развития производства энергоэффективного оборудования. Сельское хозяйство является одним из основных потребителей энергии. Мощность технических средств механизации достигла 400 млн кВт. Мобильные технологические процессы расходуют свыше 60% вырабатываемой энергии и около 30% производимого в стране жидкого топлива. Поэтому энергосбережение и интенсификация сельскохозяйственного производства в значительной-степени определяются эффективностью использования мощности ДВС в мобильном технологическом агрегате.

В настоящее время примерно 60% энергии сгорания топлива теряется в двигателе внутреннего сгорания. Еще 50% уже от эффектив-

ной мощности остается в самом мобильном агрегате. Таким образом, при сжигании 1 кг топлива полезно попользуется только 20%.

Основные проблемы развития традиционных тяговых агрегатов проявляются через явления убывающих плодородия, производительности и энергоэффективности.

Поэтому изыскание путей повышения энергетической эффективности использования моцностп ДВС в мобильном технологическом агрегате (UTA) и на этой основе повыаенке его производительности является актуальной научно-технической задачей.

Повышение эффективности использования мощности ДВС может быть реализовано за счет рационального развития системы МТА "топливо - конструктивно-компоновочная схема - двигатель - трансмиссия - движитель - технологическое средство - почва".

Развитие такой системы дэлег.о идти по пути совершенствования каждого из ее звеньев, рационального взаимодействия звеньев внутри каналов передачи энергии и менду звеньями при многоканальной ее передаче к потребителям.

Повышение эффективности использования мощности ДВС в многофункциональном мобильной технологическом агрегате представляет собой новое направление □ развитии сельскохозяйственного капино-строения. Оно нацелено на репейке вакнейпей народнохозяйственной и научной проблемы - повышение эффективности мобильных технологических агрегатов. Изложенное позволяет считать тему диссертационной работы актуальной.

Цели и задачи работы. В связи с Еызеизложекным цель диссертационной работы заключается в повгаеипа эффективности использования мощности ДВС в многофункциональном ПТА соверыекствовакием распределения ее потоков между потребителями. Достижение указанной цели предполагает постановку и решение следующих научно-технических задач:

разработка технологической схемы многофункционального мобильного технологического агрегата на основе дифференцированного метода использования мощности ДВС;

исследование распределения моцностных потоков между потреби телями в МТА различных типов: модульного, транспортного, энергетического, с активными рабочими органами, с электронно-ионными устройствами, многофункционального;

разработка основных путей совершенствования звеньев системы "топливо - двигатель - конструктивно-компоновочная схема - трансмиссия - двинитель - технологическое средство - почва";

разработка системы критериев эффективности использования мощности ДВС в многофункциональном мобильном технологическом агрегате;

выполнение комплекса экспериментальных исследований по установлению влияния общих конструктивно-компоновочных решений на полный КПД и производительность МТА..

Объектом исследования является энергетический процесс системы "топливо - двигатель - конструктивно-компоновочная схема -трансмиссия - двинитель - технологическое средство - почва".

Методы исследования и достоверность результатов. В теоретическом разделе работы использовались методы теоретической механики, дифференциального исчисления, математической статистики. Широко привлекалась специальная измерительная и регистрирующая аппаратура. Экспериментальные исследования МТЛ модульного типа проводились в полевых условиях, исследование агрегатов и узлов многотопливной и газодизельной модификации двигателя Д-160 осуществлялись с использованием как безмоторных, так и моторных стендов (одноцилиндровых и полноразмерных дизелей).

Достоверность результатов обеспечивалась подбором современной измерительной аппаратуры, контроля погрешностей и систематической ее проверкой, а также выполнением рекомендаций соответствующих стандартов на испытание тракторов, дизелей и электрических мапин. Результаты теоретических исследований сопоставлялись с результатами контрольных экспериментов.

Научная новизна работы заключается в следующем: разработана технологическая схема многофункционального мобильного агрегата, позволяющая оценить энергетическую эффективность многоканального распределения мощности различной физической природы между потребителями в МТЛ различных типов: модульного, транспортного, энергетического, с активными рабочими органами и с электронно-ионными устройствами;

разработана система критериев эффективности использования мощности ДВС в многофункциональном технологическом агрегате, включающая полный КПД агрегата, КПД каналов передачи энергии к

потребителям различной физической природы, КПД каздого из звеньев системы МТЛ, относительный КПД агрегатов, различных типов, относительны:! КПД всех каналов и звеньев систсш НТЛ, метод приведенных потерь мощности и др.

Практическая ценность работы состоит в разработке метода распределения мощности иенду потребителями, обеспечивающего повышение производительности ПТЛ на 10...11%; создании и оценке эффективности электрифицированного мобильного агрегата модульного типа с трансмиссией переменного тока; разработке многотопливной и газоднзелыюй модификаций на базе дизеля Д-160 ОАО "ЧТЗ", использующих альтернативные топлива.

Piianinajuia дазультатог? ЕМота.

Результаты исследований оноргетпческого процесса Ш'А. позволили ассоциации "Ннкекап" обосновать облдое конструктивно-компоновочные решения мобильных агрегатов тягово-знергитической концепции. Результата по оценке получае.чой мощности ДВС при причонешш различных видов топлива использованы ОАО "ЧТЗ" н НИИ "Про::.-рак-гор" при создании мьоготопливиои газоднзелыюй мод к рикацпь /:*--золя Д-160.

Отдельные раздели работы использованы в учебник пособиях, рекомендованных учебно-иетодпчееккы объединением по агрошшенер-ному образовании для студентов внсаих учебных заведении.

Изложенное подтверадепо соответствукцш::! документами.

Апробация работг. материалы диссертации докладывались, об-суадалнсь и получил;; одобрение на научно-технических конференциях и семинарах ЧГЛУ (г.Челябинск, 1989-1998), ЧГТУ (г.Челябинск, 1995-1996), межотраслевом семинаре "Тягово-энергетнческая концепция развития тракторов" (г.Челябинск, 1992), научно-технических советах ОАО "ЧТЗ", на кеадународпой научно-технической конференции "Двигатель-97" (г.Москва, 1997, НГТУ км.Н.Э.Баумана).

Выводы и рекомендации опираются на данные теоретических и экспериментальных исследований, выполненных непосредственно автором или под его руководством н участии в 1989-1997 гг. в процессе научно-исследовательских работ по повышению эффективности исполь-1 зования мощности двигателя в мобильных технологических агрегатах. В период 1994-1997 гг. автор принимал участие в разработке многотопливной и газодизельной модификации двигателя Д-160.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 работ и три учебных пособия. Общий объем опубликованных работ составляет 27,3 печ.л.

Основное содержание диссертации изложено в 25 работах.

Объем диссертации. Диссертация содержит 395 стр. машинописного текста, в том числе 19 таблиц, 68 рисунков; состоит из семи глав, заключения и приложений; список использованной литературы насчитывает 179 источников.

Основное содержание диссертации

Во введении раскрывается актуальность темы диссертационной работы, дается ее общая характеристика.

В первой главе показано, что при дальнейшем развитии мобильных технологических агрегатов необходимо учитывать особенности развития топливо-энергетического комплекса России. Действительно, с одной стороны сельское хозяйство является одним из основных потребителей жидкого топлива (около трети производимого в стране топлива расходуют мобильные технологические процессы). С другой стороны, жидкое топливо стало дефицитным и дорогим продуктом. Для нашей страны эта проблема усугубляется сложной социально-экономической обстановкой. Только за четыре года годовая добыча нефти в России, по данным Всероссийского научно-исследовательского института комплексных топливо-энергетических проблем, сократилась более чем на 200 млн тонн. В ближайшие годы можно будет реально добывать всего 235 млн т. Годовой экспорт нефти из России составляет не менее 100 млн т. Из оставшихся 135 млн т можно производить лишь 61 млн т светлых нефтепродуктов.

Для решения этой проблемы разработаны федеральная целевая программа "Энергосбережение России" и комплексная программа по использованию газа в качестве моторного топлива на транспорте. Главной целью .этих программ является эффективное использование энергоресурсов.и расширение ресурсов топлива для автотракторной техники.

С учетом сложившейся ситуации по обеспечению автотракторной техники в агропромышленной комплексе нефтяным моторным топливом и повышению эффективности использования мощности ДВС в МТД предло-

жен такой подход к решению рассматриваемой проблемы, который, с одной стороны, учитывал наличие энергоресурсов на местах, с другой, направлен на их эффективное использование в ¡ТТЛ. В соответствии с этим рассмотрена система "топливо - двигатель - конструктивно-компоновочная схема - трансмиссия - движитель - технологическое средство - почва". Совершенствование звеньев и связей о этой системе способствует повышению эффективности использования мощности ДВС при реализации альтернативных топлиз.

Вопросы оптимизации режимов работы МТА, его энергетических и технико-экономических показателей наили отражение в исследованиях Л.Е.Агеева, В.И.Анохина, А.С.Антонова, В Л!.Болтянского, Г.С.Горина, В.В.Кацыгина, Ю.К.Киртбая, А.В.Нпколаенко, В.Н.Попова и других ученых.

Теоретические основы функционирования UTA в условиях случайной нагрузки заложены трудами В.Я.Аниловича, И.Б.Барского,

B.В.Бледных, Г.В.Веденяпипа, В.П.Виноградова, В.В.Гуськова,

C.А.Иофинова, Г.Г.Колобова, И.П.Ксеневича, В.Н.Кычева, Л.Б.Лурье,

A.И.Любимова, И.И.Ляско, Л.П.Парфенова, И.И.Трепененкова,

B.С.Шкрабака и др.

Вольтой вклад в разработку методов математического моделирования HTA и ДВС внесли Ю.И.Бапш, А.П.Дорохов, Г.Д.Драгунов, А.А.Зангиев, Л.И.Корсун, А.Н.Да?р;ас, Е.Л.Лазарев, С.П.Лебедев,

A.И.Любимов, Б.П.Позин, В.Д.Саклаков, В.А.Самсонов, Р.С.Рахимов,

B.А.Скотников, А.Н.Скороходов, В.И.Суркин, В.А.Умняшкин, Б.А.Шароглазов и др.

Комплексное совершенствование системы "топливо - двигатель -конструктивно-компоновочная схема - трансмиссия - движитель -технологическое средство - почва" - одна из актуальных задач сельскохозяйственного машиностроения.

Целями этого совершенствования являются: модернизация звеньев системы UTA различных типов и рациональный выбор их параметров; улучшение распределения мощностных потоков между потребителями с учетом максимума полного КПД или чистой производителности; разработка системы критериев энергетической эффективности. Рассмотрены методологические аспекты совершенствования и оценки эффективности использования мощности ДВС в многофункциональном мобильном технологическом агрегате.

В заключении первой главц сформулированы научная проблема цель и задачи исследования.

Во второй гяазо на основе дифференцированного метода использования мощности ДВС рассмотрены вопросы ее распределения в МТЛ различных типов и влияние его на полный КПД агрегата. При этом каждый из агрегатов рассматривается как система, которая характеризуется на входе величиной эффективной мощности ДВС и коэффициентами распределения ее мощности между каналами передачи энергия к потребителям и па выходе - величиной полезной мощности агрегата и коэффициентами ее распределения между потребителями.

На основе исследования таких систем использованы аналитические выражения для определения полного КПД агрегата различных типов с учетом:

1) коэффициентов распределения эффективной мощности ДВС между каналами передачи энергии к потребителям;

2) коэффициентов распределения полезной мощности агрегата между потребителями.

Такое представление удобно тем, что в зависимости от поставленной задачи варьируются используемые закономерности. Если в условиях эксплуатации для конкретного агрегата необходимо определить оптимальные режимы работы, то при определении полного КПД учитывают коэффициент распределения полезной мощности агрегата между потребителями.

Использование коэффициента распределения эффективной мощности между каналами передачи энергии к потребителям агрегата в случае, когда необходимо определить пропускаемую мощность через тот или иной канал, дает возможность оценить механическую, гидравлическую пли электрическую нагруженность звеньев системы МТЛ.

На основе анализа зависимостей полного КПД агрегатов различных типов получено выражение для определения полного КПД 'многофункционального мобильного технологического агрегата с множеством потребителей:

п+т р 1 г у

3.6(ргмэс+ 2 ^тм,^ рглго«, Е раэит,+и£ ратри\£ рало > 1=1 (*)= 1 1>=1 11=1 и=1

^а. п (г) 1ПГ

н т

n •*• in p 1

va.n(r) = т)11?Л1шг( s S.Vtm.* s ".«Лро/ Z ^Иэит/

i = 1 u) = 1 V ~ 1

Рп^три^ S Р1Ы1,КЭПЫ+С1МЭС,,Т.МЭС; (2)

11=1 r U=1

"a.n(r) с p ц i j p у S 2U ■ ■+ Z --2ii+ J:

^гри U)""1 ДКЭПи ^т.мэс (3)

n + m

где P X P - тяговая мощность соответственно мобильного

2 И J С, I ~ 1 2 Ti l 1

р

энергетического средства и n+га тяговых модулей, кВт; X Р ,

2АР и

.¿Лэит»' и1гратри' и?1^глСи " суммарная полезная мощность потребителей соответственно с активными рабочими органами, с элект-ронно-ионныаи устройствами, тягово-транспортных модулей и электрических, кВт; Hj. - низпая теплота сгорания топлива, МДк/кг; С -часовой расход топлива,кг/ч; т)н, ii - КПД соответственно индикаторный, механический и автономного источника питания; п+и, р, 1, z, у - количество каналов передачи мощности соответственно к тяговым модулям, активным рабочим органам, электронно-иошшп устройствам, тягово-гранспортнн:.: средствам, электрическим потребителям; г = n+n+pi-2+z+y - всего каналов передачи мощности к потребителям; с j, и ,, 1 „, р „, ß „ - коэффициент распределения

IX 1Ь) W 111 1 и

мощности.ДВС между i-ым тяговым модулем, ы-ым активным рабочим органом, v-ым электронно-ионным устройством, и-ым тягово-транспортным модулем, w-ым электрическим потребителем соответственно; и и, РгИ. $гУ1 ~ коэффициент распределения полезной мощности агрегата ыешду i-ым тяговым модулем, u-ым активным рабочим органом, у-ым электронно-ионным устройством, и-ым тягово-транспортным модулем, w-ым электрическим потребителем соответственно; "арОы- чэнт^ "т.тми- "кэп- - К"Д пеРеДачи мощности соответственно и-го, i>-ro, и-го, и-го каналов; т}„ , ■>)„ - тяго-

т.мэс Т.1М1

вый КПД МЭС и i-ro тягового модуля.

Полученные зависимости позволяют оценить влияние коэффициентов распределения и КПД каждого из каналов передачи мощности на полный КПД многофункционального МТД.

Варьируя количеством каналов передачи мощности, можно получить любой интересующий тип агрегата.

При п+т=1, р=1, 1=1,г=1, у=1 получаем наиболее простой многофункциональный агрегат. Используя выражения (1-3), можно получить зависимости для определения полного КПД:

3 £(р +р +р +р +р +р )

' 2МЭС гТМ1 2ар01 2ЭИТ1 2ТТМ1 2 аС1 .

н т

(4)

^а.пв = 111,'м7,АИПб^е1МЭс,,тмэс+С11Т'т.тм1+М111'АР01 +

^аг^ЭИтЛР.^ТТмЛ^^АС^ (5)

1?11)м7,аипб

(6)

2 1

Так как ^мэс=куКмэс/ЛотпКа; С21=куКтм,/АотпКа;

Ц21=Аоар01/А0ТП' ,,21=ЛоЭИТ1/АОТП; Рг 1=АоТТМ1/АОТП'

<32 1=АоаС1 отп' Ф°РМУЛУ (6) можно преобразовать:

_ _ _7?1т>м,|аиПбАотп _

7'а-пб у^зс + учмг + лоар01+ лоЭИТ1+ лоТТМ1+ лоас1

Ка7,Т.МЭС "а^Т.ТМг ''арО! ''эИТ! ^ТТМг ^аС 1 где К„„„, К„„ , К, - класс тяги соответственно НЭС, тягового мо-

МЭС тм1 а

дуля и агрегата; ку=ЛоТ - удельное сопротивление рабочей машины;

АоИЭС А0ТМ1' АОАР0»' А0ЭИП' АоТТМг• аоаС,• Аотп„" УД^ьная энергоемкость соответственно мобильного энергетического средства,

тягового модуля, активного рабочего органа, тягово-транспортного модуля, электрического потребителя, агрегата.

Следует отметить, что выражение (7) мояно использовать в том случае, если мощность каидого из каналов, различных по принципу передачи, направляется на выполнение технологических операций, реализация которых осуществляется при одной и той же ширине захвата рабочих машин, то есть взит=Вдр0=Вк=В£=ВдС=Ва.

Полученная зависимость удобна тем, что по удельной энергоемкости каидой( технологической операции, технологического процесса

с

2 1

2 1

1! КПД все); каналов передачи мощностей можно определить полный КПД многофункционального мобильного технологического агрегата.

Использование зависимостей (1-3) можно показать на примере перехода от многофункционального агрегата с множеством каналов передачи мощности к потребителям к агрегату модульного типа с одним модулем. В этом случае п+п=1; р=1; 1=1; 2=1;у=1.

3-б(ргизс+рг,ти1)

(9)

^а.пг - 1'1^Л1щг(Е1Мэс7,тг.1Эс+сч7|т.ты1);

(10)

■а.Пг

еямэс + С2!

(11)

Зная тяговый КПД тягового модуля, можно определить тяговый КПД мобильного энергетического средства:

(1-е )Е = 2111

^Т.НЭС "Г.ТМ1 (1-е Тс ' 11 21

(12)

В свою очередь полный КПД агрегата, выраженный через тяговый КПД одного модуля, имеет вид

Е11

"а.па = 1,1"м,)Аипг7,т.ттГ- • (13)

21

Удобными для пользования являются зависимости для определе -ния коэф -фициентов распределения мощности ДВС мешду МЗС и тяговым модулем через параметры режимов, их работы:

- В™Лку .

е 'Т.ТМ1

(14)

»иэсУу

^е^т.мэс

(15)

где Вмэс, ВТМ1 - ширина захвата технологического средства, м, приходящаяся соответственно на НЭС и тяговый модуль.'

с

с

2

и

Если пирину захвата МЭС и тягового модуля выразить через их класс тяги, то зависимости (14,15) моино записать в виде

_ КтмЛа . , ч

си " ТЦ-• (16)

е'т.тм!

мэс а (л 7 \ -• (Ш

е 'т.нэс

Представляет интерес распределение мощности ДВС в мобильной автономной системе электроснабжения, так как в этом случае передаваемая энергия является энергией другой физической природы. На примере мобильной автономной системы электроснабжения (МЛЭС) с двумя каналами передачи электрической мощности представим в виде математической модели распределение мощности ДВС между потребителями .

Для определения КПД мобильной автономной системы электроснабжения с двумя линиями (энергетический агрегат), воспользуемся зависимостями (1-3), в которых примем: п+т=0; р=0; 1=0; у=2.

Получим:

3,6(Р +Р )

' * 21ТП2 22ТП2.

^а. п. лег = ч1чм%ип2(*ич1кэпа+*1а,,акэпа): (19)

-3-з- • (20)

2 1 + 2%

Коэффициенты распределения и р в условиях эксплуатации мобильной автономной системы электроснабжения легко определяются на основе показаний электроизмерительных приборов, находящихся в распределительном щите источника питания:

I „ СОБШ „ I СОЭИ „

, _ 11Л2 *1Л2 . \ „ _ 12Л2 2 Л2 ( 00\

1311 ~ Т—Гсов® „ • 1гх) ~ Т—„ сов® ' кг-л)

где 1,1Л2, 11 гЛ2, 11оЛг ~ ток> протекающий в первой, второй линиях и в обмотке генератора соответственно; собр1Л2, со з<РгЧг, соэр - коэффициент мощности нагрузки первой, второй линий и энергосистемы соответственно.

КПД электропередачи, например, первого канала определяется по формуле

_ Т)1ср. эг^Чср. рмг / п?)

1КЭП2 : •

13 Ь _ СОБЮ ю 1Лг '

лг

где ч - средний КПД группы приемников электроэнергии перво-

го канала электрической передачи; ■>!,„., п„ - средний КПД группы рабочих машин первого КЭП; и - напряжение на зажимах генератора; 51Л__ - сечение провода первой линии, и2; 1_1Л2 - ток, протекающий в первой линии; р1лг. ~ удельное сопротивление, Ом-м, л длина линии, п. при получении этой формулы принято допущение:

с0б^1лг = с05р2л2=с05р.

С учетом параметров каналов передачи мощности к потребителям получена зависимость для полного КПД энергетического агрегата:

((,_ Р1Л2(;оЛа"^Лг)(1"Р^)1оЛ2 ^

'И »о^щ^ Г

ж(1-<}12)1'1ТП2+,,1а,'2ТПг11 "„Л^СОЗу ])' ^

где 1оЛг=1,Л2+^2Ло ~~ общая длина присоединительной линии двух каналов электропередачи; г,1ТП2= ^ср. гЭт11Ср. 2рм _ КПД технологического процесса первого КЭП; п2ТП2= ^гср.гэ^гср.грм ~ КПД техно~ логического процесса второго КЭП.

Выражение (24) примечательно тем, что его основные параметры можно определить по показаниям приборов распределительного щита автономного источника питания. Оно незаменимо в том случае, когда в реальных условиях работы энергетического агрегата необходимо оценить его эффективность. Использование предложенного выражения

позволяет па стадии проектирования МАЗС выбрать оптимальный вари ант электроснабнения и место нахоидения МАЭС при радиальном двойном канале электропередачи.

По выраненив (24) можно в явном виде получить зависимость КПД автономной системы электроснабжения от коэффициента распределения мощности ДВС на входе системы. При преобразовании данного выражения принимаем допущена: Р1Лга РЗЛ2=РЛ:

' п Т УиЛг

Ц СОБш О! г

- +-5~

1 Л2

гЛг

Р + 12

2^10Л2Р,Л^0Л2~^2Л2^Т>1ТП2 } +

И СОЗсрЬ _ 2 ТП2 Ч1ТП2;Р12

01 г 1Л2

+т)

1ТП2

10Л1 2Л2 0Л2 Л

и СОБ<рЬ „ 01 г 1Л2

+1

(25)

Учитывая, что

Л2 ~ РЛ-!?

^оЛг ^2Л2 .

; г

1 Л2

2 _ .и созр

_ гЛг . „ _ 01 I 2Л2 - РЛ-Б— ' о Л2 —I- ' (26}

гЛг

2 Л 2

получим:

АИП 2

' 1Л2

, 2Л2 + -=—

Г0П2 1ТП2 Г0П2 2ТП2

р1а-((1,атпг_,11тпа) +

+2 — г*

1Л2

Г „ '1ТП2 оПг

(З2 -' 12

1--

ОП2

'1ТП2

(27)

Приравняв нулю первую производную функции (26) по коэффициенту распределения мощности ДВС между каналами, получаем

б71а.лС2

0< Г1Л2 „ , Г2Л2 „ 1_ • V оП2 ОП2 >

"(^аТПг^ИПа5 +2 Т^ 7,1 ТПа)=

(28)

Отсюда оптимальный коэффициент распределения мощности

. = 2гглз,'1тпг+г0пг(,1гтдв"т'1-:па) 1 ^

^1гопт 2Тг „ т? тг „ -¡7 ,„„ У ' ^ '

1Лл 1ТПг гЛг 'гТПг

при коэффициенте распределения р определяемой внраяю-

ннем (25), КПД 1ЛЛЗС является максимальным.

Таким образом, полученные аналитические снргкэЕПя ивлкьгея оси о ьо:1 для математического моделирования любого типа мобильных "¡;':гатсв. в тол числе и многофункционального. Точность опкеания : чг.-гстичесного процесса с пдооцъа используемо:'! математической модели здьасит ог cooTri.xcn.iw ее реалышх знаний об энергетической :.г.оцсссс действитблыпп.! явлениям, происходи":;»-; в процессе ';уккци.).»1рог(Сьш сгстскп "топливо - двигатель - конструктивио-ког.аопс сочки: схеиа - трансмиссия - двн-питсль - технологическое срсдсгг» - ко'ыа". По '¡..ре накоплен;;« пи:'.ирмачпп и области а:;зр-■ '{.•тичрс'^огс процесса заьяслмостк дчл опрсд1 ;,«кя КПД ^ргш.ег, э 1 ой сиггег;; могут обновляться л оонерпенствоса'!ься при постоянно;' основе.

3 тр'лъоГ, разработаны пути рационального развития с.;с-

тег-1 "топ.-.пг.о - ¿¡¡»пгатель - ксистру.'.-шшго-комионоеочиая схема -трансмиссия - двшьктель - тькиолл^ческое средство - почва". Сы-. заключаются:

1) в соверценсгсосанш; к.ч):дого из звеньев этой систекп:

2) в рациональном распределении пощнсстнпх потоков между потребителями ИТЛ;

3) в совершенствовании структуры поцностиого потока внутри каадого из каналов распределения энергии.

Па основе конструктивно-компоновочных схем многофункционального мобильного технологического агрегата разработаны технологические схемы ИТЛ разлшлшх типов: модульного типа, с активными рабочими органами, с электронно-ионными устройствами, транспортного, энергетического типов и их структурные схе;.,ы потоков мощностей .

На рпс.1.,.2 представлены технологические и структурные схемы потоков мос;;юсте;"з ганогофункционального мобильного технологического агрегата с ыпоиеством каналов передачи мощности различной физической природы.

На основе технологической схемы (рис.1) составлен мощностной баланс многофункционального агрегата. Его анализ показал способы улучшения структуры этого баланса:

1) рациональное применение конструктивно-компоновочных схем

HTA;

2) совершенствование силовых и скоростных режимов работы агрегата;

3) рациональное распределение мощностных потоков между потребителями МТЛ.

Реализация общих конструктивно-компоновочных решений позволила уменьшить потери мощности от бокового увода, на самопередвижение и буксование.

Результаты оптимизации силовых и скоростных режимов работы существующего агрегата в условиях многопоточной передачи энергии к потребителям позволили дать рекомендации по выбору его оптимальных параметров (ширина захвата и скорость движения) по максимуму полного КПД агрегата.

Для оценки влияния геометрических размеров, режимов и условий работы агрегата, количества осей МЭС и ТМ, механических характеристик шин на потери мощности от бокового увода проведем анализ сил, действующих на этот агрегат (рис.3).

При работе агрегата возможно действие на раму мобильного энергетического средства (МЭС) постоянной внешней нагрузки от рабочей машины. Примером может служить агрегат, состоящий из МЭС с присоединенной сбоку шаткой или сенокосилкой, опирающихся на колеса. Если известны линейные размеры агрегата и механические характеристики шин, то на основе анализа сил, действующих на МТА, можно найти условия его прямолинейного движения.

На первом этапе исследования прямолинейного движения Г'ТЛ рассматривается МЭС, у которого управляемыми колесами являются только передние.

Рассмотрим условия прямолинейного движения агрегата с МЭС, имеющего к ведущих осей.

На рис.3 введены следующие обозначения:

XiOiYj - неподвижная' система отсчета; ХОУ - подвижная система отсчета, жестко связанная с рамой МЭС; Л, L, L ,...Lk, В, Ci - соответственно центры переднего, промежуточных, заднего эквива-

лентных колес МЭС и колеса ТС; Т , Т , Т ,...Т , Т , Т

' A' L 1 LE' Lk' в' CI

поперечные силы, приложенные к колесам А, L, L ,...L , В, С перпендикулярно плоскостям их ободьев; И , М , ML2'--'MLi«' Мв' М - моменты, возникающие при угловых деформациях шин соответствующих колес; Fft, F , Рцг> fD> FC1 ~ толкающая сила, соответственно переднего, промежуточных, заднего колес МЭС и колеса ТС, направленных по скорости движения; Rt - равнодействующая сила сопротивления рабочих органов ТС; ад ~ угол установки передних колес, необходимый для обеспечения прямолинейного движения агрегата; а , а , а ,...6 ,г,5 - угол увода соответственно

' A' LI L2 Lk' В' С1 *

переднего, промежуточных, заднего и опорного колес МЭС и ТС; 1 -база шасси МЭС; 1 , 1 ,...1 - расстояние соответственно между 1-ой, 2-ой и k-ой промежуточными осями и передней осью;В - ширина захвата ТС (рабочей машины).

Зависимости между силами и деформациями являются линейными:

Т = ей, U = Ф = кд, где Т и М - поперечная сила и момент, возникающие при угловых деформациях шин; с - жесткость шин при поперечном сдвиге; д -деформация поперечного сдвига; f - угловая жесткость шины; ф -угловая деформация шины; к - коэффициент пропорциональности между линейной и угловой деформациями.

При установившемся прямолинейном движении агрегата угловая деформация становится равной углу увода колеса, т.е. ф - а. Тогда

М = fs, а = кд, М = fki. (30)

Если угол увода не превышает 5°, то sin &А= 5д;

sin а = sin 5 = sin a = sin а =...= sin 5 = 5 •

В el L1 L2 Lk С

COS д = COS а = COS S = COS S =. . .= COS 5 , = 1, В cl LI L2 Lk

то поперечные силы, действующие на колеса и углы увода,' равны:

Т = С С к к. к к ...к М /Н; (31)

Lk A Lk В Cl L1 L2 Lk О

а = к (С к„ к к ...к + С„ к к к ...к, +

А А В Cl LI L2 Lk Cl В LI L2 Lk

+ С к к„ к к ...к + С к к. к к ...к + ... +

L1 В Cl L 2 L3 Lk L2 В Cl LI I-J Lk

+ С к к. к к ...к ) И /N;

Lk В - С1 L1 L2 Lk"1 I)

5в = 5Ci " = *L2 =•••= Su = Wc,kuku-ku V' где Мо - B(R/2 - Fcij;

К = С ick.k k,,...k 1 + С. k k k .. .k b +

D Cl Ll L2 Lk Cl В LI L2 Lk

+ C, k k„ k k ...k 1 + С k k. k k ...k 1 + ...+

Ll В Cl' L2 L3 Lit 1 1.2 В Cl LI L3 Lk 2

+ С k k„ k k ...k 1 k k ...k ft +f„

Lk В Cl Ll L2 Lk-1 k В Cl Ll L2 Lk[В Cl

k k

-li^r^or^n-lhKi]} -1-1 l-l

- fAkA(CBkClkLlkL2---kLk + CclkBkLlkL2---kLk + +CLlkDkClkL2kL3 * * "kLk * -+CLkkBkClkLlkL2' ' Ak-l) '

Полученные формулы позволяют также исследовать влияние числа осей к, их перемещение по базе 1 МЭС на степень его устойчивости по сцеплению колес с почвой в установившемся режиме.

Увеличение потерь мощности на самопередвижение мобильного технологического агрегата с установкой его колеса на определенный угол связано с приложением к колесу боковой силы, вызывающей дополнительную деформацию пин и увеличение проскальзывания элементов протектора по поверхности почвы.

Известны следующие основные способы снижения потерь мощности от бокового увода агрегата:

1) правильный подбор точки соединения технологического средства (ТС) с мобильным энергетическим средством;

2) обоснование механических характеристик шин агрегата;

3) обоснование базы и количества ведущих осей и колес МЭС;

4) рациональное распределение касательных сил между ведущими колесами агрегата.

Наиболее эффективен прследний способ. Он может быть реализован на основе применения агрегата модульного типа или активизации опорных колес ТС.

Потери мощности от бокового увода для HTA с многоосным МЭС и с п опорными колесами рабочих машин можно определить по формуле

Р

имта

Т sin б +Т sin 5 + У Т sin ö, + У Т sin б

а AB В Le ы LI La с I ci

V.

Формула для определения потерь мощности от бокового увода агрегата в зависимости от точки Ь сочленения технологического средства с рамой двухосного МЭС имеет вид:

р = - . (32)

((С+кНс1)ь+С1+к[аК1-1(кс1+К1)])г

Здесь С=С =С =С„ ; к=к =к =к„ , так как все шины агрегата имеют

А В О ' АБС! г

одинаковые механические характеристики.

Так как шины передних колес МЭС работают в наиболее тяжелых условиях, то представляет интерес знание влияния количества его колес на потери мощности от бокового увода:

2СкЫ

раа = --^ <33>

кЫ* v |n+21 n[c(b.lj+k(aRi+bRci-l[Rci+Rj))'

Более удобно оценивать изменение потерь мощности от бокового увода в зависимости от числа эквивалентных колес п с помощью коэффициента к . Он определяется как отношение потерь мощности агрегата с установкой дополнительного числа колес на переднюю ось и обычного агрегата:

ка = 1/3 + 2/(Зп). (34)

На основе анализа сил, действующих на агрегат с двухосный МЭС с п+ш тяговыми модулями, получены выражения для определения поперечных сил Т и углов увода 5. Знать их необходимо для определения потерь мощности от бокового увода при движении такого агрегата.

Для учета влияния распределения тяговой мощности в МТЛ модульного типа на его энергетическую эффективность получены выра-

жения по определению потерь мощности от буксования движителя агрегата:

п п

PaoTMn^-^^bfaK^i)

¿а

-1

0,25

з/я

МЭС

п

P2oTMnlS С21)

С . 1 = 1 '

f + ц

+10

vaG

а <

п

fl- Z Л

I 1 v 1 = 1

п ^

PaoTMni(1_ Z С21) _V 1=1 '

П

V.t1"2^,)

v 1 = 1 >

l

: f i = i

Р2отмш S.c21+Pfa s Л:

i

z ) "i=i

-1

25

TMi

v-

P S с

r20THnl 21

+10

v G Z A

a a 1 1 = 1

P20TMnl Z C2 1 1 = 1

v G Z л a a i = i 1

(35)

где - сцепной вес, соответствующий сцепной массе агрегата; р£а

- потери мощности на самопередвижение агрегата; f

коэффициент

сопротивления движению агрегата; а.^ - коэффициент распределения сцепной массы агрегата между тяговыми модулями и МЭС; ч„м

М 1И 1

- среднее давление на почву движителей МЭС и 1-го тягового модуля соответственно; г - средняя твердость почвы на глубине 5 и 10 см.

Полученное выражение позволяет определить суммарные потерн от буксования агрегата модульного типа не только от влияния любого количества тяговых модулей, но и от распределения сцепной массы агрегата между МЭС и ТМ.

Влияние коэффициента использования сцепной массы технологического средства на потери мощности от самопередвижения агрегата выражено через ширину захвата Ва, скорость движения и удельные массы сцепки и рабочей машины:

fa

[л,мэс+(1-АРм)еРмВа]£деуа

(36)

где шиэс, - масса энергетического средства; gpM - удельная масса рабочей машины, хры - коэффициент использования массы рабочей машины в качестве сцепной.

На основе анализа сил, действующих-на трехосное НЭС в продольно-вертикальной плоскости, составлена система уравнений, выражающая условие равновесия навесной машины. Решение этой системы позволило определить значение догрузки и разгрузки колес МЭС в зависимости от режима его работы. Для трехосного ИЭС установлено: при выполнении условия 1з = Ц движители задней и промежуточной осей будут загружаться в равной степени независимо от усилия на крюке. Здесь L - расстояние менду передней и промежуточной осями; - расстояние между задней осью НЭС и точкой приложения равнодействующей сил сопротивления рабочих органов.

Знание перераспределения нормальных нагрузок между колесами МЭС при изменении усилия его на.крюке позволило установить закономерную связь мекду сцепной массой ИЭС, распределенной в соответствии с этим по осям, и потерями мощности на буксование. Эта связь позволяет учитывать и число колес в движителе агрегата.

Четвертая глава посвящена исследованию структуры и распределения мощностных потоков в ИТ А различных типов.

На основе анализа мощностного баланса UTA получены уравнения полной загрузки ДВС для агрегатов модульного типа, с активными рабочими органами, с электронно-ионными устройствами, транспортного типа и энергетических.

Решением данного уравнения, например, для агрегата модульного типа является то сочетание ширины захвата и скорости движения, произведение которых дает наибольшее значение, значит, максимум чистой производительности агрегата.

Для агрегата с п + m тяговыми модулями с учетом, что блочно-модульная компоновка предполагает применение одинаковых тяговых модулей: qTMi"= qTMz = .. .= qTMm+n = qTM; Eji = ci2 =.. .= c^- =

с ; с = с =...= с = с это выражение имеет вид:

10* 21 22 2 п 1 20 г

п

^тр.а " Wv-Kac-^^/^Mi-Vi^Tc^pMepM5')-

п

((^^Ч^а^мэЛфа

--1

0,25 7-^с (г^^КН^)*)

п пс В„к„

1 1 21 а V

- г -=о,

1^1 1

- _--1

0,25 ^ТМ1+10Чм1>4)

(37)

п

I1- ^Ч^ 1 1 =1 ;

с ВяЧ

где "нэс= —-: *тиГ ш^а - коэффициент использования сцепной массы соответственно МЭС и 1-го тягового модуля;

=ко(1+йкс(ус-у^)) - удельное сопротивление рабочей машины; дкс - прирост тягового сопротивления в долях от исходного сопротивления ко на 1 км/ч увеличения скорости.

Уравнение полной загрузки энергетического агрегата с двумя линиями имеет вид:

Р ^ ^Лг > /. „ _( ^ ^2Л2 ^ „ р _

е'липа I VlЛгVlTП2 Г ~ 2 2 20ТП2 1 »гЛ21)2ТП2 У 22 30ТПг

-(1^1(1-Р-)^ОТН2-(т:Й211г)^2Р2.0ТП2-Р20ТП2 = ^

1 1ТП2 ' 1 2ТП2 '

После решения последнего уравнения получим выражение для определения коэффициента распределения полезной мощности между потребителями автономной системы электроснабжения '(АСЭС):

_ ,}АИП2Т'1Л2,71ТП2/7)АС2~^ (39)

22

1Л2 1ТП2

-1

Полученная зависимость представляет практический интерес, так как по КПД системы и ее звеньев можно определить коэффициент распределения полезной мощности.

Связь между коэффициентом распределения эффективной мощности /з^ и коэффициентом распределения полезной мощности ргг имеет вид:

р „ -^РдИПг^гТПаРаа^гКЗЛг^^ТпГ^^Пг^гг^аТПг^-

12 ! Г

-/(2Рл.Ша^1ТПа^2^Р1КЗЛг(КтПа"7'1ТПа)Раа-11аТП2))2+

р

дИПг [ Г.Пг гТПг "12' 'ИПг'гг' 4 лИПа 1КЗЛ2' Ч ТПг'гг

ХРАИП2

(40)

Влияние эффективной мощности ДВС и параметров КЭП на КПД автономной энергосистемы представим в виде

Т1АИпг(т,1тпа(1-р1а)(ЗР1КЗЛг%ИпгРе(1-р12))+р121'гтпгх "АС2 31\кэла"

"ЗРхКЗЛа-"лИПаРвР»а^г».))

--155--(41)

х!

Учитывая, что к1КЗЛг = ЗР1КЗЛг/(РлИПг(1-Р1г)) есть коэффици ент активной мощности короткого замыкания, получим:

р

"Аса =

(42)

Таким образом, используя уравнение полной загрузки того или иного типа агрегата, в том числе многофункционального, можно определить не только оптимальные режимы их работы, но и оценить энергетическую эффективность этих агрегатов.

О плго;1 глгсэ лредстазлгна система кр::териов s l ф с :t т и г о т использования исцпости ДВС в многофункциональной агрегате, отражающая энергосберегающий эфЪект сапой технологии, очлепыыч г-оро-г:р;'ят,ь1, применяемого топлива, потенциальный уровень нозг-о ssroi': ?;;опс;лш энергетических ресурсов.

Эта система критериев включает в себя: полней КПД агрегата, кр.пллов передачи энергии к потребителя:! различной фкзкпссяоЛ лртфопм, -пЩ кэчдого пз звечьев систс:;ц ИТД, относитольппл ¡(ЛД •«грегаюз разлзчшге т;'.пов, n то:! чзело иного^нкционаяьпого, от-. ::оситель«шй КПД всех каналов и звеньев систенп ПТЛ, к -,сд ;• d ; ¡«вил потерь всппсста, коэф-^щнеит тошгавокпелородпе»: т »т.—

леегл.

'Др. осиове ".ссяедовашт вхх-пшя группового, mi v.-i •¿•ал-.uv: ;> :-л!г-л'тского состава л сложшх углеводородных топллв л а ипдпкатор-:л;л КПД ДВС предлогов» завпспвостп дпт определения отл^с/.тальлог^ шдпкяториогг» КПД, с^::осг-о.:»!1ого :;с:пн.-15сяого 1СПД л лл;;:а.-тп з:о'!ливс:п:;:.ор^-.чо:: г^ектагиоггч

cinm;i сигрректкрэвпччая нетодака расчета .т.тпкиторпс•• го КПД ДГС па рачличшпе топллпах позволгл-т -шзчительло -•кон1 " трулооглсостг: чпегопппх расчетов, повысить дост^ллсст:. с г с : т ■ ; • ::р-П:;.': пелжлллг; Д:?л::и яглэллл

Г.ъор^Ротззтк» критерии лнергетичесчо.": з^еклюиостя двглгптй-"■тл л ' рог .".та лгзполяют учссть влияние различите г'зропри1;тк"!, :,апрплс::ш:-л на лл соверкенствов&аие, в тем числе: снижение потерь -сщиостл ка сдгопер;гдв::.7енав в результате уменьгг.пкл болевого увода агрегата и ^пользование пассы агрегата в качестве сцепной; снижение потерь копиости от буксования в результате большего вовлечения иассп агрегата в качестве сцетмой и упеличешп количества ведущих колес в движителе агрегата.

Эффективность использования мощности ДЕС в многефункциональ-¡ICM агрегате в обще:; виде выражается произведением относительных КПД звеньев системы:

Va = (43)

где т5м, 7)тр - относительный ЯПД индикаторный, механический, трансмиссии соответственно; " относительный КПД самопе-

редвииения, учитывающий влияние бокового увода и уменьшения массы агрегата за счет использования кассы технологического средства в качестве сцепной; чвса( nSq - относительный КПД буксования, учитывающий влияние и сцепной массы агрегата и количества ведущих колес в ДЕИиителе UTA.

В свою очередь полный КПД многофункционального агрегата:

"п.а " Va4iVrp.a*faV- (44)

С помощью системы относительных КПД можно сравнить энергетическую эффективность отдельно взятых звеньев и двух систем в целом, оценить потенциальный уровень возможного повышения каждого звена и системы HTA в целом.

Метод приведенных потерь мощности основан на приведении потерь мощности в звеньях системы МТА к тепловой мощности двигателя. То есть эта оценка определяется как отношение потерь мощности в i-ом звене к тепловой мощности ДВС:.

Этот метод позволяет определить распределение потерь мощности между звеньями системы МТА и степень влияния каждого звена на величину полного КПД МТА.

Метод приведения потерь мощности позволяет установить связь между КПД отдельно взятого звена и коэффициентом распределения его мощности между потребителями.

В шестой главе на основе сопоставления результатов теоретических и экспериментальных исследований сделан вывод о корректности принятых допущений и адекватности математической модели реальному энергетическому процессу мобильного технологического агрегата. Приведены результаты экспериментальных исследований мобильного электрифицированного агрегата с двумя .тяговыми модулями в полевых условиях. Представлены результаты экспериментальных исследований ДВС на различных топливах. Выполнено исследование влияния вида топлива на энергетические показатели дизеля на одноцилиндровой установке и на развернутом дизеле Д-160. Исследование выполнено на пяти видах топлива: бензине А-76, дизельном топливе, газовом конденсате, керосине и смеси дизельного топлива и газового конденсата. Представлены результаты экспериментальных исследований газодизеля Д-160.

3 седьмой глазе приводятся материалы по определению технико-экономических показателей многофункционального мобильного технологического агрегата, а также результаты научно-исследовательских работ, направленных прежде всего на совершенствование системы "топливо - двигатель - конструктивно-компоновочная схема - трансмиссия - движитель - технологическое средство - почва".

Решение такой задачи в основном предполагает: реализацию энергосберегающих проектов, применение альтернативных видов топлива, применение энергоэффективных звеньев системы МТА.

По заданию Комитета по индустриальному комплексу, энергетике, транспорту, связи и коммунальному хозяйству и других организаций (АО "Мечел", Челябинский асфальтобетонный завод) разработаны и внедрены технические условия па альтернативные виды топливо на оснозе газовых конденсатов кестороидений Севера и Сибири.

В рамках этого задания выполнена и работа по экспериментальному и теоретическому исследованию энергетической эффективности ДВС на различных видах топлива.

Следующим звеном в системе многофункционального "ТА является двигатель внутреннего сгорания. По заказу АО "ЧТЗ" велась работа по разработке и созданг.ю многотопливной и газодизельной модификаций двигателя Д-160. Выполнены теоретические и экспериментальные исследования влияния группового и индивидуального химического состав*. топлига на энергетическую эффективность работы дизеля Д-160. Результаты исследований энергетического процесса ДЕС используются при разработке и создании опытного образца многотопливной !! газодизельной модификации дизеля Д-160.

В соответствии с научно-технической программой 0.сх.71 "Осуществить поиск и разработку высокоэффективных методов и средств рационального использования электроэнергии в сельскохозяйственном производстве и быту сельского населения" созданы научные заделы по обоснованию общих конструктивно-компоновочных решении электрифицированного мобильного технологического агрегата модульного Т|.па.

Результаты научно-исследовательских работ используются при создании мобильных технологических агрегатов модульного типа. С целью подтверждения экономической эффективности и теоретических зависимостей по распределению мощнпстных потоков между МЭС и тя-

гоеши модулями такого типа агрегатов созданы их экспериментальные образцы. Несмотря на конструктивное несовершенство экспериментальных образцов агрегатов модульного типа (они созданы из готовых узлов различного назначения - -шасси автомобиля ГАЗ-66, дизель-агрегаты и т.д.), в энергетическом отношении они эффективнее трактора Т-150 К. Эта эффективность достигнута за счет рационального распределения иощностеых потоков между потребителями, стабилизации рекика работа дизеля за счет высоких демпфирующих свойств электрогрансмиссии и снижения расхода топлива.

Результаты теоретических в экспериментальных исследований МТА модульного типа стали основой для разработки предложений к исходным требованиям создания электрифицированного мобильного энергетического средства с расширенными» функциональными возможностями для сельского хозяйства.

Конструкция трехосного МЭС состоит из унифицированных одноосных модулей, которые по принятой .градации соответствуют классу тяги 0,9, Такой одноосный модуль с приемлемым воздействием на почву (70...80 кПа) манна принять в качестве основы для построения как. энергетического средства, так и системы опорно-тяговых модулей.

Применение электрифицированных агрегатов 4модульного типа есть прямой путь решения таких важных проблем в растениеводстве, как переуплотнение почвы, повышение производительности и надежности агрегатов, снижение металлоемкости и удельного расхода топлива, повышение использования и снижения количества парка машин, резервирование электроснабжения сельскохозяйственных объектов, автоматизация технологических.процессов.

Предлагаемая конструктивно-компоновочная схема энергетического средства в свое время использована Всесоюзным ■ научно-исследовательским институтом электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ). . ■ '

Ожидаемая технико-экономическая эффективность оценивается следующими показателями: уменьшение приведенных затрат на 14... 16% в случае, когда передние и з'адние колеса являются управляемыми ¡уменьшение металлоемкости на 30%,экономия топлива на 18%.

Приведенные затраты определялись без учета дополнительного экономического эффекта, полученного за счет уменьшения переуплотнения почвы.

Продолжением работы по разработке перспективных чобилъпи; энергетических средств является заказ на проведение IIIICKP з 19S'1. году, утвержденный приказом Главного управления выссих учебны;-, заведений Министерства сельского хозяйства и продовольствия СССР N 32 от 15.05.91 г. "Разработка энергонасыщенных нобгльгая средств для отраслей АПК". В соответствии с этим заказом проанализированы результаты исследования общих конструктизно-компоповочных решений на устойчивость прямолинейного движения и энергетические характеристики агрегатов гюдульного типа п агрвгг-. тов с электронно-ионными устройствами. Изучено влияние распределения мощности двигателя внутреннего сгораня на КПД агрегата с любым количеством каналов передачи энергии различной физической природы. Разработана методика определения оптимальных параметров агрегата с электронно-ионными устройствами.

Предложены конструктивно-компоновочные схемы трехосных MSC переменной энергонасыщенности. Рациональный выбор общих конструктивно-компоновочных решений 'ITA позволит повысить полный КПД на 20%, снизить расход топлива на 18%.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Впервые оценена энергетическая эффективность многофункционального мобильного технологического агрегата, отличающегося- от традиционного машинно-тракторного агрегата мнонеством каналов передачи мощности различной физической природы.

2. Разработан дифференцированный метод использования мощности ДВС, позволяющий осуществить эффективное распределение мощности ДВС мешду потребителями агрегата любого типа, в том числе и энергетического, и повысить производительность на 10%.

3. Проведенные исследования распределения потоков мощности ДВС в МТЛ различных типов позволили установить влияние коэффициентов распределения мощности ДВС и коэффициенов распределения полезной мощности агрегатов различных типов на полный их КПД и производительность.

4. Установлены условия компенсации потерь мощности на самопередвижение агрегата от бокового увода при любой . асимметричной нагрузке и любом количестве тяговых модулей за счет изменения

разворачивающего момента на колесах тягового модуля до значения, обеспечивающего уменьшение углов увода колес HTA до нуля.

5. Определено влияние перераспределения тяговой мощности в агрегате модульного типа на потери мощности его от буксования. При этом в зависимости от вида выполняемой операции КПД буксования агрегата возрастает на 10...15%.

6. Установлена связь между потерями от буксования и числом колес в движителе. Определено влияние распределения сцепной массы в агрегате на потери мощности его на буксование и самопередвижение . Найдены закономерности для определения потерь мощности от буксования, учитывающие перераспределение нормальных нагрузок на движители МЭС, вызванных силовым воздействием технологического средства в процессе работы агрегата. Для обоснования режимов работы и распределения ыощностных потоков в HTA различных типов получены уравнения полной загрузки ДВС.

7. Впервые разработана система критериев эффективности использования мощности ДВС многофункциональных технологических агрегатов, позволяющая оценить энергетическую эффективность мощнос-тных потоков между потребителями.

8. Впервые разработан, изготовлен и испытан опытный образец электрифицированного мобильного технологического агрегата модульного типа с трансмиссией на базе двигателя переменного тока, позволяющий осуществлять бесступенчатое распределение электрической мощности между МЭС и тяговыми модулями. Определена и экспериментально подтверждена энергетическая эффективность работы каждого агрегата. При оптимальном коэффициенте распределения тяговой мощности равном 0,3, тяговый КПД возрос на 9% по сравнению с КПД машинно-тракторного агрегата.

9. Выполнен комплекс исследований по созданию, многотопливной. модификации дизеля Д-160, позволяющей использовать альтернативные виды топлива*, керосин, смеси бензина с дизельным топливом, газовые конденсаты и их смеси. Использование отдельных видов топлив, в частности газоконденсатных, обеспечивает снижение затрат с учетом стоимости применяемого топлива.

10. Впервые осуществлено конвертирование дизеля мощного промышленного трактора Т-170 в газодизель с комбинированным смесеобразованием для дизель-генераторной установки ДГУ-60 и ДГУ-100.

11 Рациональный выбор сбщих конструктивнс-компоновочны:? рсисний ?*:ТД позволит повысить полный КПД на 20%. снизить расход топлива па 18% и повысить чистую производительность на 10%.

По теме диссертации опубликованы следующие основные работ

1. Лебедев С.П., Епилков ¡I.E., Редько ¡'.Я. Эффективность применения перспективного мобильного электрифицированного агрегата / Тез. докл. научно-негод. сосец, на тему "Электрификация мобильных процессов в растениеводстве и иивотноводстве". Челябинск, 1983, с.38-39.

2. Редько И.Я. Обоснование параметров перспективного мобильного электрифицированного агрегата сельскохозяйственного назначения // Разработка электрифицированных мобильных сельскохозялстт венных агрегатов: Тр./ЧИМЭСХ. Челябинск, 1983.

3. Кабанов И.Д., Епииков U.E., Редько И.Я. Повышение технико-экономических показателей мобильных технологических агрегатоз с помощью электрических передач // Повышение те«пко-экопоклчес-ких показателей сельскохозяйственных тракторов: Науч. тр./ ЧИНЭСХ. - Челябинск, 1985, с.30-33.

4. Редько И.Я. Определение оптимального распределения тяговой мощности между движителями энергетического средства и тяговыми модулями // Электрификация мобильных сельскохозяйственных, агрегатов: Тр./ЧИНЭСХ. Челябинск, 1985.

5. Редько И.Я. Определение параметров мобильного электрифицированного агрегата модульного исполнения по критерию приведенных затрат // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Тр./ЧИМЭСХ. Челябинск, 1986.

6. Редько П.Я., Сова Н.Д. Определение оптимальных параметров работы культиваторного агрегата по критерию максимума производительности // Совершенствование методов использования сельскохозяйственной техники: Тр./ЧИМЭСХ. Челябинск, 1987.

7. Редько И.Я. Расчет мощности электропривода тяговых модулей технологического агрегата // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Тр./ЧИМЭСХ. Челябинск, 1988.

8. Редько И.Я. Определение КПД мобильного технологического агрегата модульного исполнения // Совершенствование технологичес-

.них процессов, методов использования и обслуживания техники в растениеводстве: Тр./ЧИМЭСХ. Челябинск, 1989.

9. Редько И.Я. Обоснование необходимости теории общих консг руктивных решений мобильных агрегатов для растениеводства // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Тр./ЧИМЭСХ Челябинск, 1990.

10. Редько И.Я. Влияние распределения мощности ДВС между мобильным энергетическим средством и тяговыми модулями на КПД МТЛ // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Тр./ЧИМЭСХ. Челябинск, 1991.

И. Редько П.Я. Способы снижения потерь мощности от бокового увода МТЛ // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Тр./ЧИМЭСХ. Челябинск, 1991.

12. Редько II.Я. Движение агрегата с многоосным мобильным энергетическим средством при асимметричной нагрузке от рабочей машины // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Тр./ЧИМЭСХ. Челябинск, 1991.

13. Редько II.Я. Обоснование коэффициента распределения сцепной массы миниМЭС // Повышение эффективности сельскохозяйственных тракторов и их двигателей: Тр./ЧИМЭСХ. Челябинск, 1991.

14. Редько II.Я. , Обиход В.И. Методика определения параметров электроразрядного прополыцика // Интенсификация сельскохозяйственного производства в колхозах и совхозах: Тр./ЧИМЭСХ. Челябинск, 1990.

15. Ыалоземов A.A., Лаврик А.Н., Редько 1!.Я. Методика расчета периода задера;ки воспламенения от свечей накаливания // Вести. ЧГАУ. Челябинск, 1995, т.12.

16. Редько И.Я. Оптимизация распределения потоков мощности между потребителями в мобильном технологическом агрегате: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. Челябинск, 1994,152 с.

17. Редько И.Я. Определение КПД мобильных энергетических средств // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Науч.тр./ ЧИМЭСХ. Челябинск, 1991.

18. Редько И.Я. Обоснование параметров перспективного мобильного электрифицированного агрегата сельскохозяйственного назначения // Разработка электрифицированных мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Науч.тр./ ЧИМЭСХ. Челябинск, 1983.

19. Кабанов ¡¡.Д., Редько И.Я., Рудакова Т.Н. Резервирование электроснабжения сельскохозяйственных потребителей с по^сцьо автономных источников: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. Челябинск, 1997. -201 с.

20. Редько И.Я. Повыпсние энергетической эффективности ¡.о-бильннх технологических агрегатов: Учебное пособие для студентов высгеих учебных заведений. Челябинск, 1598.- 213 с.

21. Седелев К.П., Ма.юзенов Л.Л., Бондарь В.Н. и др. Особе.<-иостп рабочего цикла, учитываемые конвертации тракторного дизеля в газодизель для ДГУ. Двигатель-97 / Патериалп ие:?д. пауч.-техп.* конф. П.: ЭТТУ, 1597.

22. Редько И.Я. Оценка эффективности транспортного тс-хпологического агрегата // Сб. науч.тр. Академии транспорта, 1998, N 1.

23. РедькоИ.Я. Оценка эффективности использования моцнос:|1 ДПС в автономных системах электроснабжения // Сб.пауч.тр./ Челябинский военный автоыеб. ин-т. Челябинск, 199В.

24. ЛаврикЛ.И,, Лазарев В.Е., Лазарев Ё.А., Редько И.Я. Улучшение теплового состояния распылителя топлпЕопо;<аг:;ей форсунки дизеля использованием заградительного экранирования // Прстн.Академии транспорта, 1998, 1! 1.

25. Лаврик Л.II., Седелез К.П., Лазарев Е.А., Редько И.Я. Конвертирование дизеля в газодизель для привода стационарных агрегатов различного назначения модернизацией топлизоподащей системы // Еестн.Академии транспорта, 1998, N 1.

"а | /ц | | &Н | АЫРО | А0Э1ГТ

две | Р< ->| Генератор \ Рмтс == УтпсРг | ЛЭПн>

РОприсС = РАИПС^Л» _£_

Р I г

1- X Ий - IМу - Ирт\Ре

м=1 у=1 И = 1

р 1 »=1 |

Трансмиссия

МЭС ТМ1 |ТМ1щ

Рка | = И с^ Рс

Движители

Трансмиссия

АР01 АР02 1 АРОр

1

МЭС ТМ1 ! ТМ1и, !

р 1

^20ТМл, - 1 ~ 2] _ £ ¿-К2И Г е

* и=1 у=1 И=1 /

IV- Т.Р2И \Р-

'20АРОр - Х Рг(О Р'2.а а=\

Тяговое ТС

ТС с активными рабочими органами

Вй\'аку У

ВаУаАоАЮ V

ЪмЛ

Электрическая силовая передача

ЭИТ1 | ЭИТ2Г ЭИТ/

^20ЭИТ/ -

у=1

ТС с электронно-ионными устройствами

ВаУоЛоэш 1

ЪРмР€

И=1 ,

Трансмиссия

Первого канала Второго] г - го канала| канала

^20ТТМг = ^.РтР2а И=1

1

Транспортное ТС

ВаУаА0/

ш со

та "'\тус Е сн V ! ?

Ы рт ' ¥ У

ец Иг*

Ул

рм

СТ

Р,

Тмэс

7?ГМ| ^АГО»

Тэит*

Тгшн ф/

Т^Ъпах

д

ашт ' а. ехтг *" ашх

Рис. 1. Технологическая схема многофункционального МТА

у,

I

.7//////У._____________

О,

Рис.3. Схема сил, действующих на агрегат с МЭС, имеющим к ведущих осей

X,

У -С - Ч -

V

.J * . ' „'. Ii. jT X ' X.

2 Г.т " " , г А Л i J ;„ /у / Ч

шсудил ученую степень J * . >

__Zjr-'ki/^ ' — ■■ i

çrr.

Челябинский государственный агроинженерный университет

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЩНОСТИ ДВС В МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОМ МОБИЛЬНОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ АГРЕГАТЕ

Специальность 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук

На правах рукописи

РЕДЬКО Иван Яковлевич

Научные консультанты -заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор

ий

А.А.Пястолов

доктор технических наук профессор, член-корр.РАСХН

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ....................................... 6

ВВЕДЕНИЕ................................................... 17

Глава 1. ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТОКОВ МОЩНОСТЕЙ ДВС

В МОБИЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АГРЕГАТАХ............. 32

1.1. Тенденции и перспектива развития мобильной техники

для растениеводства................................ 32

1.2. Особенности функционирования МТА в растениеводстве 58

1.3. Пути повышения энергетической эффективности использования мощности ДВС в мобильном технологическом агрегате............................................ 67

1.4. Научная проблема, цель и задачи исследования....... 77

Глава 2. ОЦЕНКА СОВЕРШЕНСТВА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТНЫХ ПОТОКОВ

В МТА РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ............................. 80

2.1. КПД агрегата модульного типа и каналов передачи его мощности к тяговым модулям......................... 80

2.2. КПД агрегата с электронно-ионными устройствами и каналов передачи его мощности к потребителям....... 90

2.3. КПД агрегата МТА с активными рабочими органами и каналов передачи мощности к ним.................... 99

2.4. КПД транспортного агрегата и каналов передачи его мощности к транспортным модулям. ................... 103

2.5. КПД энергетического агрегата....................... 106

2.6. КПД многофункционального мобильного технологического агрегата........................................... 118

Глава 3. СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ В СТРУКТУРЕ МОЩНОСТНОГО

БАЛАНСА МТА................. ..................... 121

3.1. Мощностной баланс различных типов агрегатов и многофункционального МТА................................ 121

3.2. Потери мощности от бокового увода МТА.............. 139

3.3. Влияние распределения тяговой мощности между МЭС и тяговыми модулями на потери мощности от буксования 159

3.4. Потери мощности на буксование МТА при различном

числе колес в движителе............................ 162

3.5. Влияние коэффициента использования сцепной массы технологического средства на потери мощности на самопередвижение МТА............................... 164

3.6. Определение закономерной связи между распределением сцепной массы МЭС и потерями мощности

на буксование...................................... 165

Глава 4. СТРУКТУРА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТНЫХ ПОТОКОВ В МТА

РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ................................... 173

4.1. Совершенствование распределения мощностных потоков между МЭС и тяговыми модулями...................... 173

4.2. Распределение мощности ДВС между потребителями в МТА

с активными рабочими органами...................... 180

4.3. Совершенствование распределения мощностных потоков между МЭС и рабочими органами электронно-ионных устройств.......................................... 184

4.4. Распределение мощностных потоков в энергетическом технологическом агрегате........................... 198

4.5. Связь между коэффициентами распределения мощности

на входе и выходе системы.......................... 204

4.6. Влияние полезной мощности на КПД линии............. 204

Глава 5. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЩНОСТИ ДВС В МОБИЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АГРЕГАТАХ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ............................................. 211

5.1. Теоретическое исследование влияния группового, индивидуального химического состава и сложных углеводородных топлив на индикаторный КПД дизеля..................211

5.2. Корректировка расчета индикаторного КПД ДВС на различных топливах..................................................................228

5.3. Влияние вида топлива на его часовой расход дизеля.. 232

5.4. Критерии энергетической эффективности ДВС....................239

5.5. Критерии энергетической эффективности ходовой системы мобильного агрегата................................................262

5.5.1. Оценка энергетической эффективности агрегата при асимметричной его нагрузке от рабочих машин....... 262

5.5.2. Влияние сцепной массы агрегата на относительный КПД самопередвижения агрегата................................................265

5.5.3. Относительный КПД самопередвижения агрегата............270

5.5.4. Относительный КПД буксования агрегата........................270

5.6. Энергетическая эффективность многофункционального мобильного технологического агрегата..............................276

5.7. Оценка эффективности использования мощности ДВС

в мобильных агрегатах модульного типа.............. 276

5.8. Эффективность использования мощности ДВС в агрегатах

с активными рабочими органами...................... 280

5.9. Эффективность использования мощности ДВС в МТА

с электронно-ионными устройствами................. 280

5.10. Эффективность использования мощности ДВС в транспортном МТА....................................... 281

5.11. Эффективность использования мощности ДВС в энергетическом технологическом агрегате................... 281

Глава 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОБИЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ И ДВС ПРИ РАБОТЕ

НА РАЗЛИЧНЫХ ТОПЛИВАХ............................. 282

6.1. Методика экспериментальных исследований МТА модульного типа............................................... 284

6.1.1. Макетный вариант электрифицированного мобильного технологического агрегата................................................284

6.1.2. Место и условия проведения экспериментальных исследований МТА модульного типа..................................289

6.1.3. Подготовка агрегата и приборов к исследованию... . 290

6.1.4. Методика экспериментальных исследований электрифицированного МТА модульного типа........................................294

6.2. Экспериментальное исследование многотопливной модификации двигателя Д-160........................ 312

6.2.1. Стенды и контрольно-измерительная аппаратура..... 314

6.2.2. Обоснование видов и показателей качества топлив для использования в многотопливной модификации

дизеля Д-160..................................... 320

6.2.3. Методика экспериментальных исследований многотопливной модификации дизеля Д-160.................. 324

6.3. Экспериментальные исследования газодизеля Д-160.... 329

6.3.1. Стенды и контрольно-измерительная аппаратура..... 330

6.3.2.Методика экспериментальных исследований газодизеля 335

Глава 7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО МОБИЛЬНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО АГРЕГАТА..... 352

7.1. Результаты научно-исследовательских работ.......... 352

7.2. Технико-экономические показатели электрифицированного мобильного технологического агрегата модульного типа 361

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ..............................................................................................374

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ......................................................376

ПРИЛОЖЕНИЯ..................................................................................................396

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................................375

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ......................................................379

ПРИЛОЖЕНИЯ..................................................................................................396

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Р^ - индикаторная мощность, кВт;

Ре - эффективная мощность, кВт;

Р, - мощность механических потерь, кВт; м

РТ1Э - потери мощности в трансмиссии, кВт;

Р„ - мощность, приложенная к движителям при установившемся к

движении, кВт; Р^ - потери мощности на буксование, кВт; Р^ - потери мощности на самопередвижение, кВт; Рт 0 - тяговая мощность агрегата, кВт;

Т . а

п - частота вращения коленчатого вала, мин-1;

- часовой расход топлива, кг/ч;

g - удельный эффективный расход топлива, г/кВт«ч;

С

- удельный индикаторный расход топлива, г/кВт-ч; ре - среднее эффективное давление, МПа;

р^ - среднее индикаторное давление, МПа; ро - давление окружающего воздуха, МПа; р„ - давление наддувочного воздуха, МПа; рг - давление остаточных газов, МПа;

- удельная индикаторная работа цикла, МДж/кг; 1 - удельная работа процесса сжатия, МДж/кг;

<у

- удельная работа процесса сгорания, МДж/кг;

У

1 ^ - удельная работа процесса расширения, МДж/кг;

То - температура окружающей среды, °К;

Т„ - температура воздуха после компрессора, К;

ДТ - подогрев свежего заряда, °К;

пс - показатель политропы процесса сжатия;

rip - показатель политропы процесса расширения; у - коэффициент остаточных газов; Тг - температура остаточных газов, °К; kr - доля остаточных газов в рабочем теле; т) - коэффициент наполнения; е - степень сжатия;

к - коэффициент использования объема цилиндра в качестве

R

рабочего;

л - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна; - полный объем цилиндра, м3;

а

Vh - рабочий объем цилиндра, м3; Vc - объем пространства сжатия, м3; пг - число молей остаточных газов; п„ - число молей рабочего тела;

а

п - число молей свежего заряда; к - доля свежего заряда в рабочем теле;

L^ - теоретически необходимое количество воздуха, кг, для

полного сгорания 1 кг топлива; Lq - теоретически необходимое количество воздуха, кмоль, для

полного сгорания 1 кг топлива;

М_ - молекулярная масса воздуха, кг/кмоль; в

Н„ - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;

л

Н0 - высшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; в

£ - коэффициент эффективности сгорания;

qz - общая удельная использованная теплота, МДж/кг;

С0 - молярная теплоемкость рабочего тела, МДж/(кмоль-К); а

С - молярная теплоемкость свежего заряда, МДж/(кмоль*К); Сг - молярная теплоемкость остаточных газов, МДж/(кмоль»К);

С - действительное количество свежего заряда, поступившего в

цилиндр двигателя в процессе впуска, кг; V - объем свежего заряда, приведенный к условиям на впуске

1

(рп и Т или рки Т ), м3;

К К'

п - число молей свежего заряда, которое могло бы поместиться

о

в рабочем объеме цилиндра при ро и То (р и Т );

Рк - плотность свежего заряда в условиях на впуске, кг/м3;

кр - коэффициент снижения суммарных гидравлических потерь во

впускной системе ДВС;

(р - коэффициент дозарядки цилиндра; доз

«Роч - коэффициент очистки камеры сжатия при продувке цилиндра;

Ар,, - потери давления за счет сопротивления впускной системы и а

затухания скорости движения заряда в цилиндре, МПа;

- коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к

в г1

наиболее узкому ее сечению; И - радиус кривошипа, м; Б - диаметр поршня, м;

- площадь наименьшего сечения впускной системы, м2;

вп

- удельный объем рабочего тела в начале такта сжатия, м3/кг; V - удельный объем рабочего тела в момент воспламенения

и

топлива, м3/кг;

р - давление рабочего тела в момент воспламенения топлива,

и

МПа;

а^ - текущее значение угла поворота коленчатого вала,

град.п.к.в.; а - коэффициент избытка воздуха;

р - давление рабочего тела в конце процесса сгорания, МПа;

¿А

- удельный объем рабочего тела в конце процесса сгорания, м3/кг;

р - давление рабочего тела в конце процесса расширения, МПа;

х- - доля выгоревшего топлива в конце элементарного участка; J

/з- - действительный коэффициент молекулярного изменения в конце

J

элементарного участка;

М - среднее значение молекулярной массы за весь процесс ср

сгорания, кг/кмоль; гп - показатель характера сгорания; <р„ - условная продолжительность сгорания, град.ПКВ;

¿л

/зтах - максимальное значение действительного коэффициента

молекулярного изменения;

/з - максимальное значение химического коэффициента ошах

молекулярного изменения; к - доля водорода в топливе;

Н

ко - доля кислорода в топливе; кс - доля углерода в топливе;

Му - молекулярная масса рабочего тела в начале процесса

сгорания, кг/кмоль; М2 - молекулярная масса рабочего тела в конце процесса

сгорания, кг/кмоль; К - теоретически необходимое количество кислорода для полного

сгорания 1 кг топлива, кг или кмоль; Эт - теплокислородная эффективность топлива, МДж/кг; Штоц ~ Цикловая подача топлива, г/цикл; в - угол опережения воспламенения, град.ПКВ;

- действительное количество воздуха, участвующего в процессе сгорания 1 кг топлива;

kL - коэффициент топливокислородной эффективности;

т?^ - относительный индикаторный КПД;

т)„ - относительный механический КПД; м

г?е - относительный эффективный КПД;

А^ - индикаторная работа цикла, МДж/цикл;

пт - число киломолей топлива цикловой подачи;

п0 тт - число киломолей рабочего тела цикловой подачи; а. ц

тт - число киломолей воздуха цикловой подачи; в. ц

пг - число киломолей остаточных газов цикловой подачи;

а0, а , и а„ - число киломолей рабочего тела, свежего заря-а' 1 г в г ^

да, остаточных газов и воздуха соответственно, приходящихся на 1 кмоль топлива;

Gn - абсолютное количество свежего заряда, кг/ч; в

i - число цилиндров двигателя;

т — коэффициент тактности двигателя; дв

SnQp - площадь поршня, м2; h - ход поршня, м;

шт - цикловая подача топлива, г/цикл;

mD тт - цикловая подача воздуха, г/цикл; в. ц

шг - цикловая масса остаточных газов, г/цикл; ша - цикловая масса рабочего тела, г/цикл; t - время протекания одного цикла, с; va - поступательная скорость движения агрегата, м/с; В0 - ширина захвата агрегата, м;

а

упорш _ скорость движения поршня, м/с; iTp - передаточной отношение трансмиссии; s - коэффициент буксования;

ку - удельное сопротивление рабочей машины, кН/м;

дкс - прирост тягового сопротивления в долях от исходного

сопротивления ко на 1 км/ч увеличения скорости;

т?а - КПД машинно-тракторного агрегата; а

т?^ - индикаторный КПД;

т] - механический КПД;

■п - эффективный КПД;

7> а - КПД трансмиссии агрегата;

Тр . а

^тр.мэс " КПД трансмиссии МЭС;

7]Тр ТШ1 - КПД трансмиссии канала передачи мощности на п1

тяговый модуль; т)тр эит - КПД трансмиссии канала передачи мощности на

электронно-ионные устройства; 7? - КПД трансмиссии р-го канала передачи мощности на

1 и * А Р О

активные рабочие органы; т?т0 ТТМ2 - КПД трансмиссии z-ro канала передачи мощности на

транспортные модули; 7) - КПД мотор-трансмиссионной установки; т}£ - КПД самопередвижения агрегата; 7)^ мэс - КПД самопередвижения МЭС;

ТШ1 - КПД самопередвижения п -го тягового модуля; т?5 а - КПД буксования агрегата; Vмэс ~ КПД буксования МЭС; 71 в тмп1 ~ ^^ буксования п -го тягового модуля; 77атк - КПД тягового агрегата с к ведущими осями; 7?атШ1 - КПД агрегата ^п тяговыми модулями; ъаАРО р - КПД агрегата с р активными рабочими органами; ^аттмг ~ ^^ агРегата с 2 транспортными модулями; 7) - КПД передачи мощности к к-ой ведущей оси МЭС;

1 А

77 - КПД передачи мощности к п--му тяговому модулю;

тМП 1 1

^аро ы ~ ^^ передачи мощности к и-активному рабочему органу; ■пэити ~ КПД передачи мощности к 1>-электронно-ионному устройству;

к^ - доля энергии сгорания топлива в ДВС, приходящаяся на

индикаторные потери; км - доля энергии сгорания топлива, приходящаяся на механические потери;

кТр - доля энергии сгорания, приходящаяся на потери в трансмиссии;

к£ - доля энергии сгорания, приходящаяся на потери самопередвижения;

к§ - доля энергии сгорания, приходящаяся на потери буксования; т]£а - относительный КПД самопередвижения от бокового увода; Р^ - потери мощности в шине от радиальной деформации, кВт; Рг - потери мощности в шине от тангенциальной деформации, кВт; Ра - потери мощности в шине от деформации, обусловденной

боковыми силами,кВт; т-' ТВ' тс,. ТСа...ТСП1 - поперечные силы,

А

приложенные к колесам А, В, С1, С2...С перпен-

дикулярно плоскостям их ободьев, кН;

М , М , М . . .М Мп, Шп , . . Мпг, - моменты, возникающие

А 1-2 ЬК. г5 01 02 0111

при угловых деформациях шин соответствующих колес, кН«м; Г , Г , Г .. Т , • , - касательная сила

А' ы ' Ь2 ьК' В' С1 ' С2 СП1

тяги соответственно переднего, промежуточных, заднего колес МЭС и колес технологического средства, направленная по вектору скорости движения агрегата, кН;

RA' Rl1> RL2-"RLk'" rb' RCl' Rc2---Rcm - сопротивление перекатыванию переднего, промежуточных, заднего колес МЭС, правых и левых колес технологического средства, кН; а - угол установки передних колес МЭС, необходимый для обес-

А

печения прямолинейного движения агрегата;

V 5L2-"5Lk; V 5С1- 8сг' ' ' 5cni - у™ увода соответ-

ственно переднего, промежуточных, заднего колес МЭС, правых и

левых колес технологического средства;

L - база шасси МЭС, м;

L , L2...L^ - расстояние соответственно между первой, второй и k-ой промежуточными осями и передней осью, м; Сд, CLi> CL2...CLk; Св, Cci, СС2...ССП1 - жесткость шин при поперечном сдвиге соответствующих колес, Н/м;

ла' аы- ль2"лк; лв' лс1' ас2---лсп1 Деформация поперечного сдвига шин соответствующих колес агрегата, м;

fA, fLi, fL2...fLk; fB, fCi, fca...fcni - угловая жесткость

шин соответствующих колес агрегата, Н/м;

Ф - угловая деформация шины;

к - коэффициент пропорциональности между линейной и угловой

деформациями, 1/м;

R , R2---Rni ~ равнодействующая сила сопротивления рабочих

органов технологического средства, кН;

Tj£m - относительный КПД самопередвижения агрегата, учитывающий

влияние степени участия массы технологического средства

в качестве сцепной;

ц„ - доля удельной энергоемкости самопередвижения агрегата в к

структуре тяговой удельной энергоемкости; - относительный КПД буксования, обусловленный изменением

а

степени вовлечения массы агрегата в качестве сцепной;

т) - относительный КПД буксования, обусловленный изменением

давления движителей на почву; ^и ,<Р12' ' ,<р1к ~ коэффициент распределения мощности ДВС между первым, вторым и к-ым каналами и задней осью МЭС соответственно; <р . ..(р ¡г ~ коэффициен�