автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эксплуатационных свойств сельскохозяйственных тракторов на основе применения дифференциально-блокированного привода ведущих колес

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

МЕЛЬНИКОВ Дмитрий Иванович

УДК 629.113.2

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-БЛОКИРОВАННОГО ПРИВОДА ВЕДУЩИХ КОЛЁС

Специальности: 05.20.01 -05.05.03 -

Механизация сельскохозяйственного производства

Автомобили и тракторы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

С.-Петербург-Пушкин 1992

Работа выполнена в Полтавском ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственном институте

Официальные оппоненты: д.т.н., профессор Г.М.КУТЬКОВ

д.т.н., профессор В.С.ЛУНИНСКИЙ д.т.н., профессор А.Т.СКОБЕВДА

Ведущее предприятие - Украинский научно-исследовательский

институт механизации и электрификации сельского хозяйства (УНИИМЭСХ)

29 г-н-тлТря

Защита диссертации состоится " н Апреля 1992 г.

в 14 часов 30 минут на заседании специализированного Совета Д 120.37.04 в Санкт-Петербургском государственном аграрном •университете по адресу: С.-Петербург-^шкин, Ленинградское тоссе, д.2, ауд. 2729

Автореферат разослан "_ " -марта 1992 г.

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

Учёный секретарь /2- ^^^

специализированного совета с^^о"^ А.В.СОМИНИЧ

_ " ~ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Сельское хозяйство нашей страны располагает огромным машинно-тракторным парком, в составе которого около 2,8 млн. тракторов с суммарной мощностью двигателей 173,6 млн. кВт (средняя мощность тракторного двигателя составляет 62 кВт), более 1,9 млн. грузовых автомобилей с общей грузоподъёмностью около 8,6 млн.т (средняя грузоподъемность автомобиля в сельском хозяйстве равна 4,5 т) и много другой сельскохозяйственной техники.

Однако поставляемая селу техника пока ещё не удовлетворяет сельского труженика по многим важнейшим параметрам, в первую очередь, по ассортименту, надёжности в эксплуатации, соответствию мировому научно-технологическому уровню,необоснованной дороговизне поставки и эксплуатации.

Характерным примером универсализации сельскохозяйственной техники являются работы по повышении тягово-сцепных свойств-и проходимости сельскохозяйственных колёсных транто-ров. Речь идёт о расширении производственных возможностей этих тракторов и повышении их годовой занятости.

Одним из важных направлений в улучшении тягово-сцепных свойств и проходимости колёсных тракторов является применение дифференциально-блонироваиного привода (ДЕЛ) ведущих колёс. Влияние же ДБП на эксплуатационные свойства колёсных тракторов и автомобилей по данным проведённых в СССР и за рубежом исследований весьма противоречиво. Улучшая тягово-сцепные свойства и проходимость в условиях ограйиченного сцепления колёсных движителей, ДБП несколько усложняет поворачиваемость и маневренность колёсных машин, приводит к дополнительным энергозатратам на их повороты и на управление в целом.

Проблема исследования ДБП колёсных мобильных машин состоит в получении данных о реальных эксплуатационных свойствах таких машин, о влиянии параметров ДБП на эти свойства, а также разработка методов обоснования и расчёта дифференциалов нормированного трения (ДНГ) и в целом дифференциально-блокированного привода колёсных тракторов разных колёсных схем.

Применение ДБП на колёсных тракторах позволит эффективнее использовать массу трактора для сцепления и тяги,повысить

его производительность и экономичность, расширить возможности создания высокоэффективной малогабаритной техники,которая крайне необходима зарождающееся фермерству в условиях новых производственно-экономических отношений в сельском хозяйстве нашей страны.

Цель исследования состоит в обосновании параметров дифференциалов нормированного трения и дифференциально-блокированных приводов для конкретных типов и тяговых классов колёсных тракторов на основании тщательного изучения условий эксплуатации сельскохозяйственных колёсных тракторов и экспериментальных исследований действительной эффективности работы таких тракторов с ДБП в реальных эксплуатационных условиях.

Для решения поставленных задач было необходимо:

- накопить экспериментальный материал о фактических' эксплуатационных свойствах колёсного трактора с блокирующимся дифференциалом при работе в агрегате с разнообразными сельскохозяйственными машинами-орудиями;

- проанализировать общую теорию дифференциалов и на её основе разработать некоторые вопросы теории ДНГ и,в частности, теорию их транзитных свойств;

- разработать методику определения реакций опорной поверхности на каждое из опорных колёс трактора с ДБП в функции от конструктивных и эксплуатационных факторов, режима движения и уровня блокирования дифференциалов;

- экспериментально исследовать влияние параметров ДБП на распределение момента по ведущим колёсам и управляемость колёсного трактора* а также на работу колёсных движителей и управляемых колёс на пневматиках;

- дать энергетическую оценну управляемости колёсного трактора с ДБП;

- обосновать теорию и расчёт ДБП для колёсных тракторов типов 4К2, 4К4, 6Кб, 8К8.

Научная новизна выполненных исследований состоит в следующем:

- экспериментально исследовано и теоретически подтверждено многостороннее влияние параметров дифференциально-блокированного привода колёсного трактора на его тягою-сцепные свойства и управляемость, в результате чего получены исходные материалы для проектирования ДЕЛ колёсных сельскохозлйствен-4

ных тракторов разных тяговых классов и колёсных схем;

- теоретически и экспериментально выявлены закономерности взаимодействия управляемого колеса с опорной поверхностью в режимах действия отклоняющего момента, блокировки межколёсного дифференциала, движения по дуговым траекториям;

- разработана методика аналитического определения реакций опорной поверхности на отдельныэ колёса трактора при его прямолинейном движении на подаём (под уклон),с поперечным наклоном, при движении по круговым траекториям -с учётом уровней блокирования межколёсных дифференциалов;

- предложена обоснованная классификационная характеристика дифференциалов нормированного трения и создана теория их транзитных свойств;

- составлена математическая модель и обоснован алгоритм распределения ведущего момента при дифференциально-блокированном приводе ведущих колёс трактора 4К4;

- предложен метод расчёта поеорачиваэиости колёсного трактора с учётом его конструктивных особенностей и эксплуатационных условий;

- впервые получены экспериментальные данные по энергетической оценке управляемости колёсного трактора с блокирующимся дифференциалом, которые являются основой оптимизации параметров ДБП и рулевого управления;

- разработаны теория.и расчёт ДЕЛ для тракторов применяемых и перспективных колёсных схем: 4К2, 4К4 'и 6К4, 6К6,

екв;

- по разработанной методике с помощью предложенных алгоритмов выполнены на ЭВМ расчёты параметров масс и дифференциально-блокированного привода для всех отечественных колёсных тракторов.

Практическая ценность и реализация выполненных исследований. Основная часть экспериментальных и теоретических исследований выполнялась в содружестве с МТЗ на основе хоз-. договоров с 1968 г. с цельи обоснования параметров и конструктивной доработки автоматической блокировки дифференциала (АВД) для тракторов МТЗ-ЙО и МГЗ-в2.

Исследования нагрузок полуосей и вала муфты сцепления с последующим их спектральным анализом явились основой для

выбора уровня блокирования дифференциала и обоснования рабочих пераметров АБД тракторов МТЗ-80 и МТЗ-100,

Исследования влияния АЕД на управляемость, маневренность и энергоемкость управления трактором послужили основанием для оптимизации уровня блокирования межколёсного дифференциала на тракторах МТЗ,

По результатам исследования быстродействия АБД в экспериментах "переставка" (быстрая смена трактором полосы движения) было обосновано быстродействие выключения АБД с 0,2 ^ и внедрено заводом путам совершенствования гидропривода и изменения рабочего давления масла,

Данные производственных испытаний трактора на частоту срабатывания АВД при выполнении характерных для трактора -1?ГЗ-80 сельскохозяйственных операций на разных почвенно-до-рожных фонах и режимах движения явились основой расчёта узлов АБД на надёжность, износоустойчивость и рабочий ресурс.

Для обоснования упругих и прочностных характеристик диафрагм блокирующего фрикциона АЕД послужили исследования рабочего процесса блокирования и разблокирования межколёсного дифференциала трактора №3-80,

Решением Совета конструкторской секции НТО КЗ признано, что разработанные теоретические положения позволяют оптимизировать массу разных типов колёсных тракторов,распределение массы по осям, использование маневренного балласта, Езаимэаавнсимые уровни блокирования дифференциалов разного назначения и разных рангов.

Разработанная методика определения реакций опорной по-• верхности на к а к д о с иа колёс трактора 4К2 с учётом свойств ДШ моие* и должна эаменить аналогичную методику определения реакций на оси спаренных колёс трактора, Общепринятую сейчас в теории трактора, так кай по-■ следняя не учитывает влияний параметров ДБП на тягово-сцепные и другие эксплуатационные свойства современных колёсных трак' торов,

Расчё* параметров масс и ДШ для всех отечественных колёсных тракторов На основе предложенных Теорий ДНГ и ДБП показал обоснованность этих теорий И возможность их практического использования при конструировании трансмиссий колёсных тракторов.

б

Совет конструкторской секции НТО МТЗ рекомендовал результаты и выводы диссертации для внедрения ь КБ по колёсным сельскохозяйственным тракторам, а также в научно-исследовательских, проектных и машиноиспытательных организациях по механизации сельского хозяйства.

Результатом экспериментальных и теоретических исследований были изобретения "Устройство блокировки ммкэяёсного дифференциала колёсных транспортных средств" (A.c. 498Ibö) и "Система выключения блокировки дифференциала транспортного средства" (A.c. 500066).

Апробация полученных результатов и научной ценности работы велась путём ежегодных научных докладов, составления научных отчётов по выполненным исследованиям, публикации научных статей, издания "Информаций" для научных учреждений и производственных предприятий через Украинский научно-исследовательский институт научно-технической информации и технико-экономических исследований (УкрНИИНГИ) Госплана УССР,использования материалов выполненных исследований в книгах автора по современным тракторам / 24, 29 /.

С докладами по результатам теоретических и экспериментальных исследований были выступления автора в Полтавском СХИ - более 20 (1967...1991 г.г.), в МИИСП (г.Москва - 1977 и 1990 г.г.), в ХРЮСХ (г.Харьков - 1985 и 1990 г.г.), ß Чувашском СХИ (г.Чебоксары - I9Ö3 г.), в БИМСХ (г.Минск -1987 г.), в Украинской сельскохозяйственной акадегяш (г.Киев - I9B3 и 1990 г.г.), в УНИИМЭСХ (Киевская обл,- 1990 г.), а • также на Советах конструкторских секций МТЗ (9 докладов -1968... 1987 г.г.) и ХТЗ (г.Харьков - 1985 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 32 статьях, двух брошюрах, книгах автора по тракторам, описаниях изобретений к авторским свидетельствам.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 13 глав, выводов по главам, общих выводов и рекомендаций и списка литературы по исследуемой проблеме.

Основное содержание диссертации изложено на ЗС6 стр., в состав которых входит 84 рисунка и 37 таблиц.

Список литературы на 39 стр. включает 363 наименования,' в том. числе 43 - на иностранных языках.

На защиту выносятся:

- результаты вкспериыентального исследования тягово--сцапных свойств колёсных тракторов 4К2 и 4К4 в ДБП и силового воздействия рабочих машин-орудий на такие тракторы в процессе выполнения производственных операций;

- общие вопросы теории и теория транзитных свойств дифференциалов нормированного трзния;

- методика аналитического определения реакций опорной поверхности на каждое колесо трактора в отдельности (управляемых - в режимах ведущего и ведомого колёс - движителей)

с учётом уровней блокирования дифференциалов в дифференциально-блокированном приводе)

- результаты теоретических и вкспериментальных исследований работы управляемого Колеса, управляемости колёсного трактора и работы колёсных движителей на пневматиках в условиях дифференциально-блокированного силового привода;

- методы и результаты энергетической оценки управляемости колёсного трактора с ДБП;

- теория и расчёт дифференциально-блокированного привода колёсных тракторов о количеством ведущих осей от I до 4;

- обоснование параметров масс и дифференциально-блокированного привода для существующих отечественных и для перспективных. трёх- и Четырёхосных колёсных тракторов«

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

¡Введение - посвящено общей характеристике уровня механизации сельского хозяйства н роли колёсных тракторов в развитии сельскохобяйстьенного производства в условиях внедрения новых пройэводственно-вкономичесних отношений.

Фундаментальный Вклад в развитие теории трактора и ьте-чественного тракторостроения внесли научные коллективы НАТИ и ВИМ, тракторные заводы - МТЗ» Х$3» ВТЭ и др., а такжё веду-' щие учёные нашей страны в области теории трактора и его эксплуатационных свойств - В.Н.БоятиНский» В.И.Анохин,Д.А.Чудаков «М.С.Горбунов, В.В.Гуськов, В.В.КацыГИН, И.Й.Ксёневич, Г.М.КутьКов, А.Т.СкоЙбеда, А.А.СщиН И др.

Гдаеа 1 посвящена анализу применения дифференциально --блокированного привода ведущих колёс на мобильных машинах и •обоснование Проблемы исследования / I, 2,/.

е

Эффективность дифференциально-блокированного привода идущих колёс была экспериментально подтверждена тяговыми испытаниями трактора МГЗ-4К2 на стерне, поле под посев, асфальте и в процессе вспашки стерневого поля с поперечным наклоном у} = 12°20 .

Блокирование межколёсного дифференциала, например, при пахоте стерневого поля трактором 4К2 дало следующие конкретные результаты / 23 /:

- буксование снижается с 0,34 до 0,10;

- действительная скорость повышается с 1,36 до 1,75м/с (на2В,75£);

- тяговая мощность увеличивается с 1В,4 до 26,2 кВт (на 42,4%);

■ - максимальная тяга возросла с 16 до 1Ь кН (на 12,5%) при снижении буксования с 0,395 до 0,20 (на 49,4%);

- тяговый КПД возрос при Р^. = 14 кН от 0,54 до 0,60 (на 11%).

Практика применения межколёсного дифференциала на колёсных машинах показала, что создание дифференциального механизма, полностью удовлетворяющего всем требованиям к пртводу ведущих колёс является весьма сложной технической задачей.

Периодическое превращение одного из основных свойств простого дифференциала (возможность одновременного вращения ■ соосных ведущих колёс с разными частотами при подводе к коле-.' сам мощности)1 в свою противоположность (.т.е. невозможность одновременного вращения ведущих колёс одной оси с разными частотами) в соответствии с условиями сцепления частично решалось путём применения так называемых самоблокирующихся дифференциалов и дифференциалов с автоматической блокировкой.

Большинство конструкций самобяокирующихся дифференциалов работает на принципе муфты свободного хода, однако такой прин-. цип является полумерой.

Самоблокирующийся межколёсный дифференциал, несколько улучшая тягово-сцепные свойства колёсной машины, затрудняет её поворот, а следовательно, и управляемость.

Наиболее кардинальным решением вопроса улучшения эксплуатационных свойств простого дифференциала является автоматизация управления его блокировкой.

Автоматические системы' управления блокировкой дифференциала позволяют создать дифференциальный механизи, наиболее 0

удовлетворяющий требованиям к приводу ведущих колёс.Однако, такой механизм уже будет состоять как из простого дифференциала, так и механизма его блокировки и автоматической системы управления блокировкой (например, с микропроцессорами).

Несмотря на наличие многочисленных исследований дифференциалов автомобилей и колёсных тракторов, вопросы реальной эффективности применения блокирования привода ведущих колёс на колёсных сельскохозяйственных тракторах до сих пор не исследованы в комплексном плане, то есть во взаимосвязи тяго-во-сцепных свойств и управляемости.

ПРС1Е1Ш ИССЛВДОВЛШЯ заключается в реальной оценке эффективности применения дифференциально-блокированного привода ведущих колёс сельскохозяйственных тракторов как метода •повышения их тягово-сцепных свойств и проходимости, а также в обосновании основных эксплуатационных и конструктивных параметров механизма блокировки дифференциала и автоматической системы управления блокировкой дифференциала при систем-■ н о м подходе к оценке технико-эксплуатационных свойств колёсного трактора.

Результаты экспериментальных исследований работы колёсных тракторов в агрегатах с сельскохозяйственными машинами-орудиями представлены в главе П / 23, 29 /.

Экспериментальные исследования работы колёсного трактора МТЗ 4К2 илЛ, 4 в агрегате с машинами-орудиями показывают:

- силовое воздействие рабочей машины-орудия на трактор заключается в перераспределении весовой нагрузки по осям и по отдельным колёсам под воздействием Р^; в создании Мот, которой увеличивает нагрузку управляемых и в небольшой мере ведущих колёс боковыми силами Р^;

- блокировка межколёсного дифференциала определённо повышает тяговые свойства и снижает буксование трактора,создаёт стабилизирующий момент Мст, который частично уравновешивает отклоняющий Момент Мот от рабочих машн-орудий;

- диапазон углов поворота управляемых колёс для уравновешивания Мот (1,12..,4;8°) находится ниже Предельных значений угла автоматической разблокировки межколёсного дифференциала (<Л = 6°).

Экспериментальные исследования трактора Т-150К при работе в агрегате с орудиями почвозащитной системы КПГ-250 и ОПТ-3-5 10

выявили:

» - неоптимальность конструктивного распределения массы по ¿зспм трактора, вселдствие чего при номинальной тяге трактора (около 30 кН) тяговая нагрузка задних ведущих колёс составляет всего 0,60...О,68 от чяги передних ведущих колёс;

- отклоняющий момент от КПГ-250 так перераспределяет весовую нагрузку на правые и левые колёса, что тяговая наг- , рузка правых ведущих колёс становится на 7...10% меньше аналогичной нагрузки левых колёс.

Исследование работы управляемого колеса с пневматической шиной и реакций опорной поверхности на все колёса трактора 4К2 с ДБП (глава Ш) было предпринято с целью обоснования методики аналитического расчёта тягово-сцепньтх свойств и управляемости колёсного трактора с дифференциально-блокированным приводом ведущих колёс.

Аналитические исследования реакций опорной поверхности на управляемое колесо позволило получить формулы, которые дают возможность рассчитывать эксплуатационные свойства управляемых колёс в ведомом и ведущем режимах, при частичном и полном использовании сцепления, а также при разных уровнях сопротивления повороту колёсной мобильной машины.

Так, например, для работы ведомого управляемого колеса при полком использовании сцепления расчёт основных реакций опорной поверхности рекомендуется проводить по формуле / 15, 14, 16 /.

5 в й 2 и (2 Сои- 1) Сои + ^ 5с Л «А 3 (I) Ц = ¡>Сои + 2{(&п2<к (2)

где Р^ - сила сопротивления качению; ^ - боковая сила;

£ - нормальная реакция на колесо; / и / - коэффициенты соответственно сопротивления качению и сцепления; <А -угол установки колеса к вектору скорости движения.

Для экспериментального исследования реакций опорной поверхности на управляемое колесо спроектирована, изготовлена и испытана специальная динатмметрическая тележка / 3 /.которая позволяет одновременно регистрировать: боковые к танген-

. II

циальнке реакции, угол установки колеса к вектору скорости, момент закрутки шкворня при разных углах установки колеса, весовую нагрузку на колесо.

На рис Л представлены экспериментальные функциональные зависимости Рб , V ) и Р^ {Ж , У); полученные с помощью динамометрической тележки на стерне с = 4,55 кН.

Эксперименты на динамометрической тележке подтвердили основные закономерности изменения реакций опорной поверхности на одиночное колесо, работающее в режиме управляемого.полученные в результате аналитического исследования.

Динамометрическая теленка позволила экспериментально определить коэффициенты оцепления колеса с пневматической шиной в боковом направлении и сопротивления качению^ в режиме поворота с учётом конструктивных и эксплуатационных факторов.

Максимальные значения коэффициентов Уу й у* для режима поворота даны в табл.1. л

Таблица I

Опорная поверхность 1л та х

0,696 0,127

Грунтовая дорога . » . , 0,636 0,1Ь9 '

0,691 0,193

0,614 0,19Ь

Были исследованы также и реакции опорной поверхности на ведущие управляемые колёса / 17 /, что позволило устано-

• вить влияние дифференциально-блокированного привода на управляемость трактора.

Аналитическое исследование реакций опорной поверхности на колёса трактора 4К2 с ДБП позволило разработать математи-

• ческие модели для исследования 12 реакций при наиболее вероятных условиях движения с учётом деформации шин, момента трения з дифференциале и шарнирного присоединения оси управляемых колёс к остову.

• Разработанная методика аналитического определения реак-; ций опорной поверхности на колёса трактора проверена экспе-

02 G' Vj czçzJ

Fiîq. I. Экспоp>¡ггантаяьныз функциональные эааиоимоотн p5 (of.Y) ti РД«,Т) , пол?чзнныз о помоцыа дипамомзтрнчзйкой тслвтгая на отернэ о " 4,55 гИ

13

риментами на математических моделях колёсного трактора кл, 1,4 массой 3200 кг, Полученные результаты полностью согласуются с данными многочисленных натурных оксперимен-тов как по тенденциям функциональных связей, так и по количественным показателям.

При прямолинейном движении трактора на подъем увеличение момента трения МТр приводит к интенсивному перераспределению реакций на управляемые колёса. Догружается управляемое колесо, расположенное по диагонали с ведущим колесом* имеющим лучшие условия сцепления.

Перераспределение нормальных и поперечных реакций на . ведущие колёса при этом весьма незначительное.

Момент трения МТр дифференциала практические не влияет ■на суммарную величину продольных реакций опорной поверхности на ведущие колёса и на сумму сил сопротивле-

ния качению управляемых колёс Р/„в)»

Прямолинейное движение колёсного трактора с поперечным наклоном вызывает наибольшее перераспределение нормальной нагрузки на ведущие колёса. Перераспределение нормальной нагрузки на управляемые колёса - сравнительно умеренное, что объясняется положительным влиянием М^ дифференциала,который способствует увеличению момента на нижнем ведущем колесе и уменьшению - на верхнем.

Повышение момента трения М^ дифференциала при работе трактора с поперечным наклоном приводит к выравниванию нормальных и поперечных реакций на верхнее и нежнее управляемые колёса,что весьма Положительно сказывается на управляемости и устойчивости Колёсного трактора.

С увеличением момента трения МТр дифференциала в условиях работы трактора с поперечным наклоном повышается суммарная величина толкающих реакций ведущих колёс и не изменяется суммарное значение сил сопротивления качению управляемых колёс.

При повороте колёсного трактора с блокирующимся дифференциалом на горизонтальной поверхности увеличение момента трения МТр вызывает интенсивное перераспределение нормальной нагрузки на управляемые колёса и, наоборот, способствует бы-равниванию нормальной Нагрузки на ведущие колёса. Такое действие момента трения МТр положительно влияет на поперечную устойчивость трактора при повороте, однако перегружает забе-14

гающее управляемое колесо нормальной нагрузкой и боковой

рдкакцней.

Увеличение реализуемого момента трения МТр повышает толкаюпую реакцию отстающего ведущего колеса и снижает аналогичную реакцию забегающего ведущего колеса. При этом забегающее ведущее колесо может последовательно переходить из ведущего режима в нейтральный или даже тормозящий, который 1Г вызывает циркуляцию мощности.

В результате неблагоприяного распределения момента по ведущим колёсам момент трения МТр дифференциала затрудняет поворот трактора.

Вопросы теории дифференциалов нормированного трения рассматриваются в главе 1У.

Дифференциалы с расчётным уровнем блокирования предложено называть дифференциалами нормированного трения (ДНТ) и классифицировать их по месту расположения блокирующих фрикционов (ЕФ). ДНГ-1 - дифференциал, у которого ЕФ расположен Между шестернями выходных звеньев (валов). ДНГ-П - расположение двух Ю здесь: между шестерной одного выходного звена и корпусом (Ш|), между шестерней второго выходного эвена и корпусом (Ш2). ДНГ-Ш - блокирующие фрикционы (их количество равно количеству сателлитов в дифференциале) расположены между сателлитами и корпусом дифференциала,

Кинематические свойства ДНГ не отличаются от аналогичных свойств простых дифференциалов планетарного типа и списываются зависимостями, базирующимися на известном уравнении Виллиса:

- для дифференциала с противоположными направлениями вращения выходных звеньев (конический дифференциал и цилиндрический дифференциал с парными сателлитами) -

- для дифференциала с одинаковым направлением вращения выходных звеньев (цилиндрический дифференциал с непарными сателлитами) -

или

(3)

ел) ^ -

5 о) г - слЛ^.

или

= (4)

где о)< иу)^- частота вращения выходных ввеньев I и 2; ц)- частота вращения коробки дифференциала; - передаточное число дифференциала.

Уравнения Ерандербергера, характеризуемое динамические свойства дифференциалов планетарного типа, не могут быть применены к ДНГ, так как не учитывая? влияние £Й на распределение силового потока по выходным звеньям.

Основываясь на теории силового потока А.С.Антонова и на теории графов Ф.Харарри обоснованы расчётные графы и получены расчётные формулы транзитных свойств дифференциалов ДНГ-1, ДНЕ-П, ДН1-1Д и двойного. Теоретический анализ транзитных свойств ДНТ выполнен для еккмгтричных и несимметричных схем, режимов и^ ? (буксуем выходное звено I) и (буисует ьыходное звена 2).

. В качество примера рассмотрим некоторые вопросы теории ДКГ-П. На рио.йа представлена принципиальная схсма ДНГ-П, а на рис.26 его расчётный граф.

В режйМ9£д}) '¿111 соотэе^отеии с принципом равновесия теории силоиого потока расчёта уравнения для узлоБых точек будут иметь Вид:

В4. ~ИТг<'~-0. (б)

В». И1 - Мтр.! у^р -О (?)

Уравнение сьязи!

ш (В)

Решение приведённой Системы уравнений даёт Вовможкость определить ааконоиерности распределения подведённого к этому дифференциалу момента МКд по вьгходным звеньям - Ы^ и М^:

- И^4 ,. ^. _ (9)

- - И к А 4 М г р. ^ \)<ч> - И гг*. 2. . (' п

Пи- — , --1- Ц ^ 1 у?? (Ю)

По математическим моделям различных ДНГ исследованы их транзитные свойства в функции от ряда конструктивных и эксплуатационных факторов. На рис.3 представлены характеристики транзитных свойств ДНГ-1 в функции от I, : а - прим),'^» б - при ид, < С0с

Анализ транзитных свойств ДНГ показывает, что наибольшая эффективность использования МТр для создания максимальной ассиметрии распределения подведённого момента - у ДНГ-Ш. Здесь происходит прямое притормаживание ускоренно вращающегося выходного звена.

Наивысший КЦД дифференциала п,, обеспечивает ДНТ-1, затем ДНГ-П и, наконец, ДНГ-Ш. . С

Кроме дифференциалов нормированного трения, исследовался также двойной дифференциал, который имеет определённую перспективу применения на мобильных малинах / 30 /.

ДВП влияет на эксплуатационные качества колёсного трак-' тора главным образом через распределение ведущего момента по осям и соосным колёсам. В главе У приведены результаты экспериментальных исследований распределения ведущего момента по колёсам трактора 4К2 с блокирующимся межколёсным дифференциалом.

В условиях разнородного сцепления соосных ведущих колёс с блокируемым дифференциалом максимальная тяга трактора !ЯЗ 4К2 кл. 1,4 повышается с увеличением М блокирующего фрикциона и весовой нагрузки на ведущие колёса / Ю /. При этом уровень блокирования должен обеспечивать реализацию тяги б соответствии со сцепными возможностями соосных ведущих колёс.

Максимальная тяга трактора т&х при различных весовых нагрузках на ось ведущих колёс в условиях испытания (одно ведущее колесо на сухом бетоне, второе - на смазанном стальном листе) составила: при = 17кН - 8кН, при^.< =

21 кН - 9,2кН, при К?.« = 25кН - 9,7кН.

Для полной блокировки дифференциала при работе колёсного трактора '?ГЗ 4К2 кл. 1,4 на вспашке при поперечном наклоне до 12,6° достаточен блокирующий момент М^, = 3,2.. .4,0кНм. Автоматическая разблокировка дифференциала при повороте управляемых колёс в этих условиях целесообразна при<^ ' =6... 7° / 19 /.

Испытания трактора МТЗ 4К2 кл. 1,4 на снежной дороге

Рис.2. Принципиальная схема (Л) и расчётный граф (Б) нессиметричного дифференциала нормированного трения типа ДНТ-П

: Ик|,М«

Ю ОЛ

0,6 РЛ

0,2

'О

Н^М

10 0,8 0,6 0> 01

1 —

.... <• ч

т ГНК

г?

Чкг

Л

» ЧЯ т ¿н,

Мт

ь

0,9 3,0.

\,5 2,0 2,5 3,0-1^

2,0 <,0

10

1 Рис.3. Характеристики 0(9 транзитных свойств дифференциала ДНГ-11 в функции от :

м"/м<,а - при ; 2,0 б _

при

1,0 20 2,5 30-1

Цо

с ограниченными услоЕиями сцепления показали, что блокировка дифференциала позволила в данных условиях испытаний повысить величину реализуемого по сцеплению ведущего момента с 4,12 кИм до 5,6 кНм, то есть на 35,9$ / 20 /.

Эксперименты дали конкретный фактический материал и позволили обосновать алгоритм расчёта распределения ведущего момента при дифференциально-блокированном приводе ведущих колёс трактора 4К4. В экспериментах на математических моделях для полноприводных тракторов Т-40АМ, МГЗ-82, Т-150К и К-701 этот алгоритм был проверен и подтверждён.

В главе У1 даётся анализ экспериментальных и теоретических исследований управляемости колёсного трактора с ДБП.

Управляемость представляет собой синтезирующее эксплуатационное свойство трактора и автомобиля, включающее в себя устойчивость задаваемого направления движения, возможность создания поворачивающего момента для корректирования траектории движения, способность осуществлять маневры на минимальной по размеру площади, минимальные затраты энергии двигателя и водителя на управление.

Формирование управляющих воздействий на мобильную колёсную машину может осуществляться изменением характера взаимодействия управляемых колёс с опорной поверхностью и регулированием распределения ведущего момента по сооскым ведущим колёсам / 8, 9, 10 /.

Блокирование межколёсного дифференциала с целью лучшего использования сцепления ведущих колёс для тяги и проходимости снижает одновременно поворачивающие возможности колёсной машины. Экспериментами установлено, что чем выше уровень блокирования, скорость движения, сцепныо свойства опорной поверхности и круче поворот, тем большее возникает сопротивление повороту / II, 12, 13 /.

Сопротивление повороту формируется, главным образом, за счёт неблагоприятного распределения момента на соосных ведущих колёсах с заблокированным (полностью или частично) мелколесным дифференциалов, когда на отстающем колесе момент юз -растает, а на забегающем - снижается либо становится отрицательным, вызывая циркуляцию мощности.

Экспериментальные исследования коэффициента сцепление управляемых колёс в боковом направлении ^ непосредственно

19

на тензометрическом тракторе ЬГГЗ 4К2 показали:

по отношению к коэффициенту сцепления при прямолинейном движении трактора составляет 0,51.,.О,93, то есть-«

- чем большими сцепными возможностями обладает опорная поверхность, тем выше для неё доля по отношению к

Величину поворачивающего момента трактора 4К2 с ДБП рекомендуется определять по формуле:

(И)

Как видно из формулы (II) величина поворачивающего момента Мпов трактора зависит от момента двигателя Мд, затрат мощности на преодоление сил сопротивления разгону, тягового сопротивления РКр, центробежной силы при повороте Рц и,главное,- сопротивления повороту вследствие блокирования дифференциала моментом М^р..

Экспериментами установлено * что при повороте трактора ИГЗ 4К2 с заблокированным дифференциалом на асфальте уровень циркуляции мощности между соосными ведущими колёсами достигал 22 кВт (при V = 14 км/ч, = 10 м).

При этом циркуляция мощности нарастает с уменьшением

' Увеличением скорости движения "V » повышением сцепных свойств опорной поверхности| ростом уровня блокирования дифференциала.

Работа колёсных движителей на пневматиках в условиях дифференциально-блокированного привода рассмотрена в главеУП.

Под буксованием Колеса в настоящей работе понимается относительная потеря скорости» вызванная уменьшением радиуса качения вследствие радиальной и тангенциальной деформации пины, а также её проскальзывания по опорной поверхности вследствие недостаточного сцепления либо сдвига (среза) поверхностных слоев грунта под действием элементов протектора шины 20'

вращающегося колеса.

Структуру и уровень буксования определяют: величина и характер проявления тяговой нагрузки РКр, тип привода ведущих колёс, конструктивные и эксплуатационные параметры шин, род и состояние опорной поверхности.

Алгоритм расчёта характеристик поэлементного буксования осноаан на использовании стандартных тяговых характеристик тракторов. С учётом типа привода ведущих колёс и конструктивных параметров трактора вначале определяются характеристики буксования колёс отдельных ведущих осей,, затем расчитываются санкции перераспределяемой части весовой нагрузки д > моментов и М^ и радиусов колёс отдельных ведущих осей Ъ, и Х-1 в функции от РКр и, наконец, поэлементно определяется буксование колёс каждой ведущей оси /25, 24 /.

Характеристики поэлементного буксования дают фактический материал для обоснования,массы трактора и её распределе- . ния по осям, формируют требования н свойствам привода ведущих колёс и их пневматическим шинам.

Результаты экспериментальных исследований управляемости колёсного трактора МТЗ 4К2 кл. 1,4 с блокирующимся дифференциалом описаны в главе УШ / 9, II, 5, 6 /.

Наличие на колёсном тракторе типа 4К2 блокирующегося межколёсного дифференциала оказывает существенное влияние на одно из главных эксплуатационных качеств трактора - управляемость.

Устойчивость прямолинейного движения колёсного трактора МГЗ 4К2 с авто блокирующимся дифференциалом при работе на стерне выше, чем трактора с простым дифференциалом в исследованном диапазоне скоростей (1,5...14 км/ч) на 2...Это объясняется благоприятным для создания стабилизирующего эффекта распределением момента по ведущим колёсам при случайных отклонениях трактора от прямолинейного движения / 7 /.

Наиболее эффективно применение блокирования межколёсного дифференциала на колёсных тракторах типа 4К2, работающих с эксцентричной тяговой нагрузкой на почвенных фонах с пониженными сцепными свойствами / 21 /.

Применение автоматической блокировки дифференциала на экспериментальном тракторе МГЗ 4К2 при маневрировании на транспортных операциях увеличивает время на выполнение ти- '

21

личных манёвров от 5 до 1Ь%, повышает момент сопротивления повороту до 30%, требует поворота управляемых колёс на углы, превышающие требуемые по кинематике поворота на 8...12%.

Экспериментальные исследования функции Мпов ( V, «V , Игр)» на асфальте показали:

- блокировка дифференциала (даже частичная) снижает поворачивающие возможности (поворачиваемость) колёсного трактора;

- с увеличением скорости движения максимум поворачивающего момента (Миоб уменьшается и сдвигается в сторону меньших углов поворота управляемых колёс (Япог.тлх );

- при <Л 7 6° блокировка дифференциала уменьшает внешний поворачивающий момент трактора в 2...3 раза; прис^-с 6°

и скоростях движения до II км/ч величина МПОр зависит от блокировки дифференциала.

Исследование динамики прямолинейного движения экспериментального трактора МГЗ 4К2 кл. 1,4 по дороге с разнородными условиями сцепления соосных ведущих колёс / 20 / дало следующие основные результаты:

- при блокировке дифференциала моменты на ведущем колесо с максимальным сцеплением (асфальт) в б...9 раз превышали моменты на соосном ведущем колесе с минимальным сцеплением (лёд)} при выключении блокировки дифференциала это соотношение моментов снижалось до 2...3;

- для преодоления момента сопротивления повороту от неравномерного распределения моментов по соосным ведущим колёсам при блокировке дифференциала управляемые колёса поворачивали на большие углы и значения боковых сил на этих колёсах возрастали в среднем в 1,5...2 раза.

В результате аналитического исследования получена математическая модель колёсного трактора типа 4112, характеризующая зависимости углов поворота управляемых колёс и углов увода шин всех колёс от ряда конструктивных и эксплуатационных факторов. Углы увода передних управляемых колёс определяются по формулам:

- для отстающего управляемого колеса:

М* Пгн В

- для забегающего управляемого колеса:

д»ь~ к^тптв (13)

Угли увода задних соосных ведущих колёс трактора 4К2 с ДБП мало отличаются и могут быть определены по формуле:

1 -.Л__ШгЛи* в у бГг ^-а);/лр'М^'Ь

4 ................. .............(14)

С учётом увода шин при повороте трактора углы поворота отстающего ( «А ) и забегающего ( /3 ) направляющих колёс рекомендуется рассчитывать по формулам:

с{ « а/ссЬ (Х^С^М- 1 71 ¿'„.«-(^й J

(16)

Блокирование межколёсного дифференциала вызывает дополнительные энергозатраты на управление колёсным трактором.Исследованию энергетической оценки управляемости колёсного трактора с блокирующимся дифференциалом посвящена глава IX / 26 /. .

В процессе корректирования траектории движения трактора путём поворота управляемых колёс создаётся особый режим- взаимодействия этих колёс с опорной поверхностью, когда возникают боковые силы, формирующие поворачивающий момент. При этом значительно увеличивается сопротивление перемещению этих колёс в направлении продольной оси трактора, а следовательно, и энергозатраты на образование поворачивающего момента,способного преодолеть момент сопротивления повороту трактора (агрегата) .

Блокировка дифференциала при поворотах приводит к неблагоприятному распределении момента по соосным ведущим колёсам,

23-

значительно увеличивая сопротивление повороту.

Энергозатраты на поворот трактора предлагается оценивать параметрами: у1у„ - суммарными затратами мощности на передвижение оси управляемых колёс в режиме поворота;а -затратами мощности, связанными непосредственно с образова-' нием поворачивающего момента управляемыми колёсами; кэп -коэффициентом энергоёмкости поворота.

Экспериментальные исследования энергоёмкости управления колёсных тракторов МТЗ 4К2 кл. 1,4 подтвердили целесообразность и обоснованность оценки управляемости колёсных машин предложенными оценочными параметрами. Установлено,что энергозатраты на поворот трактора возрастают с уменьшением радиуса поворота, увеличением скорости движения, блокированием межколёсного дифференциала, повышением сцепных возможностей опорной поверхности /27, 2и /.

В результате экспериментальных исследований получены конкретные количественные характеристики энергоёмкости управления трактором, которые подтвердили возможность аналитического расчёта управляемости по предложенной методике и дали необходимый справочный материал для такого расчёта.

Так блокирование дифференциала при повороте трактора №3 4К2 кл. 1,4 по дуге радиусом 10 м на стерне вызывает дополнительные затраты мощности на поворот при скорости движения 1/г = 1,67 км/ч - 0,72 кВт; =5,68 км/ч - 2,63 кВт;

\Ст= В,25 км/ч - 4,09 кВт; = 11,7 км/ч - 5,91 кВт;

= 13,7 кц/ч 7,32 кВт.

"Общие вопросы теории и расчёта дифференциально-блокированного привода колёсных тракторов нашли отражение в материалах главы X / 31 /.

Основными задачами расчёта дифференциально-блокированного привода ведущих колёс тракторов являются:

- обоснование массы трактора в соответствии с номинальной тяговой нагрузкой РКр н и заданными минимальными условиями сцепления ведущих колёс при ДЕЛ;

. - определение перераспределяемой части весовой нагрузки на осид б и массы маневренного балласта;

- расчёт весовой нагрузки на оси (трактора 4К2 - из условия управляемости, трактора 4К4 - в соответствии с принятым

значением передаточного числа I меяосевого дифференциала); 24 ?

- Еыбор расчётных реянья в работы трактора (работа на скользкой поверхности, обеспечение P^mi,, » преодоление расчётных подъёмов, работа с расчётным поперечным наклоном и т.п.);

- обоснование уровней блокирования дифференциалов раз- ' личных рангов, назначения;

- проверка минимального значения тяги, обеспечиваемоЛ в экстремальных условиях сцепления;

- определение возможностей поворота трактора с ДВП.

Анализ эксплуатациошмх свойств различных типов силового привода колёсной машины типа 4К4 показывает, что дифференциально-блокированный привод обладает как свойствами дифференциального, ток и блокированного типов привода; причём соотношение этих свойств зависит от уровней блокирования дифференциалов привода.

Таговке испытания тракторов отечественного производства. показали, что, кроме МТЗ-80, bog они имеют резерв .массы и, вследствие этого, повыоенное удельное давление на почву и дополнительный расход топлива на самопередвижение.

Для улучшения использования кассы трактора дя.1 тяга я сцепления необходимо:

- у колёсных тракторов согласовывать компоновку с типом и эксплуатационными свойствами силового привода;

- у гусеничных тракторов компоновку производить с учётом получения оптимальной эпюры нормальных давлений на движители при номинальной тяге P;,pi!î( ;

- как на гусеничных, так в особенности и на колёсных тракторах широко использовать манеарейкый балласт для оптимального использования массы трактора и повышения эффективности работы движителей;

- в расчётах ДБП, при обосновании массы трактора и её распределения на тракторе можно принимать: для колёсных тракторов 4Н2 = 0,58. ..0,63, для колёсных тракторов 4К4

% s 0,54...0,62, для гусеничных тракторов & « 0,60... 0,70.

Поянопроводкость и балластирований колёсных тракторов даёт производственный эффект только расчётливом обосновании их конструктивно-технологических и эксплуатационных параметров; при этом уровень балласта И его размещение по ••

2£>-

осям должно быть согласовано с распределительными свойствами силового привода ведущих колёс.

В главе XI представлены основные положения теории и расчёта ДЕЛ для перспективных трёх- и четырёхосных колёсных тракторов.

В колёсной машине с числом ведущих колёс а ДБП имеет (И - I) дифференциалов разного ранга - главный (межтележеч-нкй либо межтележечно-осевой), межосевой и межколёсные.

В содержание расчёта ДБП многоосной полноприводной колёсной машины входят:

- обоснование расчётной тяговой нагрузки р;

- определение эксплуатационной массы 6Э и массы маневренного балласта;

- расчёт перераспределяемой по осям части весовой наг-рузкиЛ Rz.pt

- обоснование передаточных чисел дифференциалов межосевого распределения моментов;

- расчёт распределения массы машины о по её осям -В(,

- определение уровней блокирования дифференциалов разного ранга - Мтр.гл., %.тс, МТр.к!

- контрольный расчёт максимальной касательной силы тяги по сцеплению Рк^ колёсной машны с ДБП при буксовании одного из колёс потенциально наиболее нагруженного ведущего моста.

На основании предложенной теории ДБП и экспериментальных материалов выполнен расчёт параметров масс и дифференциально--блокированного привода для отечественных колёсных тракторов (Глава ХЛ).

Ниже, в таблице 2 приводятся результаты выполненных расчётов.

Разработанные алгоритмы расчёта параметров масс и ДБП позволили обосновать эти параметры для отечественных колёсных тракторов. Сопоставление расчётных параметров с фактическими указывает на завышенные массы наших тракторов (исключение составляет МТЗ-80) и недостаточно обоснованное распределение этой массы по осям.

Основные технико-экономические последствия резервирования массы у отечественных колёсных тракторов состоят в следующем: 26- ' .

- увеличиваются затраты энергии на самопередвижений трактора (при этомд & Р^ + а Рс , от I до 10,5 кН);

- растут удельный ( 9 кр) и часовой (бг ) расходы топлива ( бт - от 0,35 до 7,04 кг/ч);

- снижается тяговый КЦЦ пг на величину от 0,033 до

0,16.

Вопросы снижения массы отечественных тракторов должны решаться в тесной связи с широким применением дифференциально-блокированного привода ведущих колёс и оптимизацией распределения массы по осям трактора в соответствии со свойствами конкретного ДЕЛ.

Таблица 2

Расчётные параметры масс и ДШ для колёсных тракторов отечественного производства и перспективных

^Цараметры Р кр.н е 6г е6 !.! „ тр.о мтр.н1 Мтр.к2

ТракторЬ--^ кН кг кг кг кг Нм Нм Нм

К элёсм ые тр актор =1 4К2

Т-25Л 6 1404 503 Ь75 44 - - 62,4

Т-16М 6 1217 217 965 34 - - 55,9

Т-40 9 2106 72о 1320 6Ь - - 87,9

ЮЩ-бМ 14 3277 ШВ 2073 66 - - 163,4

мтз-ъо. ыгз-юд 14 3277 1064 2124 69 - - 168,0

Колёсн1 ае тр акторы 4Н4

Т-40АМ 9 146Ь 671 742 55 22,4 47,8 52,4

МТЗ-62, МГЗ-ГОЙ 14 2276 1044 1148 86 41,1 34,9 96,7

1,1ТЗ-150

(усл. с Vс У 20 3256 1492 1641 122 5а, 6 49,9 138,3

МТЗ-1Б0

(усл. с ¡^ - О 20 3<55 2006 ИЗ? 112 107,8 111,8 82,2

Т-150К 30 4682 2972 1766 144 124 ¿7 221,9 170,4

К-701 50 8137 4927 2976 234 274,4 322,4 249,3

К-710 ВО 13019 7Б&5 4759 375 439,8 515,9 398,8

В заключительной главе ХП1 сделано технико-экономическое обоснование применения дифференциально-блокированного привода на отечественных колёсных тракторах сельскохозяйственного

назначения.

За счёт обоснованного уровня блокирования дифференциалов и оптимизации на этой основе массы и её распределения по осям можно добиться снижения удельного давления на почву (табл.3).

Таблица 3

Резервы оптимизации массы, тяги и удельного давления на почву у отечественных колёсных тракторов в связи с применением на них ДЕЛ

"~~\Цараметры Тракторы-^. Резервная масса, кг Резервная тяга, кН Снижение удельного давления на почву, %

Т-25А 461 2,С5 29

Т-1Ш 373 1,66 20,5

Т-40М 490 2,09 16,3

Т-40АМ 1655 10,17 128,8

ВМЗ-6М 223 0,95 2,9

ЫГЗ-80 19 0,08

МТЗ-100 473 2,02 19,2

¡¿13-82 1502 9,23 56,5

ЫТЗ-102 1672 10,2ь 66,5

Т-150К 321Ь 19,77 53,1

Т-150Ш 4666 29,91 134,5

К-701 4963 30,50 47,1

I

Технике-экономические расчёты показывают, что применение на колёсных тракторах дифференциально-блокированного привода ведущих колёс со взаимо-обоснованными уровнями блокирования дифференциалов позволяет значительно улучшгаь использование сцепного веса для тяги и сцепления и благодаря этому:

- снизить конструктивную массу трактора;

- уменьшить энергозатраты на самопередвижение трактора, а следовательно, и расход топлива на выполнение производственных операций;

- улучшить экологические свойства трактора путём снижения удельного давления на почву.

Наибольшую избыточную массу имеют полноприводные колёсные тракторы (от 1,5 т у №"3-82 до 3,2 т у Т-150К). 28

Распределение массы по осям у отечественных колёсных

тракторов недостаточно обосновано и не всегда учитывает возможности широкого применения маневренного балласта расчётной величины, что снижает уровень использования массы для сцепления и тяги.

Дополнительные затраты моцдеости на самопередвижение в связи с избыточной массой тракторов колеблется от 1,32 кВт у трактора Т-25А до 9,8 кВт у Т-150К. При этом тяговый КПД тракторов снижается соответственно: у Т-25А - на 0,072 (11,5%), Т-150К - на 0,061 (12/,).

Приведение показателей массы колёсных тракторов к расчётной величине в связи с применением на них ДЕЛ позволит снизить их удельное давление на почву от 1Ь,3 (Т-40М) до 56,5% (МТЗ-82) и более.

Расчет экономической эффективности по стандартной методике на основе экспериментальных исследований показал, что применение ДБП на колёсных сельскохозяйственных тракторах позволяет за счёт более рационального использования сцепления веду!дих колёс увеличивать тягу и скорость движения,снижать массу трактора, а в конечном счёте, повышать его сменную производительность и экономические показатели (табл.4).

Таблица 4

Показатели экономической эффективности использования

колёсных тракторов с ДБП

Параметры экономической оценки т р акторы

К-701 Т-150К МТЗ-ЪО

I 2 3 4

I. Сменная производительность трактора, га; К.= 0,1 Ъ Vf.tr у - базисного, - НОВОГО, 1/1/ 14,175 15,510 8,66 9,07 3,92 4,16

2. Суммарные затраты труда на эксплуатацию, трактора, ч/га: -Зт 0,604 0,993 2,365

- ЗН т 0,552 0,949 2,229

I 2 1 3 4

3. Годовая экономия труда на I трактор; ч: 169,54 98,01 114,24

4. Экономия труда в расчёте на годовое поступление тракторов в сельское хозяйство, ч 1Эг 3 790 800 (20 тыс.тр.) 3 920 400 (40 тыс.тр.) 5 712 ООО (50 тис.тр.)

ОБИЛИЕ ВиВ0Да И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Повышение эффективности дифференциального привода ведущих колёс тракторов сельскохозяйственного назначения в условиях разного сцепления соосшх колёс, поперечного наклона трактора, постоянного действия на трактор отклоняющего момента со стороны рабочих машин-орудий возможно путём обоснования уровня блокирования дифференциалов и применения автоматических систем управления их блокировкой.

2. Экспериментальные исследования работы колёсных тракторов МТЗ-80 и Т-150К в агрегатах с машинами-орудиями показали, что силовое воздействие рабочих машин-орудий состоит

в перераспределении весовой нагрузки по осям трактора под воздействием РКр(^ ), что приводит к режимному разнообразию условий работы привода ведущих и управляемых колёс, а также в создании отклоняющего момента Мот, который перераспределяет весовую нагрузку на соосные колёса и вызывает действие значительных боковых сил, особенно на управляемые колёса.

3. Дифференциалы с расчётным уровнем блокирования предложено назвать дифференциалами нормированного трения (ДНГ)

и классифицировать их по месту расположения блокирующих фрикционов (БФ). Кинематические свойства ДИТ не отличаются от аналогичных свойств дифференциалов планетарного тепа и описываются зависимостями, базирующимися на иэзестном уравнении Виллиса.' Уравнения Бранденбергера, характеркзутар'.е динамические свойства таких дифференциалов, не могут бьлгь 30

применены к ДОТ, так как не учитывают влияние В5 на распределение силового потока по выходным звеньям.

4. Осношваль на теории силового потока Л.С.Антонова и на теории графов Ф.Харарри обоснованы расчётные графы и получены расчётные формулы транзитных свойств дифференциалов -ДНГ-1, ДНГ-П, ДНГ-Ш и двойного.

Эксперименты на математических моделях дифференциалов типа ДНГ позволили определить их основные транзитные и другие эксплуатационные свойства. Наибольшая эффективность использования М для создания ассиметрии распределения момента - у ДНГ-Ш. Здесь происходит прямое притормаживание ускоренно вращающегося выходного звена. Наивысший КОД О а. обеспечивает ДНТ-1, затем ДНГ-П и ДНГ-Ш.

5. Аналитическое исследование реакций опорной поверхности на колёса трактора 4К2 с ДЕП позволило разработать математические модели для исследований 12 реакций при наиболее вероятных условиях движения с учётом деформации шин, момента трения в дифференциале и иарнирного присоединения оси управляемых колёс к остову.

6. Для полной блокировки дифференциала при работе колесного трактора 1.ГГЗ 4К2 кл. 1,4 на вспашке при поперечном наклоне до 12,5° достаточен блокирующий момент М = 3,2...

4,0 кНм (в приведении к ведущим колёсам). При этом автоматическая разблокировка дифференциала целесообразна при повороте управляемых колёс на угол 6.,.7°.

Испытания трактора МТЗ с АБД на снежной дороге с ограниченными условиями сцепления показали, что блокировка дифференциала позволила в этих условиях повысить величину реализуемого по сцеплению ведущего момента с 4,12 кНм до 5,бкНм, то есть на 35,9%.

7. Разработан алгоритм расчёта распределения момента при дифференциально-блокированном приводе ведущих колёс трактора типа 4К4, который проверен и подтверждён в экспериментах на математических моделях для полноприводных тракторов; Т-40АМ, МТЗ-82, Т-150К и К-701.

У. Динамометрическая теленка, спроектированная и изготовленная в процессе исследований, позволила экспериментально определить коэффициенты сцепления колеса с пневматической виной ч боковом направлении и сопротивления каченивХ

в режиме поворота с учётом конструктивных и эксплуатационных факторов, а также подтвердить основные закономерности изменения реакций опорной поверхности на одиночное колесо.работающее в режиме управляемого, полученные в результате аналитического исследования.

9. Установлено, что энергозатраты на поворот колёсного трактора с АЕД возрастают с уменьшением радиуса поворота, увеличением скорости движения, блокированием дифференциала, повышением сцепных возможностей опорной поверхности.

10. Тяговые испытания тракторов отечественного производства показали, что все они, кроме МТЗ-80, имеют резерв массы и, вследствие этого, повышенное удельное давление на почву и дополнительный расход топлива на самопередвижение.

Для лучшего использования массы колёсного трактора для тяги и сцепления необходимо:

- согласовывать компоновку трактора с типом и эксплуатационными свойствами силового привода;

- широко использовать маневренный балласт для оптимального использования массы трактора и повышения эффективности работы его движителей;

- в расчётах ДБП, при обосновании массы трактора и её распределения на тракторе рекомендуется принимать: для колёсных тракторов 4К2 = 0,5В...0,63, для колёсных тракторов 4К4 = 0,54...0,62, для гусеничных тракторов Тм = 0,60... 0,70.

11. Главные технико-экономические последствия резервирования массы у отечественных колёсных тракторов заключаются в следующем:

- увеличиваются затраты силы тяги на самопередвижение трактора на величину от I до 10,5 кН;

- дополнительные затраты мощности на самопередвижение

в связи с избыточной массой тракторов колеблются от 1,32 кВт у трактора Т-25А до 9,В кВт у Т-150К и 16,9 кВт у К-701;

- растёт удельный и часовой (6т) расходы топлива (А вт ~ от 0,35 до 7,04 кг/ч);

- снижается тяговый КОД П на величину от 0,033 до 0,16; (

- повышается удельное давление на опорную поверхность на величину от 18,3% (Т-40М) до 56,5$ у трактора МТЗ-82 и 32

даже до 128 ,с% у трактора Т-40АМ.

12. На основании проведённых экспериментальных и теоретических исследований разработала методика расчёта основных параметров трактора и его силового привода, В соответствии

с предложенной методикой выполнены расчёты параметров массы тракторов, её распределения по осям, массы балласта и уровней блокирования дифференциалов ДБП для отечественных колёсных тракторов типов 4К2 и 4К4.

13. Разработана методика расчёта ДВП для колёсных машин типов 6К4, 6Кб, ВК8 которая включает обоснование параметров пасс и её распределения по осям, определение уровней блокирования дифференциалов разного ранга в составе ДБП, расчёт тяговых возможностей машины в экстремальных условиях сцепления.

14. Применение ДБП на отечественных колёсных тракторах (только в объёме годовой поставки колёсных тракторов соответствующих марок - 241 тыо.шт.) позволит сэкономить в течение одного года 327,253 чиа.т дизельного топлива стоимостью 68,7 млн.руб.

15. Годовал экономия труда на I трактор, оборудованный ДБП, составит: МТЗ-ВО - 114,25 ч, T-I50K - 98,01 ц, K-70I -189,64 ч.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Мельников Д.И., Лепа В.Е, Пути повышения эффективности использования тракторов на сняонах.-Киев! УкрНЙИНГИ, 1975.-20с.

2. Лепа В.Е., Мельников Д.И. Применение блокировки межколёсных дифференциалов для повышения эффективности использований универсельно-пропадаых тракторов.-Киев: УкрНИШГИ, 1975.-14с.

3. Мельников Д.И., Кондратенко В.П., Лютснко В.Е., Кошо-вец Н.Й. Динамометрическая тележка для исследования взаимодействия одиночной пневматической шины с дорогой Др. ин-та/ Харьковский СХИ.-1972;-Т. 174.-С.119-121»

4. Мельников Д.И. Определение высоты центра тяжести колёсного трактора с пневматическими шинамй//ВестНик с.-х.Науки /Укр'./.-1964.4.-0.28-30.

5. Мельников Д.И. К формулировке основных определений управляемости тракторов //Тр.ин-та/ Харьковский СХИ.- 1971.-Т.161.-С.З-6.

6. Мельников Д.И. К оценке управляемости тракторов /Д1ехани-зация и электрификация с.-х. - 1965.- № 6.-С.33-34,

7. Мельников Д.И., Кондратенко В.П., Крутько Ю.Г. О стабилизации прямолинейного движения трактора МТЗ-50Л с автобло-кирующимся дифференциалом //Вестник с.-х.науки /Укр. -1973.- № 3.-С.30-33.

8. Мельников Д.И. Определение влияния ряда конструктивных и эксплуатационных факторов на стабилизации направляющих колёс /Др. академии /Укр. с.-х. академия.-Киев, 1965.-С.107-110.

9. Мельников Д.И. К определению устойчивости направления движения трактора //Механизация и электрификация социалистического с.-х. - 1964.- К3 2.-С.49-50,

10. Мельников Д.И., Кондратенко В.П. Исследование устойчивости прямолинейного движения трактора МТЗ-50ПЛ с авто-блокирующимся дифференциалом //Тр.ин-та/ Харьковский СХИ,-1971.- Т.161.-С.6-10.

11. Мельников Д.И. Исследование поворота колёсного трактора МТЗ-50ПЛ //Вестник с.-х. науки /Укр./ - 1964.- № 2.-С.ЗЗ-40.

12. Мельников Д.И. К расчёту поворачиваемости колёсного трактора /Др.ин-та/ МИИСП.-М., 1975.-Т.ХП,вып.2, Ч.1.-С.53-56. '

13. Мельников Д.И. Управляемость трактора с блокирующимся дифференциалом //Механизация и электрификация социалистического с4"-х.- 1973.- & 9.-С.40.

14. Мельников Д.И. Сопротивление колеса с пневматической шиной повороту колёсной машины /Др. академии/ Укр. с.-х. академия.-Киев, 1964.-СЛ70-172.

15. Мельников Д.И. Определение реакций дороги на направляющие колёса //Автомобильная промышленность.- 1964.- № II.-С.23-24,

16. Мельников Д.И. Аналитическое определение реакций дороги на управляемые колёса в режиме поворота //Механизация и электрификация с.-х.: Республ.научно-техн. сб.-Киев,КШ,-Вып.56.-С.42-45.

34. *

17. Мельников Д.И. Аналитическое определение реакций дороги на ведущие управляемые колёса /Др.ин-та/ Харьковский СХИ. - 1981.- Т.277.-С.7-П.

18. Мельников Д.И., Синельник В.Ф. Экспериментальное исследование распределения ведущего момента по колёсам при блокировании межколёсного дифференциала /Др.ин-та/ Харьковский СХИ.- 1975.- Т.211.-С.3-6.

19. Мельников Д.И., Скоробогатый Г.Ф. Распределение при пахоте ведущего момента по полуосям колёсного трактора с блокирующимся дифференциалом /Др.ин-та/ Харьковский СХИ.-1975.- Т.211.-С.8-9.

20. Мельников Д.И., Стецько П.А. Исследование распределения момента по ведущим колёсам трактора с блокирующимся дифференциалом при движении по снежным дорогам /Др.ин-та/

' Харьковский СХИ,- 1972,- Т.174.-С.46-48.

21. Мельников Д.И. Исследование влияния блокирования Межколёсного дифференциала на работу трактора при отклоняющем моменте /Др.ин-та/ МИИСП.-М., 1974,- Т.Х1.-Вып.2,чД. -С.19-26.

22. Мельников Д.И. Методика преподавания курса ''Тракторы и автомобили".-Киев:Вища школа, 1972.- 444с.

23. Мельников Д.И., Скоробогатый Г.Ф., Синельник В.Ф. Экспериментальное исследование тяговых свойств колёсного трак-тсра кл. 1,4 с блокирующимся дифференциалом /Др.ин-та/ Харьковский СХИ,- 1974.- Т.193.-С.9-12.

24. Мельников Д.И. Тракторы и автомобили /Укр./- Киев:Вкща школа, 1977,-264с.

25. Мельников Д.И. Экспериментальное и аналитическое исследование поэлементного буксования Колёс полнопрИводного трактора по его тяговой характеристике //Механизация и электрификация с.-х.: Республ. научно-техн. сб.-Киев, 1988.-Вып.67.-С.47-50.

26. Мельников Д.И., Лепа В.Е. Энергетическая оценка управляемости колёсного трактора с блокирующимся дифференциалом// Тр.ин-та/ Харьковский СХИ,- 1975.- Т.2И.-С.16-20.

27. Мельников Д.И., Лепа В.Е. Влияние скорости движения на энергозатраты при управлении колёсным трактором с блокирующимся дифференциалом /Др. академии/ Укр. с.-х. академия.-Киев, 1975.-СЛ7-22.

28. Мельников Д.И., Лепа В.Е, Энергетические затраты на управление колёсным трактором кл. 1,4 на снежной дороге при блокированном приводе ведущих колёс //Механизация и электрификация с.-х.: Республ. научно-техн. сб.-Киев, 1975.-Вып.34.-С.26-29.

29. Мельников Д.И. Тракторы /Азерб./ - Баку: Ыаариф, 1989.-336с.

30. Мельников Д.И. Исследование эксплуатационных свойств двойного дифференциала для транспортных машин //Тр. ин-та/ Чувашский СХИ.-Чебоксары, 1983.-С.102-107.

31. Мельников Д.И. Расчёт основных параметров дифференциально-блокированного привода ведущих колёс тракторов 4К2 и 4К4 //Совершенствование конструкций, улучшение ремонта

и эксплуатации сельскохозяйственной техники:Сб.научн.тр. /Харьковский СХИ В.В.Докучаева.- 19Ь5.- Т.312.-С.66-70.

32. Мельников Д.И. Вопросы теории дифференциалов нормированного трения //Механизация и электрификация с.-х.¡Республ. научно-техн. сб. - Киев, 1986.-Вып.64.-С.60-72.

33. A.c. № 498188 СССР. М. Кл. В. 60К 17/20. Устройство блокировки ыежколёсного дифференциала колёсных транспортных средств /Д.И.Мельников, Г.Ф.Скоробогатый/ СССР.-

№ 1956895/27-11: заявлено 13.08.73: опубликовано 5.01.76. Бюл. № I.

'34. A.c. Ш Б00069 СССР, М. Кл. В 60К 17/20. Система выключе-. ния блокировки дифференциала транспортного средства / Г,Ф,Скоробогатый, Д.И.Мельников, В.Ф.Синольник и В.В.Ко-рецкий/ СССР/.- № I906234/27-II: заявлено 17.04.73¡опубликована 25.01.76. Бюл. fi 3.