автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности работы пахотных агрегатов при использовании систем автоматического регулирования технологическими процессами

Г>3 ь '/ Ь:-.

СА11КТ - ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫМ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи СОКОВИКОВ Вячеслав Капятонович

пошпгниё зшжгивности РАБОТЫ пахотных агршгатов

ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СИСТШ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТИПОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ■

Специальности: 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства;■ 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов и производств /по отрасли сельскохозяйственное производство/

Автореферат диссертации на соискание ученоЯ степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 1992

Работа выполнена в Московском автомеханическом институте. Научный консультант - доктор технических наук.профессор А.Т.Лебедев.

Официальныэ оппоненты!

доктор технических наук,профессор Р.Т.Абдрашитов доктор технических наук,профессор П.Н.Бурченко . доктор технических наук,профессор Г.С.Горин Ведущее предприятие«Производственное объединение "Владимирский

тракторный завод" Защита состоится " -2-7"С.еъуапя 1992 года,в 14^час,на заседании специализированного Совета Д120.37.04 в Санкт-Петербургском Государственном аграрном университете по адресу:188620,Санкт-Петербург-Пушкин,Ленинградское шоссе 2,аудитория 2719.

С диссертацией модно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан" 1992г.

Ученый секретарь специализированного Совета Соминич А.В.

; ОБЩАЯ ХАРЛКШТОтМ РАБОТИ

3. »..СГ:^1. Отдел I

туальнооть темы. Для выполнения решений Правительства по дальнейшему повышению эффективности сельскохозяйственного производства необходимо увеличение производительности МТА и осуществление комплексной механизации и автоматизация производственных процессов.

Это относится прежде всего к наиболее трудоемкой работе -вспашке, которая занимает 38-42% общего объема работ, выполняемых тракторами. Однако сложность решения этой научно-технической задачи заключается в том, что отсутствуют методы теоретических и экспериментальных исследований пахотных агрегатов с СДР, представлящих собою сложный комплекс элементов, в котором динамика определяется совокупностью и взаимовлиянием основных машин и механизмов а зависит от параметров трактора, орудия, объемного гидропривода, почвы, датчиков, согласующих и усилительных устройств и внешних Еозмуще-ний. Это приводит к выполнению большого объема конструкторских и экспериментальных работ и увеличению сроков создания САР.

В настоящее время проведено много исследований гидромеханических систем с однопараметрическим регулированием» Шесте с тем более высокую эффективность обеспечивают комбинированные системы, контролирующие одновременно тяговое сопротивление и глубину обработки почвы. При этом целесообразно использование олэктрогидравлических САР, которые позволяют осуществить оптимизацию параметров^ и наиболее рациональное сочетание различных контуров управления:.

Исследования проводились пЪ заданиям ГКНТ СССР 04.09 и 02.09 (проблема С. 18.а!) и теме 5.2/75 СЗВ.

Так как пахотные агрегаты с САР тлеют более высокую производительность и обеспечивают уменьшение расхода топлива и повышение

урожайности, то вопросы, связанные с созданием САР глубины обработки почвы, весьма актуальны.

S работе на основании выполненных исследований осуществлено решение этой крупной научной проблемы, имещей важное народнохозяйственной значение, основанное на системной подходе и комплекс!; метода исследования пахотных агрегатов с СЛР.

Цель исследований - повышение эффективности и качества работы ЫТА путем автоматизации технологического процег оа при регулировании глубины обработки почвы. При решении этой щ блемы были поставлены следующие задачи: выявить общие закономернс оти физических явлений и разработать теоретические основы проекте рованиЛ МТА с GAP технологическими процессами при вспашке; разработать методы теоретических и экспериментальных исследований дине мики МТА с колесными и гусеничными тракторами, сбору дошнных'Щж ничеокши и елактрогвдрааличеокими системами при различных видах регулирования J определить граничные условия целесообразного приме нения САР по агротехническому и энергетическому критериям при mhi муме колебаний тягового сопротивления с наложенными ограничения!.«: на качество вспашки! обосновать основные направления работ по со: данпю совершенных механизмов, обеспечивающих автоматическое регулирование глубины обработки почвы.

Научные положения, выносимые на защиту

I. Из научно-методических разработок защищается комплексный подход к созданию САР МТА и изучению их влияния на качество техне логического процесса, который базируется на следующих положениях: ' установлено, что пахотный агрегат с САР представляет собою многосвязное изделие, охвагывакщее трактор - объемный гидропривод -орудие - почву - датчики - согласующие и усилительные устройства,

элементы которого оказывают влияние друг на друта. При этом внешни« попущениями для такой системы будут но только изменения поверхности поля и плотности почвы, но и продольно-угловые колебания трактора и генерация воех этих колебаний с собственными колебаниями зистемы; разработана мотодн расчета и проектирования базовых модулей перспективных гидро- и элекгрогидропряводов САР МТА, основан-ше на новых принципах преобразования электрических сигналов в лилейные перемещения; доказана эффективность использования 111ИМ сигналов в САР глубины обработки почвы? доказано, что для наиболее точной оценки динамики МТА и выбора рациональных параметров САР необходимо последовательное изучение собственшх процессов а вынужденных колебаний в синхронном и многочастном режимах, проектй-рованио САР должно бить основано на игеррационном подходо, когда каждый предыдущий этап уточняется результатами последующего| установлено, что выбор рациональных параметров, дифференцированных для различных условий эксплуатации о обеспечением заданных выходных показателей и наибольшей эффективности работы пахотного агре.ата, целесообразно осуществлять путем введений дополнительных корректирующих связей через нелинейные звеньяj доказано, что для анализа математической модели МТА и систем управления допустим метод аппаратурного определения числовых характеристик отклонений технологических процессов от агротехнических допусков й, при соответствующих сигналах внешних возмущений, планирования многофакторных экспериментов.

2. Из теоретических разработок: получены закономерности, возникающие- яри функционировании пахотного агрегата.э процессе -взаимодействия собственных и вынужденных колебайиЙ и параметрические эграничения на САР по агротехническому и техняко-эг.ономическяу критериям; разработаны принципы нелинейного согласования различных

контуров при комбинированном регулировании глубины обработки почвы которые ооновдны на получении качественных результатов при одновременной стабилизации тягового сопротивления, доказана целесообразно! установки комбинированных САР на гусеничных тракторах; доказана целесообразность применения электрогидравлических СЛР на пахотных и универсально-пропашных тракторах при регулировании глубины обработки почвы а в рулевом управлении; разработаны методы исследования математических моделей элоктрогидроприводов МТА, описываемых с уч< • том специфических разрывных функций - нагрузочной характеристики и силу сухого трения.

3. Из научно-технических разработок на защиту выносятся: обоснования результатов исследований МТА, полученные благодаря использования нродпокеншх методов с целью отыскания конструкторских реак ний ло применению САР с гидро-и одектрогидроприводами на пахотных агрегатах с колесными и гусеничными тракторами и в рулевом управлении универсально-пропашных тракторов; приборы, средства авгомати-. зацяи и перспективные гидро- и электрогидравлические САР,спроектированные с учетом современных тенденций развития науки и техники Практическая ценность и реализация результатов исследования

Осноеныэ результату исследований использованы Всесоюзным научно-исследовательским институтом механизации сельского хозяйства при создания САР для тракторов классов 1,4 и 3. Ожидаемый экономический аффект от применения САР на тракторах составляет 300 рублей з год на одно изделие.

Материалы работы по системам силового и позиционного регулирования для тракторов Т-25А я Т-30 внедрены на производственном объединении Еладтшрский тракторный завод. Ожидаемый годовой экономи-

ческий эффект составляет 1,3 млн.рублей.

Выводы я рекомендации, сделанные в диссертации, использованы на Харьковском тракторном заводе при создании копировальной электрогидравлической система автоматического регулирования глубины обработки почвы. Ожидаемый экономический эффект от внедрения САР на тракторе T-I50K составляет НО рублей.

Результаты исследований по созданию исполнительных элементов САР технологическими процессами использованы s НПО "Сельхозмат-автоматика". Ожидаемый эффект от внедрения составляет 0,5млн.рублей,

Теоретичесю1е основы создания САР глубины обработки почвы и динамики МТА с САР внедрены в учебных процессах в Московском автомеханическом институте, Мелитопольском, Оренбургском сельскохозяйственных институтах, Белорусском институте Механизации сельского хозяйства и Московской сельскохозяйственной академии им.К.А.Тимирязева.

Апробация р а б о i «> Основные положения дис :ерта-ции были доложены на научных конференциях Московского института иннеренов сельскохозяйственного производства им.В.П.Горячкяна (г.Москва, 1970 - 1975г.г.); отраслевом семинара "Состояние и перспективы дальнейшего развития гидропривода в тракторах и сельхозмашинах" (г.Кировоград, 1973г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Развитие гвдрофикацйй тракторов и сельскохозяйствен- . них маиин" ( г.Винница, 1975г.)j Всесоюзном научно-техническом совещании "Аатоматизация производственных процессов в растениеводстве" (г.Минск, 1978г.); ХШ Всесоюзном совещании по гидравлической автоматике ( г.Калуга, 1974г.); Всесоюзной научно-технической конференции по гидроприводам ( г.Киев, 1972г.); научно-технических конференциях Калужского финала Московского высшего технического училища им.Н.Э.Баумана (г.Калуга, 1971г. - 1973г.);'научных конференциях Ленинградского сельскохозяйственного института (г.Лэ-

нииград-Путикин, 1376-1978г.г.)) научно-технических конференциях в Московском автомеханическом институте ( 1988, 1989г.г.); Всесоюзных совещаниях по созданию сиотем и агрегатов гидроавтоматики в сельскохозяйственных машинах (г.Москва, 1984, 1989г.г.); Республиканском и региональном совещаниях по проектированию и эксплуатации гидроприводов и сиотем гидродневмоавтоматики (г.г.Киев, Пенза,19В4 ...1986, 1930г.г.); региональном научно-производственном семинаре по повышению эффективности щцрофицироватшх средств механизации •(г.Омок, 1984г.); отраслевом НТО "Проблемы электронизации тракторов и сельскохозяйственных иашга" (г.Одеооа, 1989г.).

Работа в целом была доложена на расширенном заседании кафедры "Сельскохозяйственные машины" Ленинградского сельскохозяйственного института (Ленинград-Пушкин, 19?9г,), совместном заседании кафедр "Тракторы", "Гидравлика и гидромавшны" и "Автоматика и средства автоматизации" Московского автомеханического института (г.Москва, 1979,1985,1991г.г.), расширенном васедании кафедры "Электротехника и автоматика" Оренбургского сельскохозяйственного института (г.Оренбург, 198Гг.), заседании НТО Харьковского тракторного завода ( г.Харьков, 1985г.).

Публикации и объем диссертации.

По результатам исследований, включенных в диссертацию, автором опубликована 51 печатная работа общим объемом 18,2 печатных листов. Кроме того получено 19 авторских свидетельств и положительных решений БНИИЛ1Э на электрогидравлические средства механизации и автоматизации сельскохозяйственного производства.

Диссертация содержит 410 страниц машинописного текста, 132 рисунка, 26 таблиц, 29 приложений и сосюит из введения, восьми глав, общих выводов и заключения. Список литературы включает 147 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОЙ.'

В первой главе - "Состояние проблемы и ее содержание" рассмотрены предпосылки необходимости исследования динамики МТА при автоматизации процесса вспашки, указываются пути развития перспективного направления совершенствования HTA, отмечаются преимущества нелинейных комбинированных и электрогидравлических систем.

Целесообразность оснащения МТА автоматическими системами регулирования тягового сопротивления и глубины вспашки оценивается с четырех точек зрения.

Во-первых, с точки зрения улучшения тягово-динамических и . ■ экономических показателей МТА. Это достигается путем уменьшения среднего значения и амплитуды колебаний тягового сопротивления, в результате чего увеличивается тяговый к.п.д., коэффициент использования мощности двигателя и скорость движения трактора.

Во-вторых, рациональное перераспределение нагрузок на элементы агрегата и использование энергии гидросистемы при работе тракторов с САР являются резервом снижения металлоемкости и повышения срока службы машины.

В-третьих, САР глубины вспашки улучшают агротехнические показатели технологического процесса сельскохозяйственного производства, что приводит к уменьшению потерь урожая.

В-четвертых, применение автоматических систем решает перспективную проблему технического перевооружения сельского хозяйства.

САР глубины обработки почвы представляет собою многоконтурную- сложную систему, отдельные элементы которой или аналогичные узлы и агрегаты исследовались многими крупнейшими специалистами в области механизации и автоматизации сельскохозяйственного производства, тракторо и сельскохозяйственного машиностроения и

гидропневмоавтомагики.

Так, больше заслуга в теории механизации сельскохозяйственно го производства принадлежат Б.П.Горячкину, Е.И.Дэвидсону, В.А.Же-лиговскому, В.В.Кацыгину, А,0,Кушнареву, Л.И.Любимову, Г.Н.Синеоко ву, А.И.Тимофееву, В.0.ч11кробак к многим другим советским ученым.

Развитию автоматически:: систем регулирования способствовали работы Р,Т.Абдрашитова, И.Ф.Бородина, Л.А.Борошка, П.В.Василенко, З.П.Грэбнова, Л.И.Гром-Мззничевского, А.С.Елизарова, И.Г.Еникееаа, • С.А.Иофлк^ва, А.Б.Лурье, И.О.Нагорокого.Н.Н.Настенко; М.М.Северне-ва, Р.Ш.Хабагова, Д.А.Чудакова, В.Д.Шеловалова и других.

Созданию высокопроизводительных и экономичных тракторов способствовали груды В.Я.Аниловича, И.Б.Барского, В.Н.Болтинского, В.В.Гуськова, М.П.Кодвнко, И.П.Ксеневича, Г.М.Кутькова, А.Т.Лебедева, А.Т.ОкойОедо и других авторов.

Теория гидройневмоприводов представлена в работах О.А.Ермакова, В.А.Лещенко, А.М.Матвеенко, К.Л.Навроцкого, Д.Н.Попова, В.Н.Прокофьева, В.Л.Сосошсина, Т.А.Сырицшт и других'ученых.

Однако вопросы создания САР глубины обработки почвы и пути повышенийчдеШашйн и качества работы машино-Тракторного агрегата изучены недостаточно, В связи с втим до оих пор нет объяснений тому, что одни и те же САР в разных условиях могут быть устойчивыми и неустойчивыми, обеспечивать заданную глубину обработки почвы и не обеспечивать, создавать значительный технико-экономический эффект И Не создавать, приводить к повышению динамических нагрузок на трактор и не приводить.

Все это указывает на то, что при разработке САР необходим комплексный, многоуровневый подход к выбору элементов и их параметров.

Учитывая сложную структуру САР, большое количество факторов, оказывающих влияние на качество вспашки и технике-экономические

показатели МТА был сделан анализ существующих систем, на основании которого рекомендовано более широкое использование электрогидравлических устройств, позволяющих легко адаптироваться для разных условий эксплуатации.

В этой главе также сформулированы цели и задачи исследований.

Во второй главе - "Разработка перспективных электрогидроприводов для САР МТА" были представлены математические модели электрогидроприводов САР глубины обработки почвы.

Работа САР существенно зависит от параметров регулятора. Выбор необходимых параметров злектрогидравлического регулятора проводился на ЭВМ ЕС 10-22. Электрогидравличеокий регулятор должен иметь жесткую механическую характеристику, необходимую для' получения стабильных результатов, независимых от глубины вспашки и величины тягового сопротивления.

В результате исследований была обоснована целесообразность использования электрогидроприводов с широтно-импульсной модуляцией сигнала при регулировании глубины обработки почвы. Модуляция сигнала относительно несущей частоты 8...10 ГЦ, проводимая на базе электромагнитов, обеспечивает плавное без рывков перемещение орудия, пропорциональное длительности импульса рассогласования на входе САР.

Применение широтно-импульсной модуляции позволил получить ряд преимуществ по сравнению с пропорциональным или релейным управлением. В частности достигается снижение требований к точности изготовления золотников и загрязнению рабочей жидкости, повышается стабильность статических и динамических характеристик регулятора в результате уменьшения гистерезиса а сил греяин на золотнике; создается наилучший режим работа иолуироводяяковнх элементов в блоке управления.

Первые два доотоинства связаны о тем, что золотники электрогидроприводов могут выполняться о большими перекрытиями, что очень важно при транспортном положении орудия. Модуляция сигнала с несущей частотой позволяет снизить вероятность заклинивания золотников из-за облитерации, при этом обеспечивается разгрузка насоса при отсутствии входного сигнала и сохраняется заданное положение орудия.

Созданиэ електрогидравлическдх ОАР возможно только при наличии определенной элементной базы. Были разработаны осноеныэ элементы електрогццравлнчеокой САР, позволяющие получать системы с разными видами управления МГА.

В: третьей главе - "Математические модели и исследования некоторых систем автоматического регулирования для пахотных к универсально-пропашных агрегатов", получены математические модели агрегатов с гусеничными и колесными тракторами, оснащенным сио темами автоматического регулировании глубины обработки почвы и проведено Исследования елекгронко-гздравлической.автоматической системы рулевого управления интегрального трактора.

САР глубины обработки почвы Представляет собою сложный комплекс, включающий трактор о собственным спектром колебаний, орудие, объемный гидропривод, почву с измешовдимся рельефом поля и плотностью и датчики различны): видов регулирования.

. Некоторые основные уравнения движения пахотных агрегатов с гусеничными и колесйыш тракторами, оснащенными САР глубины обработки почвы, приведены в таблице I, В уравнениях обозначено:

К'тп »m ТН • 1Г)ГА 'tVrz'111* ,Шр I М; (L = I + 2) - массы соответственно трактора ( подрессоренная, неподрессоренная), плуга, грунта, подвижных элементов регулятора; Ут , мтп, утн , %лг , уплс , у/о -момент инерции подрессоренной части трактора с плут. и грунтом, подрессоренной и неподрессоренкой частей трактора, плуга с грун-

том, плуга, грунта на корпусах;Х„ , ха • 1„ • 2а » *г • вр »

Хц >ХК >/)Х( гИрЛ^Ьце/С , /?м >Уи,Л<>Ь1р (А^Х'^Г ' ЬтА » А ^ »

/)ЙЛ/ */>мл' - координаты соответствующих сил; ?гл , 2Тн . . ¿¿V, ~ вертикальные перемещения соответственно трактора ( подрессоренной и неподрессоренной частей) о плутом, плуга, корпуса плута; Уг/, , уг , , - утлы поворота подрессоренной и неподрессоренной частей трактора и орудия относительно оси подвеса и нижнего вала; ¿v' , > . ¿v * в "О > вы , Тр , Р„ , Рва, Яра г - усилия, возникающие в поперечной рессоре и на соответствующий каток ходовой части трактора, в верхней, нижних тягах ( текущие и статические) и раскосе навесной системы, вдоль штока гидроцилиндра, при контакте остова трактора о тележкой и воздействие орудия на трактор; Ср , , СКл,, Сж , С, , Скъ , Сри - жесткости рессоры, конструкции навесной системы, жидкооти о рукавами ипружин регулятора;

2рс ' Уп ' ^ 1 = * + 2), 2",.. , 2р » Хга »Удср 'Ууяр »~ П0~ ремещения соответственно рессоры, штока гидроцилийдра, подвшных элементов регулятора, трактора ( продольное), исполнительных элементов датчиков ( силы, положения, копирования); Рт/>р , Мгрм ^оп , мтрп ^дпч*,, , , /?гх; сила и моменты трения между листами рессоры и з шарнирах навесной системы, а также сила, зависящая от угла атаки корпуса плуга; ■ <2 , ¿>мт ~ Углн. определяющие положение гидроцилиндра и между нижними тягами навесного механизма; /?x¿ . Рц ,а^ . ~ горизонтальная и вертикальная составляющие тягозого сопротивления

и глубина вспашки у I -ого корпуса, изменение рельефа под соот-

/

ветствующим катком; О к > Одр • Оуп>в$р *Он >0п ~ соответствующие расходы; , Рн , , Рдр , Рч„, Р, ,Р2 - давления в жидкости; \/гр , Ууа' • ^ " обьемы жидкости; ( с = 1+ 2), Ак , Др, Ап ,Д3-площади поперечных сечений в регуляторе и контакта катка с почвой; в к , ('= I + 2), Рн, - коэффициенты зязкоуо трения; У - ток в обмотке электромеханического преобразователя и

Некоторые основные уравнсзш движения и колесикта-тракторами

пахотных агрегатов с гусеничными Таблица I _

Гусанзчнкй трактор

л

[т-п+тм + тп)!™ =Rpn +2Rgn fai +ттп§-тп*% --RnArccse,

"Jr^rr. = RRenXa -(t'p-Xa)Rpni-i (hziRti-hxi Rzi) -

t»/

~ hf y Rnt\ T j

Knn

тг„2тн = ZI Rxj -Rpn -2Pen -mrxCj;

Ути tTH = -xr)Rpn -z E (e*j -/t)Rrj -ZRepXr ,

'Jt - "Jm trrnn[(*n -M)3f (in '2af] + Уплг + (moA +mrz)y

*[(*a + Xj> +X„) J + (Z]> .

Rpn -CpZpc +Rrpp S tgnZpc i-Rpr.t,

¿pc -zth -¿?р-хт)ън-2тп +(é>p-x«.)*rn-}

Ith +XT ¥ТН=2ТГ, + Xa fin.

Колесный трактор

7-2 (mrn +rn"A * {'(m™ +rOri Кirni-inrf+z Уг "fra ;

П-Спк(£РЛ ~ ¿нп)"/2 +Сзк(£рл -¿VÎ/'V/? + Frtr Znt.j

9 - £пк (Zrn - ¿нлГ/2 + CiKt'Zpd -¿нзУ'/г2 J CZ rn - - К a flpftn ~ 6u(Z,i*/к z - Z m ) Z y Fin ~-fft)-%HZnA i-Kz&pfin-Rrr- (¿m) ;

Плуг

n /

УялГГоп Мтпп Sißn Ф0д -Ra/Hpu + Z (Rtlhqtji --Ruix^i ) ~тПлдхи,м-

14 — n

Ъа + Mrpri Sign Ч'нн =2lphTJ+Z (Rtthftx-~RhÂM J - ГПшу Хм - R/v hpv, Rnhr -iSTphrA = Mrp bibnyn,

n c

2 -RRH CCÎCht/R HMS,' ~/Т)пл£ХЦМ -

i n £ -i

JPAf - "üitAt i-ГПплХц» +Lprc +П)г(Хц^ +hnCji)])

Оплн ~ ЗПАГ +(гппл + ГПГ2 ) Хм )

hц^с - Им ~ t/з Епа i ;

CîîSl =Qyc t-Bi Усп-ÎXm +XnCji)Y',iH -

~ ¿m ~ hxl Vrrn ;

R/V ~ R/VC - C/v Ирл/ Y'on

h ta n ; Rn fiTA , R ~p \

Y

HH

bp h

— U - !

-Jn

rp

brhrJ)Cx h7J> С

Электрогидравлический регулятор

>7)1X1 г +С1А< = й<Р%;,

КоьКьзЗ - КмРъ = +ЯгХг + '&Р$/8х;

Он-Ок +0уп +0п+йк1к + \'грРн/Вж-йуп =й'уп + ЙР1Р + '/уп Руа /В х, ~ УдрР^р/Зж, т* 1к * 6« ¿к +С*з1к + Як = йк /'Рн -РдР);

тр1р + Срь£р -Йр(Руп -Рсл); Яп + ДпКпРг. ~Лпр1;

Ц - Гр О л. /о О V Розгруцеа..

■-и - Оу +0>~УпР1/Вж

подаем

" ~ д~ орудия '

■ _ Од.Р +0,+УопРг/Вж'

опусхание ^п ' ~ Кп/}п " орудич

Продолжение тзблиш I

Возмущения на САР *

CJzm = fl'с~гл/?н); СО к и, - fzl&TA/f», ШЬ ЕуП=Кол1тп ; RKj=RKoj+KcMfl3i<[Zpnj -Zrn Hfy ^thI^'j Rxi =КспГПплд/Пк ±(Ку с итА)йг£i сзк; Rii =Rzxi + ¿Hiiin ;

2ёп -¿тп -f-hxi m T^uyi Ybn rXugi) ; Rhat =Kn,\ У паи У«//.

Датчики различных * видов регулирована

Тд Удср + У'х-'р =Kqcp (Rha ) Йпл ,

Удпр - Kgnp ('¿тп > 1пл)(¿тп ~Ктпцг 7пл))

У<зкр - к'дкр { спл) 1пл ;

LLg=Ku.ys.

Рассогласование на входе САР

AU.ex = LUe* -¿Ug.

напряжение на выходе датчика; В* - объемный модуль упругости жидкости , сО к у »с?ГА - частота изменения рельефа поля и удельного тягового сопротивления К у почвы и скорость движения трактора; £уП - напряжение снятия почвы; пк , в3к - число корпусов и ширина захвата корпуса; Тд - постоянная времени датчика силы; А/ У .) ^ЯР > Рф > Кп } КЦ74 ) Кем, уНсн > К'сп, £ с, Кпл, Кг пи, т, 'Кдср(Япл)) Кдпр('/.¡и,2тп)} Кдкр(2п/)> Ки- соответствующие коэффициенты,

При составлении уравнений движения колесного трактора предполагалось, что скорость его движения значительно меньше транспортной. Это позволило пренебречь независимыми колебаниями не-подрессоренной массы и рассмотреть колебания остова трактора как жесткого тела на упругих опорах о некоторой приведенной жесткостью и демпфированием»

Сравнение и анализ различных способов регулирования глубины обработки почвы показали, что наибольшей чувствительностью обладает силовой, в котором регулируемым параметром являэтоя.колебание тягового сопротивления, зависящее не только от изменения глубины, но и от первой и второй производных при отклонении орудия от установочного уравнения.

Поэтому он Наиболее целесообразен как базовый, при формировании комбинированного регулирования. В качестве дополнительной связи монет быть использовано копирование рельефа пом. Был определен наиболее эффективный закон согласования разных контуров, который позволяет получить наибольший технико-экономический эффект при удовлетворительном качэстве вспашки. Он заключается в том, что включенио дополнительного контура регулирования в рабо-' ту желательно только при условии, когда орудие приближается к границе допустимого изменения глубины испанки, т.е. дополнительный контур должен иметь запланированную зону нечувствительности

¿плдоп и при включении не позволять орудию выйти за поле агротехнического допуска на глубину вспашки.

Хля качественной оценки влияния основных факторов на поведение САР была разработана структурная схема системы силового управления с учетом дополнительных контуров стабилизации, представленная на рисЛ. Из структурной охеш видно многообразие обратных связей, большое количество параметров, оказывающих влияние на выходные показатели работы МТА и сложность учета внешних возмущений.

При разработке электронно-гидравлической автоматической системы рулевого управления интегрального трактора учитывалось,что она должна быть многофункциональной и обеспечивать следующие режимы работы: поворот трактора передки® или задавши колесами} поворот передними и задними колесами с запаздыванием поворота зад-. них колес на ; краб синхронный и с индивидуальным ( ручным) управлением задних колес. Аналогичный режимы выполняются и при заднем расположении рулевой колонки. Кроме того система позволяет: возвращение задних колес в нейтральное положение при возникновении неисправностей трактора? разгрузку-гидросистемы при отсутствии сигнала на поворот колес; поворот передних колес с помощью рулевой колошей при буксировке и постоянный перепад давления на золотнике, независимый от нагрузки на порше гвдроцилинд-ра.

Разработанная схема создает наиболее благоприятный режим-, работы трактора при движении по полю, обеспечивая минимальное смятие растений в рядках.

В результате исследования автоматической системы рулевого -управления бнла получена математическая модель, которая позволяет определить статические и динамические параметры, точность и

Структурная схема системы автоматического регулирования режимов работы пахотных агрегатов

Г>ЛЛ0

<ТцЬН)5

Ъ >1

т +

рис. I

обратная связь системы позиционного регулирования обратная связь системы копировального регулирования

Кривая устойчивости Михайлова

устойчивость системы.

При условии, что частота перемещения колес нэ превышает 0,5П; было получено уравнение угла поворота задних колес о13 при движении трактора с автоматической системой рулевого управления по дороге с твердым покрытием, когда демпфируйте силы малы.

, Ктм Кзол' Кху Кус

а д -

К к Тц Тгхч 5 + Кк (Ъ, + Т32 Тгху) ><к (Ъху Т32 77,уу * Ъ,)5 Кк (Т{ху + Тэг) в

К К 5 Кэм к30п К^Кус Кос

усп . (1)

Здесь: , К'10/! >Кос ~ коэффициенты усиления элемен-

тов автоматической системы; Нц - коэффициент передачи от угла поворота колеса до хода поршня гидроцилющра; Г31 , , ,Гг(У -постоянные времени;иусп - напряжение на входе в САР.

Исследование устойчивости системы показало, рис.2,'что она устойчива и имеет сравнительно большие запасы по устойчивости. Статическая ошибка при этом на превышает II минут.

В четвертой главе-" Исследование собственных колебаний пахотных агрегатов при силовом и комбинированном способах регулирования" проведено исследование собственных колебаний агрегатов с колесными тракторами при силовом и комбинированном1 регулировании, выяснены причины разнообразного поведения гидромеханических систем при разных подводимых расходах, зонах нечувствительности, амплитудах скачкообразного внешнего возглуя^иия, гистерезисах и утечках жидкости, а также условий целесообразного включения дополнительного контура регулирования.

При условии, что САР не пропускает высокочастотные составляющие профиля поли й не резгяруег на производные входных сигналов

1Ь

при периодическом характера внешнего возмущения, МТА описывается следующим дифференциальным уравнением

МРз{2лл)-Кввза] , (2)

где Г{ ■■ - постоянные времени, Р,(2пл) ~ нелинейная функция, учитывающая зону нечувствительности, гистерезис при передаче входного сигнала и насыщение по скорости; (2пл) ~ релейная знакопеременная функция о максимальным значением , М ~ ларамеа ры, Определяемые коэффициентом усиления САР и конструкцией трактора; В , - амплитуда и частота вынужденных колебаний.

'Исследования проводились для тракторов К-701, Т-150К, МТЗ-80, Т-25А о регулятором УРН-2 и Р-50.

Решения уравнений САР на ЭШ ЕС-Ю-20 при - 0 дая систе силового регулирования в виде изменения амплитуды Й и частоты -2 в функции коэффициента передачи навесного механизма трактора К па предотавлены на рис.Э.

Система силового регулирования имеет пять периодических режимов и область при • где она неустойчива. Характер режима зависит от коэффициента передачи Кпл и начальной амплитуда процесса.

При Кпа < Кп СА? стремится к колебаниям с малой частотой, ПРИ Кплкр ~>к'пл>к'п 0119 иметь два режима колебаний, опреде-

ляемых начальной амплитудой возбуждения А-Дср . Если Д < дср , то САР характеризуется низкочастотны?«! колебаниями 3 £< / !/с , при Я > Дер возникали высокочастотные колебания с большой амплиту дой, 5: 4 -!• 6 1/с, /У > 5 + 10 см.

При Кпл > Кпакр устанавливаются высокочастотные колебания, при которых САР практически неустойчива.

Анализ полученных областей показал, что автоколебательный режим является основным режимом работы САР, поэтому параметры автоколебаний должны быть такими, чтобы они оказывали минимальное влияние на качество технологического процесса.

Было установлено, что при увеличении расхода Он и козй|чши-

»

ента усиления Д' уменьшается значение Кп и одновременно возрастает величина Кпмр • Это означает, что сужается область низкочастотных колебаний, Кпл <д-,7 . и при определенных коэффициентах передачи появляется большая вероятность возникновения высокочастотных колебаний. Со значительным уменьшением расхода и коэффициента усиления возможно появление низкочастотных автоколебаний с <1 < 0/ / //г и амплитудой А > 15 + 20 см.

Аналогично влияние гистерезиса, зоны нечувствительности и утечек жидкости в регуляторе.

Введение релейного закона управления создает условия для более динамичного процесса, но при этом амплитуда и частота возрастают соответственно более, чем в 2 и 7 раза по сравнению с указанными параметрами САР с пропорциональным регулятором.

При случайном характере изменения поверхности поля, в случае, когда несущая частота спектра колебаний больше частоты автоколебаний, принималось:

~ ел ¿па - ¿па +епл ,

л ('¿па) - Г <-(Ера > 6~гпл) (¿пл;6гпл)1пл ,(<■=/;&), (3)

где '¿пл , А/ (Епл ] тпл} - математические ожидания перемещения ору-

сл

дня и нелинейных функций ( ¿па )! 2пл ~ случайная состнвляп-щая с нулевыгл математическим ожиданием; с^ (¿пл ^(зглл) - эквява-лентные коэффициенты усиления случайной составляющей; - сред--ноквадратическоо отклонениз орудия о? установочной глубины вспашки.

Периодически':? колебания GAP

Ю Л'пл

(Û *ялкр Kïiji

Рис. 3

s^ - амплитудная характеристика; б) - частотная характеристика;

— 0Г = 26 л/мин; —0« = SO л/мин ;

— йц = л/мин;----0Н = 25 л/мин.

Пороговое среднекБЭДратическйе отклонение и амплитуда автоколебаний САР .

С ^

0,8 s.[C'J

Рис. 4

г\з о

а) ^лс. -a S)

а) - пороговое среднеквадратическое отклонение -Г-Д50К; — K-7DI;---МТЗ-80;----Т-25А;

б) - амплитуда автоколебаний г.рч случайных возмущениям — К = И/с;-- К = 4 I/o;—К = 7 1/с - трактор Т - КОК;

_____К = 10 1/с - трактор K-7CI;-—К = 2 1/с - трактор МТЗ-80;-«-«-К =3,5 1/с - трактор Т-25А

I - область работы САР без автоколебаний, П - область существования автоколебаний с наложенными флук-туациями внешнего случайного воздействия.

Так как при действии спектра частот олучайного процесса наряду с основным сигналом имеется флуктуация, определяемая спектральной плотностью, то исследовалось ее влияние в виде олучайной помехи

автоколебаниям. При этом учитывалась дисперсия

Кв

в которой - спектральная плотность процесса.

Было найдено пороговое среднеквадратичаское отклонение орудия, при котором в результате действия случайной составляющей происходит срыв автоколебаний

с"°Р= ^ (М+ККп*2тг) ( 5 }

2ПЛ & [К Кпь+^Т^*-П) ]

'г- П°Р // О I

На рис.4 представлены области параметров о-}{•*-) и й - /(бгпи, ) • ЧеМ "е!5ЬШ9 величина среднеквадратических отклонений орудия, тем большая вероятность наличия автоколебаний, вместе с тем рост спектральной плотности помехи в^си) оказывает противоположное влияние.

Было также получено, что увеличение коэффициента усиления К существенно снижает пороговое среднеквадратическое отклонение

пор

» ПРИ этоМ расширяется область, в которой отсутствуют автоколебания.

На основании функций Й^А&гп*) можно судить о влиянии математического ожидания 2пл на перемещение орудия при действии высокочастотных флуктуаций. Математическое ожвданив ¿пл , представлящее собою смещение центра случайных составляыцих, увеличивает колебательность САР и способствует ухудшению качества обработки почвы.

В результате исследований было устпноачено, что ватным пара-

метром, определяющие математическое ожидание, амплитуду автоколебаний и коэффициент усиления является спектральная плотность • Sy( Си ). Tai: как коэффициент усиления зависит от спектральной плотности, то все статические и динамические качества и дате устойчивость САР будут определяться не только параметрами самой си- • стемы, но и параметрами случайной флуктуации. Отсюда следует важнейший вывод - система силового регулирования, имеющая автоколебания при отсутствии возмущения, в полевых условиях может работать без автоколебаний даже при сравнительно низком уровне случайных помех.

При низкочастотных случайных процессах и когда частота автоколебаний близка несущей частоте возмущения CAI' не может обеспечить выполнение arpoтребований из-за недопустимо больших амплитуд автоколебаний, £г 8 см.

Исследование собственных колебаний МТА о колесными тракторами при комбинированном регулировании глубины обработки почвы показали, ^что включение дополнительного контура регулирования должно быть согласовано по амплитуде и частоте с основной системой силового управления.,

Раочег облаотей устойчивости автоматической системы, включаю»

щей силовой и копировальный контуры показал, что САР работает только в автоколебательном режиме, так же как при силовом управлении автоколебания могут быть низкочастотными и высокочастотными

Исследование показало, что при комбинированном регулировании обеспечивается расширение области функции Síg = f(B) с разноскам амплитуд IB-/}g¡4 2 см и (ft\ -А°) С 2 см. Однако эти разности могут быть и больше 2 см, поэтому при неправильно выбранных параметрах введение дополнительного канала регулирования не дает положительного эффекта.

Б пятой главе - "Исследование влияния внешних возмущений на колебания МТА и качество вспашки" определены предельные внешние возмущения и исследовано качество работы МТА с САР при вынузденных колебаниях.

При исследовании МТА с колесными тракторами при силовом регулировании рассматривалось характеристическое уравнение/ представленное к виду

fíeth.le - J4$й 'М^(Лб)]

Тз2в + Ts Se (fíe)} = Кв В e'4*, ( б )

где f}¿ - амплитуда вынужденных колебаний; V? ~ запаздывание САР по шаз, Cj'(flgji ~ коэффициенты гармонической

линеаризации.

Были построены области захватывания и многочаототных колебаний, в которых перемещение орудия зависит от соотношения частот $¿> и S , рис.5. В области захватывания имеется оптимальная частота возмущения Зспт , отклонение от которой приводит к ухуд-пенига качества обработки поля. Это усугубляется с увеличением амплитуды возмущения и изменением плотности почвы.

Исследование многочастотных колебаний показало, что суммарное перемещение орудия 2 па - 2п°л + 2пл < , где 1пл ~

колебательная составлякщая вертикального хода орудия, которая

о

представляет собою основной сигнал управления;2пл - медленная составляющая от автоколебаний САР, опрецеляетцая смещение орудия от заданной глубины вспаяки. Даже при отсутствии мезоколебаний технологический процесс характеризуется колебаниями высокой и низкой частоты.

Одночаототные и многочастотные колебагащ системы оилового регулирования

Ы'к]

еипНЛ А- О 4 а ВС' »1

Рис.5

Медленная составляющая является функцией зоны нечувствительности

о

¿пли » П0ЭТ0МУ Для уменьшения 2пл и снижения ее влияния на характер процесса необходимо ограничение зоны нечувствительности. .Однако о^о должно быть таким, чтобы не оказать существенного влияния на подворий расход Он и коэффициент усиления К , Ешш рассмотрены допустимые зоны нечувстивтельности. При многочастотных колебаниях разность амплитуд В -А, - 2 см обеспечивается при очень ограниченных изменениях частоты и амплитуды внешнего возмущения.

Если 3. >$в » то процесс характеризуется колебаниями орудия с частотой автоколебаний и амплитудой Й° и небольшим смещением от внешнего возмущения. В этом случае система силового регулирования не удовлетворяет требованиям агротехники по поддержанию заданной глубины.

Исследования вынужденных колебаний позволили найти взаимосвязь между конструктивными параметрами системы регулирования пахотных агрегатов с тракторами Т-150К, К-701, МТЗ-80, Т-25А,

го

внешними возмущениями и качеством обработки почвы. На рис.6 представлены зависимости между несущей частотой спектральной плотности и среднеквадратическими отклонениями глубины вспашки от установочного уровня при колебаниях рельефа поля с математическим ожиданием 4см и дисперсией I,'96...2см. Там же приведены результаты полевых испытаний.

Анализ достоверности результатов теоретических исследований с экспериментальными данными показал, что доверительный интервал по среднекнадратпческому отклонению глубины вспашки от заданного значения не превышает ( -0,153; + 0,15)см при доверительной вероятности 0,95.

Моделирование пахотных агрегатов с гусеничными тракторами Т-4А и ДТ-75М и элекгрогидравлической системой при силовом и комбинированном регулировании при случайном характере изменении поверхности поля и плотности почвы позволило установить, Что GAP может обеспечить снижение уровня и амплитуды колебаний тягового сопротивления с соблюдением допуска на глубину вспашки, однако эти показатели различны для каждого вида управления. Так, минимальные указанные значения тяговых сопротивлений имеют системы силового регулирования, но при этом б/яд^ 2см, при дополнительном введении копирования поверхности поля 2см.

Было также получено, что частота колебаний автоматических систем не совпадает с частотами возмущающих воздействий и может регулироваться. Автоматические системы смещают спектр частот колебаний орудия в сторону более высоких частот. Если при высотном регулировании он лежит в диапазоне 0 + 6 !/Ct то при силовом способе управления становится равным 3+7 Vc, а при комбинированном 5+8 Vc, что наиболее благоприятно для работы агрегата.

Были определены параметры САР, удовлетворявшие- наиболее эф-

Изменения несущей частоты спектральной плотности в функции среднеквадратического отклонения орудия от установочной глубины вспашки.

Тракторы■■ а) Т- 150Н , 5) Н-?01) 6) МТЗ-30, г) Т-25А. о - экспериментальные даииь\е

рис. 6

фективной работе пахотных агрегатов о гусеничными тракторами.

В результата исследования МТА о трактором Т-150К при копировальном регулировании глубины вспашки о даротно-ишульсной модуляцией сигнала было установлено, что САР обеспечивает поддержание заданного уровгм глубины. Выходные показатели работы при копировальном регулировании не хуже, чем при высотном, но при этом увеличивается скорость движения трактора и производительность МТА на

В шестой главе - "Вдияшэ сухого трония на устойчивость исполнительных элементов САР МТА" представлены результаты экспериментального исследования силы трения в гидроцилиндрах ЦС-100 и ЦС-ПО и исследовалась устойчивость .электрогидроприводов САР МТА с учетом сухого трения в нагрузке.

Сила трения определялась при динамических испытаниях гидроцилиндров, нагруженных массой при движении с разной средней скоростью поршня. Гидроцилиндр и регулятор были замкнуты жесткой обратной связью. В процессе испытаний фиксировались ход поршня, усилие, развиваемое гидроцилиидром и перепад давления в гидроцшпшдре.

В результате испытаний установлено, что сила транш различна при разных скоростях движения поршня и зависит от размеров гидро-цшшндра и нагрузки. Коэффициент демпфирования определялся как производная функции сил трения по скорости. Коэффициент демпфирования равен фп = 260...370 Н.с/см, при (/„ = 0 производная силы сухого трения Ргр((Л) = - 50... -140 Н.с/см, а сила сухого трения покоя йтрп(^п) = 200...980Н.

При исследовании устойчивости электрогидроприводов САР МТА принимался во внимание разргш силы сухого трения при =0,

т.е. мокду силами Ятр{- О) ■• ■ йгр(*0).

Анализировалось отрешение гидропривода при Ь оо к поло-

жению равновесия,' т.е. оценивались условия точечной устойчивости в целом.

Исследование проводилось при рассмотрении следующих условий:

- йтримеет континуум состояний равновесия

и отрицательную производную Ргр<0

при =0;

- все собственные значения матрицы системы дифференциальных уравнений электрогидропривода -уИн£?н имеют отрицательные вещественные части;

- передаточная функция линейной части системы дифференциальных уравнений не вырождена и не имеет чисто мнимых корней,№^(0)=0;

- существует такое <Ь0£ Ь О > что при - с*> <: си < +

Йе(П1ш4,$) ^о ( 7)

!уС!ц\\/л{Сш)

и в случае ¿0С>0 ~ //сИ о£ не является собственным числом матриц йуц и -уС/н

ЕыЗго установлено, что первые три условия всегда выполняются, а решение вопроса по четвертому условию зависит от видоизмененной частотной характеристики \AZpiS) , связанной с Щ. (¿и>) следующими равенствами

1?е к'п*ио) = /?<? Мп(кл)) , Ут \Мп(Ш) - СО От \А/л(1и,<) .

( 8 )

На основании исследования было получено обоснование устойчивости электрогидроприводов САР МТА, которое заключается в следующем: для того, чтобы выполнялось условие Л0£ > О необходимо, чтобы в плоскости \ь/л(и>) можно было выбрать прямую, ПрОХОДЯИОТО через начало координат, при этом чтобы частотная характеристика <-0) вся лежала строго справа от этой прямой.

Проведенное исследование позволило найти такие параметры злек-трогндропривода, при котором он устойчив даже при наличии значительной силы сухого трения.

13 седьмой главе-" Экспериментальные исследования МТАс электрогидравлическими и гидромеханическими САР глубины обработка почвы" представлены результаты испытаний пахотных агрегатов с тракторами Т-25А, МТЗ-80, T-I50K, K-70I, Т-4А и T-I50, оборудованных САР глубины обработки почвы. Исследованиями получено, что применение САР на колесных тракторах позволяет повысить производительность агрегата до 16% при экономии топлива до б кг/га в зависимости от класса трактора.

Глубина вспашки для систем силового регулирования является косвенным показателем, поэтому качество обработки почвы, полученное с помощью этих систем хуже, чем при высотном, копировальном и комбинированном способах управления орудием.

Испытания CAI3 с ШШ сигналов показали, что несмотря на некоторую сложность электронного блока, ШИМ сигнала может широко применяться при механизации и автоматизации сельскохозяйственного производства.

Результаты полевых испытаний МТА с трактором T-I50K, оборудованного САР с широтно-импульсной модуляцией сигнала при копировальном управлении представлены в таблице 2. Исследования проводились при различных коэффициентах усиления системы регулирования Кусц . Графики изменения средноквадратических отклонений орудия от установочной глубины вспашки и скорости движения трактора в функции , полученные в результате теоретических и экспериментальных исследований приведены на рис.7.

Некоторые результаты полевых испытаний МТА при копировальном и комбинированном регулировании глубины вспашки.

Выходные показатели

гулиро-вания мыи параметр . ГПйлл, кН <Э/)ЛЛ, кН Л ус, см СМ Опус, %

I. В - 41,8 5,1 22,5 1,98 8,9

2. Коп 40,9 4,9 23,7 1,82 7,7

3. -1' — 1,2 40,0 4,5 22,9 1,6 7,0

4. 1,4 40,2 4,6 23,0 1,63 7,1

5. В - 39,9 5,66 20,2 1,56 7,8

6. К Он =45л/мин 38,4 2,84 20,5 1,98 9,9

7. 40 38,15 3,13 20,4 1,92 9,6

8. 35 37,62 3,91 20,6 2,3 11,5

Анализ результатов показал, что при доверительной вероятности 0,9 доверительный интервал указанных параметров соответственно ра-

вен = ( 2,12 ± 0,043) м/с,

Ус

= ( 1,662 ± 0,068) см .

1Л

Изменения (ог„л и ¿Лл от коэффициента усиления САР

ПА

1.7 0

[см]

* V

/ + ¿ТА

^ ж?

Я.*

* | теоретические | экспериментальные

— XX —1

I и 1,4 Кцар/с1

Рис.7

Испытания гусеничного трактора Т-4А с электрогидравлической системой при комбинированном регулировании показали, что обеспечивается удовлетворительное качество вспашки, при этом производи-

тельность повышается на 8,5$, а погектарный расход снижается на %. Результаты испытаний представлены п таблице 2 и на рис,8, из которых видно, что характер теоретических и экспериментальных кривых аналогичен. Выход кривых за грашшу поля допуска - 2см происходит практически при одном и том же расходе, равном « 38мин.

Зависимости^,, и от расхода QH

Спектральные алотности процессов измене1ия тягового сопротивления орудия

3,5

2.5

О О

St 5 Sftv)

Z 0,4

1.5

[л/мин] О

МШ'пСАР

нгл с (АР

— X

— с <)( о с

а)

~ I

I

9 Ы[I/с]

б)

теоретические

экспериментальные

— расчетные — экспериментальные

Рис.8

Сравнение теоретических и экспериментальных исследований проводилось также по относительным отклонениям оценочных показателей основных выходных параметров: (Д-ср ,> Шелл и т.д. Среднее значение по всем параметрам hep = 2...13$, а максимальные значения по отдельным параметрам не превосходят 16... 185?.

Достоверность теоретических исследований дополнительно оцени- ; валась по критерию Романовского (Пирсона) дая минимальных средне-

квадратических отклонений глубины обработки почвы, по которому

IJp-Kpl к 3

где Кр гл'о-/

Л'/э - число опытов,

\

3

3

V _ 6~2/>л ЭК ,—

/лф -

2пл '

Результаты расчета показали, что полученные отклонения всегда меньше 3. Следовательно, математические модели МТА правильно описывают физические процессы, происходящие при вспашке с помощью САР.

В восьмой главе - "Реализация и перспективы исследований" приведен перечень опытных образцов, прошедших лабораторные и полевые испытания, которые б'ыли созданы на основе разработанных математических моделей и методов исследований. Он включает:

- электрогидравлическую систему автоматического регулирования глубины вспашки для трактора Т-150К;

- электрогидравлическую систему копировального регулирования, основанную на ШШ сигналов для МТА с трактором Т-150К;

- электрогидравлическую САР комбинированного регулирования для МТА о трактором Т-4А;

- магнитоанизотропный датчик тягового сопротивления, длинно-базовый индуктивный датчик копировального регулирования и высокодинамичный датчик расхода с электрическим выходом.

Кроме этого в реализацию исследований можно включить техническую документацию, переданную в производство НПО "Сельхозыашавто матика" на изготовление высокодинамичных электромеханических преобразователей и гидроусилителей исполнительных элементов, устройст: представляющих базовую основу механизации и автоматизации сельскохозяйственного производства.

На основании проведенных исследований и обоснования целесообразности применения более совершенных механизмов сделаны следующие предложения по улучшению' качества обработки почвы.

1. Разработать дополнительные корректирующие цепи и контуры регулирования, которые позволили бы повысить быстродействие, снизить влияние колебаний трактора на орудие и улучшить качество технологического процесса. Необходимо также уменьшить влияние гистерезиса и люфта при передаче управляицих сигналов.

2. Дальнейшее совершенствование МТА целесообразно осуществлять на основе комбинированных алентрогидравлических САР, которые позволяют обеспечить удобство компановки, простоту передачи и преобразования сигналов, легкость регулирования параметров и изменения их в нужных пределах. Учитывая специфические особенности сельскохозяйственного производства на основе елекгрогидропривода возможно создание простых и удобных в эксплуатации адаптивных систем, настроенных на получение оптимальных параметров.

3. Необходимо продолжение работ по совершенствованию и созданию орудий, приспособленных дая агрегатирования о тракторами, оснащенными САР.

4. Исследованиями установлено, что САР, не всегда выполняя требования агротехники по качеству вспашки, обеспечивает повышение производительности и уменьшение погектарного расхода горючего. Также известно, что колебания орудия по глубине оказывают влияние на .урожайность. В связи с этим целесообразно дополнительное проведение работ, которые позволили бы согласовать агротехнические требования, потери урожая и технико-экономическую эффективность»

5. Испытания пахотных агрегатов с гусеничными тракторами, оснащенными САР, показали, что они обеспечивают экономичность работы при удовлетворительном качестве вспашки. Поэтому необходимо' соз' дание САР, приспособленных для работы на гусеничных тракторах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТА ИССЛВДОВАНШ

• В диссертации обобщены, систематизированы результаты исследований и проведено воеотороннее изучение факторов, определяющих технический уровень САР режимов работы машинно-тракторных агрегатов о колесными и гусеничными тракторами. Полученные материалы позволяют попользовать их при решении как общих научных вопросов, связанных с системами управления сельскохозяйственных машин, так и конкретных задач по механизации и автоматизации сельскохозяйственного производства на основе пахотных и универсально-пропашных тракторов.

При разработке научно-методической части исследования получены следующие новые результаты.

1. Разработан комплексный метод изучения САР глубины обработ ки почвы как сложного изделия, объединявшего трактор - объемный гидро-и элект^ЙЙ^вод - орудие - почву - датчики - согласующие и усилительные элементы, которые позволяют всесторонне исследовать внутренние и внешние связи, возмущения и их взаимовлияние.

2. Обоснован итеррациональный подход к исследованию пахотных

I

агрегатов с системами автоматического регулирования глубины обработки почвы, который базируется на сочетании собственных и вынужденных перемещений. Он включает исследование следующих процессов:

- собственных колебаний;

- вынужденных колебаний при различных соотношениях спектра частот автоколебаний и случайных движений;

- одночастотных колебаний;

- многочастотных процессов с разными выходными уровнями собственных колебаний и внешних возмущений.

• 3. Установлено, что агротехнические требования по глубине обеспечиваются только при определенной структуре САР с ограни-

ченнпм диапазоном изменения параметров и внешних возмущений, результатом взаимодействия всех связей является смещение орудия от установочного уровня, оказывающее отрицательное влияние на качество технологического процесса.

4. Разработаны методы расчета и проектирования высокодинамичных и малогабаритных электромеханических преобразователей и гидроусилителей электрогидроприводов САР МТА.

5. Разработан структурный анализ исследования электрогидроприводов на основании математической модели, учитывающей разрывные функции нагрузочной характеристики и ойлы сухого трения, являющимися специфическими для гидроприводов и оказывающими существенное влияние на устойчивость САР МТА.

Новые результаты, полученные в теоретической части исследования.

1. Определены закономерности, возникающие при функционировании МТА в процессе взаимодействия собственных и вынужденных колебаний и параметрические ограничения на САР по агротехническому и тягово-динамическому критериям.

2. Разработаны методы теоретических и экспериментальных исследований динамики МТА с гидромеханическими и электрогидравлическими системами управления; обоснована целесообразность использования влектрогидравлических средств автоматизации при регулировании глубины обработки почвы, а также доказана эффективность применения САР на гусеничных тракторах.

3. Разработана математическая модель многофункциональной электрогидравлической системы автоматического регулирования рулевого управления интегрального трактора, на основании исследовали которой получены условия обеспечения требуемой точности и устойчивости.

4, Обоснован наиболее эффективный закон согласования разных контуров управления при комбинированном регулировании положения орудия, который позволяет получить технико-экономический эффект при удовлетворительном качестве вспашки, заключавшийся в нелинейном сложении силовой и дополнительной систем регулирования.

5". Обоонована допустимость использования широтно-импульсной модуляции сигналов для обеспечения пропорционального закона управления в электрогидравлических САР тракторов.

Анализируя полученные результаты, можно заключить, что в диссертации экспериментально и теоретически обоснован комплекс новых научных положений, относящихся к динамике МТА при механизации и автоматизации технологических процессов на основе гидро- и электрогидроприводов .

Новизна разработанных в диссертации научных положений обусловлена в комплексном рассмотрении внутренних и внешних связей при функционировании МТА с гидромеханическими электрогвдравличес-кими САР. Такой подход позволил учесть их специфические особенности, динамику, взаимовлияние элементов, преимущества комбинированных САР По сравнению,о однопараметрическими и найти допустимые условна для удовлетворительной работы МТА при выполнении задашшх агротребований и получения технико-экономической эффективности.

Таким образом, на основании выполненных исследований осуществлено решение научной проблемы, имеюцей важное народно-хозяйственное значение в механизации сельскохозяйственного производства и автоматизации технологических процессов и производств ( по отрасли сельскохозяйственное производство), базирующееся на широком использовании наиболее перспективных исполнительных элементов, выполненных на основе гидро- и электрогидроприводов.

Основные научные результаты, опубликованные в следующих работах автора:

1. Устойчивость систем автоматического регулирования глубины обработки почвы. - Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1977, '5 6, с.31-04.

2. Влияние системы силового регулирования на качество вспашки. - Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1978, 3, с.20-24.

3. Исследование устойчивости гидропривода силового регулирования. - Сб.науч.тр.МКИСП, 1975, вып.2,ч.1,т.ХП,с.68-71.

4. 0 возможности использования магнитострикционных датчиков тягового сопротивления в системе автоматического регулирования глубины пахоты. - Тракторы и сельхозмашины, 1979, В 9,с.17-19 (соавторы: Лепешкин A.B.t Ащеульников Е.К,, Новаковский А.Р., Клейман Г,]<1.).

5. Электрогидразличепкий регулятор навесных систем тракторов. - В ки.:Гидропривод и автоматика в тракторостроении! Реферативный сборник. М.,1980, вып.6, с.21-25 ( соавторы: Лепошкин A.B..Новаковский А. Р.),

6. Исследование статических характеристик универсального регулятора нагрузок системы автоматического регулирования навесных устройств тракторов. - Сб.науч.тр.МШСП, 1973,т.X,вып.2, ч.1, с.141-147.

7. Уравнение движешм универсального регулятора нагрузок. -Сб.науч.тр.МШСП, 1973,т.X,вып.2,чЛ,с.148-153. .

8. Абсолютная устойчивость гидропривода с нелинейной скоростной характеристикой и люфтом в обратной связи, нагруженного через нежесткую кинематическую связь. - Сб.науч.тр.МИК(Ш,1972, с.78-86.

9. Исследование устойчивости гидропривода с обратной связью по усилию. В кн.-.Гидропривод и гидроавтоматика: материалы ХШ Всесоюзного совещания по гидравлической автоматике. Калуга, 1974,

с.65-57 (соавтор: Любимов Б.А.).

10, Динамика электрогидравлического привода силового регулирования пахотного агрегата. - Тр.ЛСХИ: Автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и их технологических процессов, 1976,т.315, с.43-48 (соавторы:Громбчевский А.А., Елпсеенко И.Н., Теплинский И.8.).

11, Устойчивость комбинированной системы регулирования пахотного агрегата. - Тр.ЛОХИ: Автоматизация мобильных сельскохозяйственных агрегатов и их систем управления, 1977,т.334,с.45-47 (соавтор: ЕЛисеенко И.П.).

12. Статические характеристики гидравлического привода силового регулирования. - Сб.науч.тр.МИИСП, 1973,вып.2,чЛ,т.IX,

с.209-215 ( соавтор: Луценко Е.В.).

13. Исследование динамических характеристик систем силового регулирования глубины пахоты. - Сб.науч.тр.МИИСП, 1973,вып.2, ч.1,т.1Х, с.216-222 (соавтор: Луценко Е.В.).

14, Влияние конструктивных параметров на качественные показатели чувствительности системы силового регулирования. В кн.: Тез.докл. на отраслевом семинаре: Состояние и перспективы дальнейшего развития гид^ропрквода в тракторах и сельскохозяйственных машинах. Кировоград, 1973,с.21-23 (соавторы:Любимов Б.А..Иванов В.А.).

15. Электрогидравлическая следящая система автоматического регулирования глубины обработки почвы для тракторов класса Зт.-- В кн.: Тез.докл. на Всесоюз.науч.-техн.конф. Развитие гидрофи-кации тракторов и сельскохозяйственных машин. Винница,1975,с.36--37 (соавторы: Любимов Б.А., Иванов В.А., Абрамов В.А.).

'16..Об абсолютной устойчивости следящего гидропривода сельскохозяйственных машин. - Докл.МИИСП,1971,вып.1,т.УШ,с.67-75.

17» Влияние неровностей поверхности поля на качественные показатели МТА. - Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1984, # 3,с,50-53.

18.Математическое описание систем силового регулирования навесных орудии. - Сб.науч.тр.МШЮП, 1973,вып.2,ч.1,т.1Х,о.202-208 (соавтор: Луценко Е.В.).

19. Исследование гидропривода силового регулирования для тракторов класса Зт. на пахото. - Сб.науч.тр.ШИСП, 1973, вып.2,ч.1,т.Х,с.159-163 (соавторы: Луценко Е.В., Ловкие 8.В., Любимов Б.А., Иванов В.А.).

20. Повышение эффективности САР глубины пахоты. - Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1979, й 4, с.33-35.

21. Тензометрический расходомер. - Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1974, № 3,0.68-59 (соавтор: Ловкие З.В.).

22. А.с.СССР М536080. Электрогидравлический усилитель.Б,И. Jf 2,1390. (соавторы¡Козлов В.А. .Чаноиси ИЛЛ. «Скойбеда А.Т.).

23. А.с.СССР И294302» Электрогидравлическая система автоматического регулирования тяговой загрузки трактора. Б.И,.1 S9, 1987 (соавторы: Новаковский А.Р., Лепешкин A.B.» Макарихин В.Г.).

24. А.с.СССР Й855259. Стенд для исследования гидронавесных систем тракторов. Б.И. 30,1981 (соавторы¡Некрасов Б,Б.,Лепешкин А.,3.).

25. А.с.СССР №933014. Электрогидравлический привод для управления навесными орудиями тракторов. Б.И. №21,1982 (соавторы: Лепешкин A.B., Новаковский А.Р., Макарихин В.Г.).

26. А.с.СССР ¡Ь 852205. Силоизмерйтельная тяга механизма навески трактора. Б.И. .№29,1981 (соавторы: Новаковский А.Р., Лепешкин A.B.).

27.А.с.СССР № 1094079. Электрокинетический преобразователь. Б.И./М9, 1984 (соавторы¡Козлов A.B., Алиев М.Г., Жеглов В.И.).

4U

28. А,с.СССР Щ191962, Устройство для преобразования электрического сигнала в линейное перемещение. Б.И.Л' 42,1985,(соавторы: Козлов В.А., Алиев М.Г., Шолк Д.С.).

29. А.с.СССР й 1396383. Способ изготовления электрокинети-чеокого преобразователя, 1988 ( соавторы: Козлов В.А., Алиев М.Г., Муфтеев).

30. А.с.СССР й 1393939, Электрогидравлический усилитель. Б.И. ü 17, 1988 (соавторы: Козлов В.А., Жеглов В.М., Энгельсберг В.).

31.A.c.СССР № III6230. Электрогидравлический усилитель. Б.И. К 36, 1984 (соавторы: Козлов В.А., Алиев М.Г.).

32. А.с,СССР й I37I544. Электрогидравлическая автоматическая система копировального регулирования глубины вспашки. Б.И. № 5, 1988 (соавторы: Алиев М.Г., Соколов А.Н., Клейман В.В., Скрыпник И.А.).

33. А.с.СССР ü 1580055. Устройство для преобразования электрических оигналов в перемещение. Б.И. ü 27,1990 (соавторы: Козлов В.А., Чанонси И.М., Тайво Д.О.).

34. A.c.СССР ü I6222I3. Система рулевого управления транс-лортного средства. Е^И. jf 3, I9SI (соавторы: Мамундзисуа П., Морковников Л.Г.).