автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Повышение производительности автогрейдера стабилизацией тяговой мощности

■ « V«

1 4 Ш 1993

Сибирский ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожный институт им. В.В.Куйбышева

На правах рукописи

Денисов Владимир Петрович

повышение производительности автогшщерл стабилизации! тяговой мощности

Специальность 05.05.04 - Дорохзше и строительные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Омск - 1993

Работа выполнена в Сибирском ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожном институте им. В.В.Куйбышева на кафедре автоматизации производственных процессов и электротехники (г.Омск).

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор технических наук, профессор

Василий Федорович Амельченко.

- ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук, профессор

Владимир Никитич Тарасов;

кандидат технических наук, замас-титель главного конструктора КБ ТМ Владимир Владимирович Беляев.

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ: ВНИИСтройдорм'аш, г.Москва

Защита состоится 1993 г< в/¿'часов

на заседание Специализированного совета К 063.26.01 в Сибирском автомобильно-дорожном институте по адресу: 644080, г.Омск, проспект Мира, 5.

' С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью организации, просим направлять в адрес Специализированного совета. .

Автореферат разослан "38 " я ¡993 г. .

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО СОВЕТА, КАНДИДАТ ТЕХНИЧЕСКИХ-НАУК, ДОЦЕНТ

Щербаков В.С^

/

' ОВЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ-Актуальность работы. Развитие сети автомобильных дорог в России, особенно в сельской .местности, невозможно' без.дальнейшего совершенствования дорожно-строительных машн, в частности автогрой- , деров. Автогрейдер является широко распространенной машиной для ]; проведения земляных:, работ в связи с его универсальностью, за счет которой автогрейдеры и выдерживают конкуревдию со специализирован- !; шш машинами. Так как У автогрейдера преобладающим режимом работы . является тяговый, то стабилизация.тяговой мощности на оптимальных ; значениях позволит сократить время рабочего процесса. Стабилизация ;; тяговой мощности . осуществляется в условиях колебаний,' нагрузки;", ведущих к снижению коэффициента использования мощности;'двигателя и увеличению потерь из-за колебаний тягового усилия. При работе машины в режиме копания решение проблемы стабилизации тяговой мощности затруднено тем,: что при копании автогрейдер хука сглаживает колебания нагрузки, амплитуда которых в этом режиме достигает¡' больших значений.

Таким образом, поиск технических решений, позволяющих увеличить производительность автогрейдера в. режиме копания, являете« актуальной научно-технической задачей. ; . V

Цель работы'. Целью настоящей работы является повышение производительности автогрейдера стабилизацией тяговой моидаоей! автогрейдера путем уменьшения диспзрсии крутящего момента.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели бнлн решены следующие задачи:

- проведен анализ статистических характеристик возмущающих воздействий, действующих на автогрейдер и его фильтрущих'свойств;.

- получены аналитические зависимости дисперсии крутящего г.:оме- . нта на движителе от статистических характеристик возмущавдах. воздействий и динамических свойств агрегата;.

- проведен анализ влияния постоянной времени' агрегата на внхо- ; дные параметры рабочего, процесса автогрейдера;

- разработана конструкция сцепного маховика. как устройства,, изменяющего момент инерции вращающихся масс автогрейдера и его •сглаживающие свойства. .• , ; .

Научная новизна. Произведен анализ входаых возмущащих воздействий от грунтовше у еловМ; полу чеш частотные характеристики по каналам "грунт - глубина резания рабочего органа (РО)", "глубина резания РО — объем призш волочения"...-Разработаны аналитические

методы, позволяющие на основе знания статистических характеристик входных возмущающих воздействий получить статистические характери-. стики параметров рабочего процесса автогрейдера и оптимизировать выходные параметры путем выбора такого внутреннего параметра как постоянная времени агрегата.

Практическая ценность. Практическая ценность диссертационной работы заключается в разработке методики определения статистичес-. ких характеристик зиходных параметров рабочего процесса автогрейдера при известных статистических параметрах входных возмущающих воздействий, в оценке влияния передаточного отношения и буксования на . сглаживание колебаний . момента сопротивления автогрейдером; в принятии технических решений, улучшающих выходные характеристики рабочего процесса агрегата.

Внедрение результатов. Выполненное на основе проведенных исследований устройство изменения момента инерции вращающихся масс было использовано в объединении "ОМСКАГРОПРОЩОРСТРОй" для модер-' низации серийного автогрейдера ДЗ-99.

' . Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на 47 - 53 научно-технических конференциях СибАДИ в 1987 - 1993гг., на научных семинарах СибАДИ В 1987 - 1993гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 4 авторских свидетельства на изобретения.

■ На защиту выносятся: методологические разработки исследований динамических характеристик силовой установки автогрейдера и рабочего органа как фильтрующих'звеньев автогрейдера и анализа математических ожиданий выходных параметров его рабочего процесса; результаты аналитических и экспериментальных исследований динамических характеристик рабочего процесса автогрейдера; конструкторские разработки, расширяющие технические возможности автогрейдера.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, приложений и содержит 204 страницы, включая 124 страницы машинописного текста, 51 рисунок и. 12 таблиц, список литературы из 147 наименований на . 13 страницах, 44 страницы приложений, включая 4 страницы приложений с актами о внедрении результатов диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении, обоснована актуальность темы диссертационной работы, (^формулирована ее цель, описана объект исследования, метода

исследования, показаны научная новизна, практическая ценность, приведеш основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены тенденции развития автогрейдеров, проведен анализ предшествующих работ, направленных на стабилизацию выходных параметров рабочего процесса автогрейдера при достижеым K2.ii оптимальных значений, отмечено, что недостаточное внимание уделено пассивным системам стабилизации, дающим большой эффект без усложнения процесса управления автогрейдером, что отсутствуют методики по расчету выходных параметров рабочего процесса, как функции внутренних параметров с учетом стохастического характера нагрузки, действующей на автогрейдер. на основе проведенного в главе анализа и имеющихся результатов исследований и в соответствии с целью работ« симулирована задачи исследований, выбрана методика их решения.

Вторая глава посвящена обоснованию математической модели автогрейдера; отмечено, что резсимн экстремального нагружения целесообразно рассматривать с позиции детерминированной динамики, а режиш нормального нагружения - с учетом теории случайных функций. Показано, что для анализа влипшая возиущающих'воздействий на выходные параметры рабочего процесса автогрейдера последние тага© необходимо исследовать в виде характеристик случайных функций. Кроме того, при синтезе методов необходимо учитывать нелинейность зави-силости между крутящим моментом двигателя м и угловой скоростью коленчатого вала ю , а также нелинейный характер зависимости между крутящим моментом на ведущих колесах мкр и коэффициентом буксования б при выполнении автогрейдером операции копашш и корреляционную зависимость между ^ и <5. Показано, что для определения выходных параметров рабочего процесса необходимо учитывать инерционность автогрейдвра и вращающихся частей трансмиссии и двигателя.

В третьей главе приведеш результаты корреляциошю-спектраль -нога анализа внешшх нагрузок, действующих на автогрейдер, изменение которых определяется физико-мехаютческиш свойствам! грунта. Показано, что с учетом поставлешюй. задачи для оптш/изации выходных параметров машины, работающей в установившемся режиме, достаточно рассмотреть плоскую схему сил, действующих на автогрелдер, так как учет боковой составляющей сопротивления копанию влияет в основном на изменение взаимодействия 'движителя с грунтом, а изменение момента сопротивления в трансмиссии машины определяется в основном горизонтальной составляющей сопротивления копанию.

С учетом того, что глубина резания РО во многом определяет

величину нагрузки, действующей' на-; автогреййер-,. получена передаточная функция но каналу "высотная- координата- профиля',необработанной поверхности - глубина резания РО"',. цце- грунтовая-поверхность определяется ординатой у(Х)=[у1 (X)+y2(X)]V2v У1 (X) f Уг (х) - функции микропрсфиля сечений поверхности грунта,, соответственно, по левой и правой колее. При выводе передаточной функции учитывались конструктивно-технологические параметры автогрейдера и взаимодействие эластичного колеса с поверхностью грунта.

На рис.1 показана структурная схема модели канала "высотная ■координата профиля необработанной'поверхности БЧр) - глубина резания h(p)"; f(p) - висотная координата отвала (профиля спланированной поверхности).

—1 Рис.1

|h(P)a

Р(Р)

Г

WO(P)

L

J?,

_(p>j

. Структурная схема', канала "координата, профиля необработанно® поверхности -глубина' резапия РО".

\Ч.

В соответствии со структурной схемой

h(p)= Р(р)-Кр). i(p)=Wo(p)P(p). Передаточная функция рассматриваемого канала Мр)

или

W, (р)=

1- к.

Т(Р>

= 1-

WQ(P),

Т.р+1

■г+~

(Тьри (Т^р+1 г (Т^ри Г

г шг

(I)

(2)

(3)

где k1=(L-zo)/L;

k,=i /I; y=

Но'

1

2 + g , -гр'

2=z2/Vrp; l1(l2)~ расстояние от отвала до переднего (заднего)колеса 'балансирной тележки; г - расстояние от переднего колеса до отвала; L- расстояние от переднего колеса до оси балан-

Tj.=2,85Rb//Vr

i=VVrP-

сира; vrp- скорость автогрейдера;

постоянная времеш колеса

как фильтрующего элемента; н^- статический радиус колеса; /- коэффициент сопротивления качению.

Частотная функция у (лш) по каналу "висотная координата профили необработанной поверхности - глубина резанил РО" после выделения действительной У1(и) и мнимой и)(ш) частей имеет вид

V/, и*>) = V, (ш) + (»}, (4)

где

^^0,(1-403+^3(1-4^)]}; ' (5)

(6)

С, =С0Б -3-]; О2=соэ|и> 3 } ; С3=з1п[ш э }; (7)

12 2 }; 05=СОз|и.(т1+Г2)]; Сб=31п^(т1+т2)]; (8)

к_(1-Т Ъо2) 2Тьш р = ^-Ь.—1. /э _ -ь- . (9)

1 <Т2ш2+1)2 2 (Т2ш2+1)2

Так как входное воздействие Р (р) является стационарным случайным процессом, спектральная плотность выходной переменной и спектральная плотность входной связаш соотношением

^(в) = |«1(Л»)|%(«). (10)

где 11У1(Зы)\г- квадрат модуля передаточной функции, определяемой по выражению (4). Получена спектральные плотности глубины резания РО автогрейдера ДЗ-14Э для спектров входных воздействий (описывающих высотные координаты профиля грунта) с помощью графо-аналитиче-ского метода. Показано, что полученные кривые аппроксимируются имеющей аналитическое выражение спектральной плотностью

аг+рг+тг

3, _ а_ а. „-соответствующей нормированной корре-

11 (ы£+с,£+рг)г-(гтр )2

■ 4 а а' а

-«„IЧ.

ляционной функции и*(г)= е оовР г .

В четвертой главе получена оценка фильтрующих свойств отвала автогрейдера для объема призмы волочения по отношению к флуктуаци-ям глубины резания РО на основе дискретной модели объема перемещаемого грунта. При описании движения грунта в призме волочения считаем,- что объем V накапливающегося на отвале грунта состоит из элементарных объемов накопленных за е-й интервал времени м

п-1 п-1

1~о е=о

n-1

-6 n-1

- ^T"l/2h(t-1 )^Ssinax-^(n-t)h(t-{)^Sslnc«3r, (II)

i-1 1=2 где h(t) - глубина резшгля; г - ширина отвала; AS= VrpAt - элементарный. отрезок пути, пройденный отвалом за t-й интервал времени Д-t; х= -f-At - элементарный отрезок ширины отвала, пройденный частицей грунта при сходе с отвала; п=1~ = у sAt - количество шхтер-

время перемещенияГчастицы грунта до схода

- путь, пройденный отвалом за время Т.

валов дискретизации; т -

IcosP

с, отвала; s =-

О учетом принятого обозначения h(t-t)=h(t.)z_t»

n-1 .

V(t) = h(i)iSsina - h(t)ASsin«

t=i

где z~l - оператор сдвига во временной области на t шагов назад.

(12)

Показано, что выражение (12) сводится к еиду V(t) ,= ll(i ) lSsln.a - h(t)ASslna

[l ¿TT -

) (Z-1 )

Откуда получены дискретная передаточная функция звена

1 xz

(13)

/ v(t)

W(2) = Em= eina

= sin«

IS - AS

IS - AS

(2—1 ) (Z-1 Г

J-I/r

Z-2+1/Z

и его частотная характеристика (с учетом того, что z=ehtjw и

Ata,,

AißinAt9

(14)

(15)

где a.

sin" iS и a2 = sin« lVpp.

Показано (рис.2), что данный каналу подобно интегрирующему звену или низкочастотному фильтру специальной формы, пропускает низкочастотную компоненту h(t) (для т <0.4с-1) и одновременно подавляет высокочастотную составляющую. То есть, на величину призмы волочения влияет только низкочастотная составляющая колебаний глубины резания РО (тренд), а более высокие частоты (флуктуации) сглаживаются благодаря фильтрующим свойствам отвала автогрейдера.

Способ улучшения сглаживающих качеств отвала, не приводящий-к уменьшению производительности, рассмотрен в приложении (П.2).

В пятой главе приведены результаты определения основных моментов случайных функций, характеризующее функционирование авто-

100 80 60 40 20

Р=30° 1=3,74м Угр=1м/с

а=30° а=35" а=40°

1'0 Ш,с"1

О 0,2 0,4 0,6 0,8

Рис.2. Амплитудно-частотная характеристика канала "глубина резания - объем призмы волочения".

грейдера. На производительность, автогрейдера при работе на тяговом режиме влияют такие эксплуатационные показатели как.поступательная скорость агрегата и ого сила тяги, зависящее от режима работы двигателя автогрейдера, подверженного в типовых эксплуатационных условиях резким и частым изменениям нагрузки в больших пределах. Случайный характер нагрузки влияет на режим работы двигателя, вызывая колебания частоты вращения коленчатого вала и крутящего момента.

С целью проведения анализа влияния дисперсии колебаний нагрузки на автогрейдер на дисперсию крутящего момента рассмотрен процесс прохождения случайного сигнала нагрузки на агрегат по каналу формирования крутящего момента. Спектр мощности крутящего момента Зе в зависимости от спектра мощности колебаний нагрузки (изменения момента сопротивления ¿Мс) Зм определяется по выражению

(16)

где |'|7диш)|- модуль частотной характеристики' канала действующих нагрузок. Так как корреляционная функция нагрузки представлена в виде км(т)= «¡^"'"ооб/*'-, соответствующая ей спектральная плот-

•а модуль частотной харак-

д2+ рг+

НОСТЬ 8и(и») = 2С*>2 -

теристики, связывающей изменения момента сопротивления и крутящего

момента |1.0»у)|=14 /•/ 1+т2шг '. (т и ь - постоянная времени и коэффициент усиления агрегата по крутящему моменту), то

Бв(ш) = -:-^-:-'-Л-:-(17)

(1+Т2ш2)|\с.г+ ыг)г - (2Пю)г ]

, - 8 - 1 Для получения аналитического выражения вычисления дисперсии выходной.величины, определяемой^вычислением интеграла ;

| —ео

применена теория вычетов. Для подынтегральной функции

; Г(2) = -:-а^М--• • . . •— , (19)

(1+Т2а2)[("2+ а2.)2 - (2/5а)2] . аналитической в верхней полуплоскости за исключением полюсов 1/та> (Р+«с<), (-/та), и являющейся конечной величиной (гет ЕгГ(а)=о)

найдёны вычеты гевГ(г) относительно полюсов. .

Показано, что дисперсия крутящего момента .

с2 = З^г- ГЪАы)*» = ^т :2"»Ггев1(г)+ геэКг^гез 1(2)1 (20) ; А. • Ч/Г /9+(а -0+1* }

и получено аналитическое выражение для ее вычисления

■ 2кго^ («Г3 (аг+/32)+Т2 (/32-аг)-с.О? +1]

= а*1 а _!__ ° \ • (21)

'.: « (о.г+/?г)г!Г4 + 2Тг + 1 \

'.: Диспэрсия крутящего момента зависит от характеристик возмуща-щих воздействий и от постоянной времени агрегата которая в свою очередь зависит от режима работы двигателя, (на регуляторной ■ шпгкорректорной ветви) и вычисляется следующим образом

/5 где момент инерции агрегата, включающий в себя моменты инерции вращающихся и поступательно движущихся масс автогрейдера , : • ' ; ;

I =1 +1„т,+1тгч+1т„ ' •/• .'.•'. (23)

а е Пр Тр ДМ» / - ; - . ■ .

. 1о - момент инерции двигателя; - приведенный, момент инерции поступательно движущихся частей автогрейдера; I - момент инерции . трансмиссии; т., - момент, шерцш дополнительного маховика.

В связи с тем, что постоянные времени агрегата, по крутящему \ • моменту для корректорной и регуляторной ветвей характеристики двигателя различны, то различны и дисперсии крутящего момента для ре-гуляторного с2., и корректорного участка с2г. Так как рабочий процесс автогрейдера характерен большими колебаниями нагрузки (с заходом как на регуляторную, так и на корректорную ветвь), то с целью оценивания изменений выходных параметров автогрейдера в зависимости от величины дисперсии момента сопротивления, действующего да автогрейдер, и его спектральных характеристик получены анали-

•t

г- 9 - : 1 ' :

тические выражения для вычисления математических, ожиданий частоты

вращения коленчатого вала двигателя m|w|, действительной скорости

м{уд| и тяговой мощности m{n„} автогрейдера.

Определение этих параметров производилось.с. учетом нелинейности характеристики двигателя. Так как зависимость: между ше и Мв аппроксимирована двумя отрезками прямых

■ wo=At + в{нв, :(24)

где At= CetMH+uiH; Bt=-cel; в зависимости от положения рабочей точки на характеристике двигателя (на регуляторной или корректорной ветви)

:■-.,=■ : (25)

>Л>Нн

Тогда математическое ожидание частоты вращения коленчатого вала двигателя определяется по; выражению

м(«»-1 = *»(» )du> = |(А, + В.м )*»(М > <äM . , ; V (26)

l_ej jo e e j > i e a о в

—оа . —во \ ' - ' *'

где р(ие) = р(Ыэ)|<з1Л0/ашв| - дифференциальный закон распределения параметра и>в и закон распре деления случайной величины М0 ..

)"1ехр[-при О^М^

MmQS, f^- соответственно,; макгамальный и номинальный моменты, развиваемые двигателем. Причем р(М0) = v (Мо) | MJdk jу и р (КГ ) -закон распределения входного параметра М .

Принимаем, что момент сопротивления ЬГ распределен по нормальному закону, и что соответствует оптшальной iubi

близкой к оптимальной загрузке двигателя (здесь tM- общее передаточное число механической трансмиссии привода колесного движителя; •о - КПД передачи).

_С учетом аппроксимации регуляторной характеристики отрезками

двух прямых и, исходя из закона распределения «>(М ),

-

- ... 2" а1

Р(М ) =

(27)

с 2"

е2

оо • |

| (Аа + В2Ме) ехр [- (Ме-Мн )2/2^2] ^. (28)

•Показано, что при мш }= Мн «К) = 0,5 [(А1+Аг) + МН(В1+В2)] + (В^е2-В^в1)/(2п)1''2. (29)

Определение математического ожидания действительной скорости; автогрейдера, работающего на I передаче, зависящей кроме нелинейности характеристики двигателя также и от нелинейной характеристики буксования, производилось в соответствии с выражением

где. V) - частота вращения коленчатого вала двигателя; г -

© . с

(30) силовой

радиус колесного движителя; б- коэффициент буксования колесного движителя. Пбказано, что так как при работе автогрейдера на I передаче изменение коэффициента буксования происходит на нелинейном участке его зависимости от силы тяги, то кривая буксования может быть с достаточной точностью аппроксимирована квадратичной зависи-г мостью 6 = с<о+ а^2. в свою очередь сила тяги (при допущении, что момент мг> затрачиваемый на перекатывание, остается постоянным!

М г)«..-Ы, '

Т = е гм £ . (31)

Выражение (30) для определения математического ожидания действительной скорости с учетом того, что зависимость между » -и М аппроксимирована двумя отрезками прямых (24), и принимая во внимание (31), сводам к виду

и1+в4мв-(А4+в,ив)-

" [«"о+а1 ^Х^^гК4^'«/^)

И при м|ме| =Мд )

(32)

где

(33)

- II -

К+НА>,+2МН(НВГЬА ;)-ЗШ|в,]; (35)

•!3г-т}°1г К'2' (36)

3=1-«о+а1кМ;Г-а2(к Н=2«2к3М^п-17<=«1к; Ь=п«2ка; (37)

^=го/{ы 11 <38>

Математическое ожидание тяговой мощности автогрейдера, работающего на-1 передаче, определяется по выражению

ММ = М{Т ^ (1"б)}= М{КЧ] (А{+ВеМв)} 7

Г, («М-н') («МЛ-м')20

-м|(4-м£] М+ ]}' (39)

сводящемуся к виду

н{нт}=0,5(2"Г1 /г+

+0,5(ы* +N¿3 +2[а^-а^З (2")"1/г+1,. (40)

где - :

• (41)

, (43)

^»^^¿«н: V: (44)

е{а(-ь{(1е+ь{;,*{=с{-а4згь4егс((1{; (45)

хГ_Ь»а4_с1е1| Ч46)

йГао^1^/нп+аааг~Кк1' е1=а175/кп-2а2Ч/^: (47)

8{^«2>?г/в|; с(= т>В(; »«1,2" (48)

Кроме того,, получены аналогичные выражения для параметров автогрейдера, работающего на 2 и 3 передачах, в условиях незначительного буксования (зависимость буксования от силы тяги рассматривалась как линейная).

На основе полученных выражений построена стохастическая динамическая модель автогрейдера, схема которой приведена на рис.3.

При использовании данной математической модели проведены исследования функционирования автогрейдеров, оборудованных маховиком с переменным моментом инерции. При математическом эксперщенте в рамках поставленной цели работы были решены следующие задачи: определена зависимость дисперсии крутящего момента от спектра коле-

Рис.3. Структурная схема динамической стохастической модели

автогрейдера.

5аний нагрузки, на автогрейдер;. снтпедедавд, зрщщмодтц. математичэдг-сих отданий частота врадавдя колшгаауопо; вэла(двигателя, действу гельной скорости агрегата. И| едо-, тярово{1; мощности; от величины мом.е,-1та инерции дополнительного мачовика; дана сравнительная оценка карактери^гик автогрейдеров, ДЗ-ЗНЗльДЗ-ЭЭ при оборудовании их дополнительными маховыми^ цассЭД;., осуществлен выбор момыла инерции исполнительного маховдаа», опдаивирующего выходные параметры рабочего процесса автогреЦде^а,,

Возмущения,, то есзд, колебания нагрузки на агрогау (изменения дм ), подаваемые на модель, задавались в виде случайной функции,

с '

заданной характеристиками* ее частотного состава в виде корреляционной функции ^(т) - с^е'^ооБ/'т, параметры с» и п которой брались в низкочаст.гном и высокочастотном диапазонах.

Показано, что эффективно сглаживаются высокие частоты; установлено, что с увеличением постоянной времени агрегата сглаживание колебаний нагрузки увеличивается.

Получено, что при смещении спектра возмущений в высокочастотную область отклонения математических ожиданий выходных параметров агрегата (частоты вращения коленчатого вала двигателя, действительной скорости и тяговой мсщиости) от номинальных значений р^дьщаются, при этом характер зависимостей параметров от .момента, даерции. дополнительного маховика I сохраняется - при увеличении I отклонения математических ожиданий парамотров от номинальных значений уменьшаются. При увеличении амплитуды колебаний нагрузки (эксперимент проводился при величине среднеквадратичного отклонения момента сопротивления (приложенного ко входу на' двигатель) <?м=(0 - 0,2 )МП) существеннее отклонения параметров и эффективнее, применение дополнительного маховика.

Учет, стохастического характера действия грунтовых условий на движитель автогрейдера производился рандомизацией кривой буксования введением случайных нормально распределенных в диапазоне дб=0,1бо отклонений буксования от заданной кривой ¿о=Г(Т). При этом величии буксовашш бТо< соответствующая силе тяги Т0=Мн1чп изменялась в диапазоне 17%<б <23%. Установлено, что с увеличением буксования отклонения параметров увеличиваются, характер зависимостей "от I сохраняется.

Для получения сравнительной оценки влияния дополнительных маховых масс на выходные параметры агрегатов, математический эксперимент по определению математических ожиданий м{ш|, был проведен ДЛЯ ащогрэйррар ДЗ-143 и ДЗ-9Э. Показано (рис.4),

Рис.4. Зависимости математических ожиданий действительной скорости

(--) и тяговой мощности (--) автогройдеров ДЗ-143 и ДЗ-99

от момента инерции дополнительного маховика при изменении амплитуда возмущений.

. - 15-

что введение дополнительного маховика улучшает характеристики обоих агрегатов. . ' ' . ■.

Осуществление выбора момента инерции дополнительного маховика, оптимизирующего выходные параметры рабочего процесса автогрейдера, произведено из условия минимизации дисперсии крутящего, момента сг2(Т ) -► min. В СВЯЗИ с тем, ЧТО функция a2(I Y - MOHO-

е дм • -г ' ö дм

• да

тонно убывающая (нэ имеет экстремума), учтены ограничения, накладываемые на величину i ' параметрами двигателя. Выбран маховик с диаметром <1=0,462м и массой т=60кг, -имеющий момент инерции 1да= =3,2кгма . При этом значении момента инерции дисперсия крутящего момента уменьшается для ДЗ-143 на 40%.

Относительное увеличение математических ожиданий выходных параметров автогрейдеров ДЭ-143 и ДЗ-99 при введении дополнительного маховика с 1да=3.2кгмг составляет ^jfry = (1.8 - 3,0)% при входном

возмущении ом=0.1Мн, и -Ш} | = (3,8 - 5,3)% при входном возмущении

Для уменьшения вариации момента сопротивления предложена рациональная кинематическая схема привода кирковщика (п.1),

В шестой главе приведены результаты натурного.экспериментального исследования автогрейдера ДЗ-99 с механической трансмиссией, оборудованного дополнительным маховиком. В программу исследований входило установление вероятностно-статистической ' оценки действи- [

тельной скорости при изменении внутреннего параметра агрегата -постоянной времени. . j

С целью, проведения эксперимента для изучения возможностей '

воздействия маховика на снижение вредного влияния колебаний от • 1. изменения нагрузок в кинематическую схему автогрейдера был встроен дополнительный маховик с ускоряющей передачей, позволившей при ус- Í'

тановке его на выходном валу коробки передач автогрейдера при ра- . ; боте его на 1-ой рабочей скорости получить на дополнительном махо- ¡

вике угловую скорость, близкую к угловой скорости коленчатого вала ;

двигателя, то есть создать благоприятные условия для получения ма- i

ксимальной кинетической энергии маховика при использовании автогрейдера в наиболее тяжелых условиях работы. Кинематическая схема i привода: дополнительного маховика при установке.его на коробке пе- : | ре дач автогрейдера ДЗ-99 (с механической коробкой передач) при ¡;, проведении эксперимента представлена на рис.5. . j

В процессе проведения эксперимента определялась' действительная скорость агрегата v_ при работе автогрэйдера без дополнитель- f

- = . - 16 -!'?-:югО'«азювяка и с ©го подключением. •'

V В процессе статистической обработки денных, полученных во время экспериментальных исследований, были решены.задача определения закона распределения чд как-случайной величины по статистичес-; кт.1 данным (путем сглаживания статистических данных) и задача про: Дверки правдоподобия гипотезы о распределении Уд по закону, близкому к нормальному (с разной дисперсией для левой и правой частей). , • 'Результаты г.згореняй V при работе; автогрейдера без дополни-"•' тельного маховика и с его подключением были сведены в статистические ряды-и получены соответствующие гистограммы. Было произведено выравнивание полученных статистических распределений с помощью •С' нормального закона с разной величиной дисперсии для левой и правой частей (относительно матожидания'ю ), причем предполагаемые теоре-. тические кривые распределения при имеют разрыв первого рода. То есть показано, что гипотеза о распределении V,, по закону, близ-

Рис.5. Кинематическая • схема привода дополнительного' маховика.

;1 - выходной вал;

2 - коробка передач;

3 - базовый фланец; .4, 5, б, 7 - шкивы

клиноременной -передачи; 8, 9 - ОСИ;

10 - вал заднего хода;

11 - торцевая крыше а;

12 - радиальные шари-

ковые подшипники; .13,. 14регулировочные гайки; 15- дополнительный маховик. /

кому к нормальному с разной величиной дисперсии для левой и правой частей не противоречит опытным данным. Проварка согласованности теоретического и статистического распределений производилась по критерию согласия л2 Пирсона.

Проведение эксперимента подтвердило работоспособность автогрейдера, оборудованого дополнительным маховиком. ■

Результаты эксперимента подтвердили теоретические выводы, что . оборудование автогрейдера дополнительной маховой массой ведет к увеличению математического ожидания действительной скорости.

На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований сконструирован сцепной маховик, изменяющий момент ' инерции вращающихся масс автогрейдера. • -»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе получены следующие результаты.

1. Обоснована эффективность применения теории случайных процессов для анализа динамических характеристик рабочего процесса автогрейдера. • . • -

2. Получено аналитическое выражение дисперсии крутящего момента в зависимости от параметров грунта и постоянной времени arpe- ' гата.

3. Установлено влияние постоянной времени агрегата на дисперсию крутящего момента (ее увеличение ведет к уменьшению дисперсии крутящего момента).

4. Получены аналитические выражения для определения математических ожиданий действительной скорости и тяговой мощности автогрейдера, зависящих от буксования и крутящего момента.

5. Получены зависимости относительных отклонений математических ожиданий действительной скорости автогрейдера Чд и. тяговой мощности NT от коэффициента вариации момента сопротивления ^ц/Ыд при подключении дополнительного маховика и от момента инерции дополнительного маховика.

6. Установлено, что увеличение момента инерции путем применения дополнительного маховика ведет к увеличению математического ожидания действительной скорости автогрейдера, и его тяговой мощности. ■ . '

7. Выполнены конструкторские разработки.расширяющие технические возможности автогрейдера.

8. Выполненное на основе предложенной методики устройство изменения момента инерции вращающихся масс.использовано в- объедине-

- IS -

юш "ОМСКЛРРОПРОМДОРСТРОй" для модернизации серийного автогрейдера ДЗ-99, экспериментальные исследования и эксплуатация которого подтвердили основные теоретические вывода.. _ ■ ;

9. Обработка экспериментальных исследований подтвердила, что автогрейдер обладает различными инерционными качествами по крутящему моменту при работе двигателя на регуляторной и корректорной ветвях.

10. Результаты теоретических и экспериментальных исследований позволили разработать методические аспекты выбора основных параметров дополнительных устройств стабилизации крутящего момента.

Публикации по теме диссертации

1. А.С.1488403 (СССР).Способ управления рабочим органом землерой-но-транспортной машины/В.Ф.Амельченко и В.П.Денисов. -Опубл. в БИ, 1989, Л 23.

2. А.с.1733659 (СССР).Способ регулирования четырехтактного двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления /В.Ф.Амельченко, А.А.Славский, В.П.Денисов, .-Опубл. в БИ, 1992, J6 18.

3. Денисов В.П. Экстремальная система управления тяговой мощностью. -В сб.:Гидропривод и системы управления строительных и дорожных машин. -Омск, 1989, с.72-75.

4. Денисов В.П. Метод получения статистических характеристик рабочего процесса автогрейдера. -В сб.:Гидропривод и системы управления ..строительных и дорожных машин. Машмир, js 21 - сд91, 16.07.91.

5. Заявка на A.C. JS47I8540/03 (СССР). Рабочий орган ЗТМ

/В.Ф.Амельченко, В.П.Денисов, А.А.Славский.- Полож.реш. Приоритет от 11.07.89, per. МИГП 5.II.91.

6. Заявка на A.C. №4898152/03/558(СССР). Рабочий орган ЗТМ / В.П.Денисов,- Полож.реш. Приоритет от 2.01.91, per. МИГП 5.И.91.

7. Щербаков B.C., Денисов В.П. Шаговый электропривод золотников гидрораспределителей дорожных и строительных машин. ВИНИТИ. Депонированные рукописи. 1988, Ж, с. 154-172.

Соискатель^^y-f^

Подписано к печати 20.05.93г. Формат 60x84 - 16. Печать офсет. Усл. печ. л. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ

Ротапринт НТК "Автоматика"