автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение производительности и экономичности машинно-тракторного агрегата улучшением динамических характеристик двигателя

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Постановка и решение задачи повышения производительности и экономичности МТА улучшением динамических характеристик двигателя позволили впервые получить как теоретические предпосылки, так и инженерные рекомендации по организации регулирующего импульса, опережающего увеличение нагрузки сельскохозяйственного агрегата.

По результатам исследований сделаны следующие основные выводы: I

1. При выполнении энергоемких сельскохозяйственных операций на МТА воздействует постоянно изменяющаяся нагрузка, вызванная колебаниями сопротивления почвы. Для качественного выполнения операции в соответствии с агротребованиями двигатель МТА должен иметь 20-30% запас мощности, что приводи к значительным ее потерям. В результате недоиспользования мощности двигателя снижается производительность и экономичность МТА.

2. Одним из способов повышения производительности и экономичности МТА является совершенствование САР двигателя МТА путем использования регулирующего импульса, опережающего увеличение нагрузки сельскохозяйственного агрегата.

3. Разработана математическая модель рабочего процесса двигателя МТА при использовании опережающего регулирования, по результатам решения которой определены граничные значения параметров опережающего регулирования при проведении экспериментальных исследований.

136

4. На основании результатов экспериментальных исследований получены уравнения описывающие изменения скоростного режима двигателя МТА при различных режимах нагружения. По данным уравнениям получены оптимальные значения параметров опережающего регулирования двигателя МТА при различных режимах нагружения. В зависимости от величины степени повышения момента сопротивления требуется опережение регулирования 0,1 - 0,5 секунд, устанавливаемое регулятором положение рейки топливного насоса - 0,752 мм от положения номинальной подачи.

5. Сравнение показателей работы двигателя при использовании различных способов регулирования показало, что использование опережающего регулирования по нагрузке двигателя МТА позволить сократить потери мощности двигателя на 4 - 6%, соответственно увеличить производительность МТА на 3 -5%.

6. Разработаны требования к организации регулирующего импульса, опережающего увеличение нагрузки сельскохозяйственной машины. Разработан структурная схема двухимпульсной САР и функциональная схема автоматической системы опережающего регулирования по нагрузке двигателя МТА.

7. Экономический эффект от внедрения разработки составит 2,0 - 2,6 (2,4 - 3,2%) рублей на условный эталонный гектар. Годовой экономический эффект составит 8651 рублей в год на один пахотный МТА.

137

1. Агеев Л. Е. Основы расчета оптимальных и допускаемых режимов работы МТА. Л., Колос, 1978.

2. Аникин Г.В., Михайлов Г.К., Енюхин А.И. К вопросу о режимах нагружения гусеничных тракторов, агрегатируемых с землеройными машинами. ЧИМЭСХ, Труды, вып. 44, 1970.

3. Багиров Д. Д. Научные основы выбора типа и основных параметров поршневых двигателей землеройных машин с целью совершенствования их эксплуатационных качеств. Автореф. докт. дисс., М., 1975.

4. Багиров Д. Д., Крылов М. 3. Об оптимизации параметров регуляторов тракторных дизелей, используемых на землеройных машинах. Доклады МИИСП, т. VII, вып. 2, 1971.

5. Базыров А. 3. Исследование температурного состояния головки блока дизеля СМД-14. Труды Саратовского ин-та механизации сельхоз. производства, вып. 39, 1967.

6. Банник А. П., Малашкин О. М. Исследование эффективности применения на тракторах двигателей постоянной мощности. Труды НАТИ, М., 1978.

7. Баранаев Л. С. К вопросу исследования тяговых сопротивлений с/х машины. Труды БСХА "Повышение эффективности использования техники в сельскохозяйственном производстве", т. 54, 1968.138

8. Баранов В. И., Кузнецов А. П., Хнсаев И. А. Об улучшении динамики системы регулирования дизель регулятор при неустановившихся нагрузках. Труды ЧПИ, сборник "Автомобили, тракторы и двигатели", вып. 119, Челябинск, 1973.

9. Барский И. Б., Акимович В. Я., Кутьков Г. М. Динамика трактора. М., Машиностроение, 1970.

10. Басаргин В. Д. Исследование тракторного дизельного двигателя при работе по пульсирующему гармоническому закону нагрузки. Канд. дисс., Челябинск, 1974.

11. И. Баширов Р. М. Скоростные характеристики топливоподающей системы тракторных двигателей. Труды Ульяновского СХИ. Ульяновск, 1976.

12. Бегимкулов Ф. Э. Влияние износа регулятора скоростного режима на эксплуатационные показатели дизельного двигателя Д-144. Канд. дисс., Волгоград, 1986.

13. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория автоматического регулирования. М., Наука, 1965.

14. Беус А. Я., Куценко А. С. О построении упрощенной математической модели переходных процессов в двигателе с газотурбинным наддувом. Двигатели внутреннего сгорания. Республиканский междуведомственныйIнаучно-технический сборник. Вып. 42, 1985.

15. Болтинский В. Н. Мощность тракторного двигателя при работе с неустановившейся нагрузкой и ее определение. Механизация и электрификация139сельского хозяйства. № 2, 4, 1959.

16. Болтинский В. Н. Развитие научных исследований по созданию скоростных машинно-тракторных агрегатов и внедрение их в производство. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, № 9, 10, 1969.

17. Болтинский В.Н. Теория, конструкция и расчет тракторных и автомобильных двигателей. М., Сельхозиздат, 1962.

18. Бурко А. С. Повышение производительности машинно-тракторного агрегата путем применения в САРС дизеля несимметричного демпфирования муфты регулятора. Автореф. канд. дис. X., 1985.—16 с.

19. Ван Кэ Хуа. Исследование работы двигателя при разгоне машинно-тракторного агрегата. Канд. дисс. ТСХА, М., 1960.

20. Василенко П. М. О методике построения математической модели МТА. "Механизация и электрификация соц. сельского хозяйства", № 7, 1976.

21. Василенко П.М. Построение математических моделей. Журнал "Механизация и электрификация соц. сельского хозяйства", № II, 1975.

22. Вахрамеев Д. А. Мобильный датчик сопротивления почвы. Деп. в ВИНИТИ, 1998.140

23. Вершинин А. С., Петров В. А. Параметры топливоиодачи дизеля на переходных режимах. Энергомашиностроение, № 2,1970.

24. Вознесенский Н. П., Логвиненко А. Я. К вопросу о характере напряженного состояния головок цилиндров при работе тракторных двигателей. Тракторы и сельхозмашины, № 4, 1969.

25. Волков А. X. Топливоподающая аппаратура как элемент системы автоматического регулирования дизеля. Автореф. канд. дисс. М., 1973.

26. Габитов И. И. Оценка неравномерности подачи топливных систем тракторных дизелей. Канд. дисс., Санкт-Петербург Пушкин, 1993.

27. Галеев Г. Г. Исследование эксплуатационных показателей топливоподающей аппаратуры тракторного дизеля при неустановившейся нагрузке. Канд. дисс. Казань, 1970.

28. Горелик Г. Б., Дьяченко Н. X., Магидович Л. Е., Пугачев Б. П. Работа топливоподающей аппаратуры дизелей при частичных и переходных режимах. Труды Ленинградского политехнического ин-та, № 316, 1970.30. ГОСТ 18509-88.

29. Григорьев М. А., Пономарев Н. И., Метелькин В. А., Новиков В. И. Износ деталей двигателя при неустановившихся режимах его работы. Труды НАМИ, вып. 147. Сборник "Теория, расчет и конструкция двигателей и их агрегатов и деталей". М., 1974.

30. Гришин Г. Д. Исследование рабочего процесса автотракторного дизеля на режимах разгона при серийной и ступенчатой подачах топлива. Канд.141дисс. Л., 1970.

31. Гришин Г. Д. К расчету давления впрыска топлива при работе автотракторного дизеля на режимах разгона. Труды Великолукского СХИ, вып. XIX, 1971.

32. Гумиров М. Ш., Гусячкин А. М., Юлдашев А. К. К вопросу о работе двигателя на переменных режимах. Сборн. "Вопросы теории и эксплуатации тракторов и автомобилей". Ижевск, 1976, Изд. Пермского СХИ.

33. Деев А. Г. Исследование работы системы охлаждения двигателя мобильного агрегата при неустановившейся нагрузке. Канд. дисс. Челябинск, 1970.

34. Деев А. Г., Каримов Р. X., Кузнецов А. В., Попов В. Н. Динамическая характеристика дизельного двигателя мобильного агрегата. Труды ЧИМЭСХ, вып. 68, ч. 1. Челябинск, 1970.

35. Дизели Д-240, Д-245 и их модификации. Минск, «Ураджай», 1986.

36. Долганов К. Е., Голод И. И. Повышение используемой мощности тракторного дизеля совершенствованием регулятора частоты вращения. Двигатели внутреннего сгорания. Республиканский междуведомственный научно-технический сборник. Вып. 46, 1987.

37. Долганов К. Е., Остапенко Г. И. Улучшение топливной экономичности и снижение дымности отработавших газов тракторного дизеля с турбонаддувом и применением отрицательного корректирования топливоподачи. Двнгателестроенне, 1983. № 2. С. 7-12.-----142

38. Долгих И. Д. Исследование микропроцессорной САР частоты вращения транспортного дизеля на основе математического моделирования. Двигатели внутреннего сгорания. Республиканский междуведомственный научно-технический сборник. Вып. 46, 1987.

39. Долгих И. Д., Петров П. П. Принципы согласования параметров при •синтезе микропроцессорных САР (МП САР) частоты вращения дизеля. Двигатели внутреннего сгорания. Республиканский междуведомственный научно-технический сборник. Вып. 46, 1987.

40. Дьяченко Н. X. Теория двигателей внутреннего сгорания.1. Машиностроение. Л., 1974.

41. Дьяченко Н. X., Дашков С. И., Костин А. К., Бурин М. М. Теплообмен в двигателях и теплонапряженность его деталей. М., Машиностроение, 1969.

42. Ждановский Н. С. Надежность и долговечность автотракторных двигателей. Л. Колос, 1974.

43. Ждановский Н.С., Ковригин А.И., Шкрабак B.C., Соминич A.B. Неустановившиеся режимы поршневых и газотурбинных двигателей автотракторного типа. Л., Машиностроение, 1974.

44. Журбенко В. И. Исследование и выбор рациональных параметров регулятора дизеля СМД-62 с целью повышения производительности машинно-тракторного агрегата. Канд. дисс., К., 1981. 293 с.

45. Иофинов С. А. Влияние вероятностного характера нагрузки на средние значения показателей работы МТА. Вестник с-х науки, № 12, 1968.143

46. Иофинов С. А., Агеев Л. Е., Демченко Е. М. Среднее значение энергетических показателей работы машинно-тракторных агрегатов при вероятностном характере нагрузки. Ремонт и эксплуатация машинно-тракторного парка. Труды Ленинградского СХИ, т. 140, вып. 1.

47. Иткин Б. А. Анализ влияния неустановившейся нагрузки на мощность и экономические показатели двигателя сельскохозяйственного трактора с механической силовой передачей. Доклады МИИСП, т. III, вып. 2, 1966.

48. Канарчук Е. А., Канарчук В. Е. Влияние режимов работы на износ двигателей, Киев, 1970.

49. Каримов Р. X. Изменение эффективных показателей двигателя мобильного агрегата в условиях эксплуатации при неустановившейся нагрузке. Автореф. канд. дисс. Челябинск, 1970.

50. Крутов В. И. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания. М., Машиностроение, 1968.

51. Крутов В. И., Волков А. А. Дифференциальное уравнение топливо-подающей аппаратуры дизеля. Известия ВУЗов. „Машиностроение", № 6,1972.

52. Крутов В. И., Волков А. А. К оценке динамических свойств топливо-подающей аппаратуры транспортного дизеля. Известия ВУЗов. "Машиностроение", № 8, 1972.

53. Крутов В. И., Данилов Ф. М. О применении линейных дифференциальных уравнений для расчетов переходных процессов двигателей внутреннего сгорания. Известия ВУЗов "Машиностроение", № 2, 1967.144

54. Крутов В. И., Кузьмин П. К. Расчет переходных процессов системы автоматического регулирования дизеля с турбонаддувом с учетом нелинейных характеристик. Известия ВУЗов, Машиностроение, № 10,1969.

55. Крутов В. И., Леонов И. В. Коэффициент избытка воздуха дизеля с турбонаддувом в переходном процессе. Известия ВУЗов "Машиностроение", 1967, №6.

56. Крутов В. И., Спорыш И. П., Юношев В. Д. Основы теории автоматического регулирования. М., Машиностроение, 1969.

57. Кузнецов А. П. О работе двигателя Д-130 на ветви перегрузки при неустановившемся режиме. Труды ЧИМЭСХ, вып. 28, 1967.

58. Кузнецов Н. Г., Кривов В. Г. Двигатель постоянной мощности со свободным впуском воздуха как энергетическое средство для сельскохозяйственных машинно тракторных агрегатов. Волгоград, 1991.

59. Кузнецов Н. Г., Улексин В. А. Электронный регулятор тракторного дизеля. Двигатели внутреннего сгорания. Республиканский междуведомственный научно-технический сборник. Вып. 46, 1987.

60. Кутьков Г. М. Влияние неустановившегося режима нагрузки на работу145тракторного двигателя с газотурбинным наддувом. Труды ВИМ, т. 3, М., 1964.

61. Кутьков Г. М. Тяговая динамика тракторов.—М.: Машиностроение, 1980.—215 с.

62. Леонов И. В. Статический расчет двухимпульсного регулятора дизеля с турбо наддувом.— Двигатели внутр. сгорания, 1983, вып. 37, с. 60—63.

63. Леонов И. В. Степень неравномерности двухимпульсного регулятора комбинированного двигателя. Двигатели внутреннего сгорания. Республиканский междуведомственный научно-технический сборник. Вып. 43, 1986.

64. Леонов О. Б., Патрахальцев Н. Н. Исследование процесса топливоподачи при неустановившемся режиме работы дизеля. Известия ВУЗов, Машиностроение, Ж 7, 1970.

65. Лурье А. Б. Линейная модель движения агрегата. Журнал "Механизация и электрификация соц. сельского хозяйства", № 6, 1975.

66. Лурье A.B. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов. Л., Колос, 1970.

67. Магидович Л. Е. Исследования процессов подачи топлива дизелей при неустановившихся режимах. Автореф. канд. дисс. Л., 1970.

68. Малашенко В. А. Влияние замедления коленчатого вала на некоторые показатели двигателя в процессе разгона машинно-тракторного агрегата. Доклады МИИСП, т. V, вып. 2, 1970.

69. Малашенко В. А. Влияние некоторых конструктивных и146эксплуатационных факторов на протекание динамической характеристики тракторного двигателя. Доклады МИИСП, т. V, вып. 2, 1970.

70. Малашенко В. А. Влияние нечувствительности регулятора регулирующего механизма на ход рейки топливного насоса в процессе разгона машинно-тракторного агрегата. Доклады МИИСП, т. VI, вып. 2, 1970.

71. Малашенко В. А. К вопросу о топливной экономичности двигателя в процессе разгона машинно-тракторного агрегата. Доклады МИИСП, т. VI, вып. 2, 1970.

72. Морозов А. X. Основы теории скоростных режимов МТА. Автореф. докт. дисс. Волгоград, 1972.

73. Морозов А. X. Устойчивость скоростного режима машинно-тракторного агрегата. Труды Волгоградского СХИ, т. 39, 1971.

74. Морозов Б. И., Сезонов А. И. Методика получения математического описания неустановившегося состояния двигателей внутреннего сгорания. "Автомобилестроение". Научно-технич. сборник, № 2, 1969.

75. Морозов Б. И., Сезонов А. И. Об исследовании динамики наполнения автомобильных двигателей. Труды Ульяновского политех, ин-та. 5, № 1, 1970.

76. Морозов Б. И., Сезонов А. И., Шацкий А. И. О методике исследования неустановившегося состояния автомобильных ДВС. Автомобильная промышленность. № 3, 1970.

77. Мурашов О. Д. Влияние системы турбонаддува на переходные процессы транспортного двигателя ДВС. Республиканский межведомственный147научно-технический сборник. ХГУ, Харьков, вып. 9, 1969.

78. Нейченко В. Г. К вопросу имитации эксплуатационных нагрузок на крюке трактора при ускоренных ресурсных испытаниях. Тракторы и сельхозмашины, 1970, № 2.

79. Новик Ф. С., Арсов Я. Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение, 1980.

80. Огурлиев М. Влияние неустановившегося характера тяговой нагрузки на сопротивление качению колесного трактора класса 14 кн. Автореф. канд. дисс. Орджоникидзе, 1975.

81. Останенко Г. И. Определение программы регулирования давления наддува тракторного дизеля. Двигатели внутреннего сгорания. Республиканский междуведомственный научно-технический сборник. Вып. 42, 1985.

82. Патрахальцев Н. Н., Соколов Ю. А. Неустановившиеся режимы работы дизелей. Двигатели внутреннего сгорания. (НИИинформтяжмаш), 1976, №34.

83. Петров В. А. К вопросу об исследовании рабочего процесса дизелей при работе на неустановившихся режимах. Труды ЦНДИИ, вып. 47, Л., 1963.

84. Пинский. Ф. И. Методы синтеза электронных управляющих систем дизелей. Двигатели внутреннего сгорания. Республиканский междуведомственный научно-технический сборник. Вып. 46, 1987.

85. Покровский Г. П. Электронизация автомобильных двигателей.148

86. Двигатели внутреннего сгорания. Республиканский междуведомственный научно-технический сборник. Вып. 46, 1987.

87. Попов В. Н. и др. Некоторые особенности работы дизельного двигателя при неустановившейся нагрузке. ЧИМЭСХ. Труды, вып. 44, 1970.

88. Попов В. Н. Пути повышения эффективного использования мощности двигателей гусеничных тракторов в сельском хозяйстве. Автореф. докт. дисс., Челябинск, 1974,

89. Рафиков О. С. Улучшение качества регулирования угловой скорости двигателя трактора для мелиоративных работ. Автореф. канд. дисс. Челябинск, 1979.

90. Сахаров А. Г., Коновалов А. В. Краткие основы методики исследования и моделирования переходных режимов тракторного двигателя. Доклады МИИСП, т. VIII, вып. 2, 1972.

91. Севрук И. В., Стебленко В. И. Подача дополнительного воздуха в цилиндры дизеля как один из способов улучшения показателей переходных процессов. Двигатели внутреннего сгорания, ХГУ, вып. 14, 1971.

92. Селифанов С. Е., Вахрамеев Д. А., Давыдов Н. Д. Математическая модель переходного процесса двигателя при использовании опережающего регулирования по нагрузке. Материалы XIX научно-практической конференции Ижевской ГСХА, Ижевск, 1999.

93. Селифанов С. Е., Вахрамеев Д. А., Максимов Н. К. Двухимпульсное регулирование двигателей сельскохозяйственных тракторов. Материалы XIX научно-практической конференции Ижевской ГСХА, Ижевск, 1999.

94. Селифанов С. Е., Вахрамеев Д. А., Перевозчиков В. Ф. Параметры системы автоматического регулирования по частоте вращения и нагрузке двигателя сельскохозяйственного трактора. Материалы XIX научно-практической конференции Ижевской ГСХА, Ижевск, 1999.

95. Сероштан О. В. Повышение экономичности тракторного дизеля Д-240 путем оптимизации угла опережения впрыска топлива на частичных нагрузочных режимах. Автореф. канд. дисс. Санкт-Петербург-Пушкин, 1999.

96. Славуцкий В. М. Разработка методов улучшения эксплуатационных показателей тракторных дизелей. Докт. дисс., Волгоград, 1992.

97. Тимофеев В. А. Инженерные методы расчета и исследования динамических систем. Л., Энергия, 1975.

98. Титов Ю. А. Исследование процесса работы машинно-тракторного150агрегата со скоростным гусеничным трактором и путей улучшения его разгонных качеств. Канд. дисс. М., 1965.

99. Халилуллин Ф. X. Влияние условий функционирования автомобилей КамАЗ на их экономичность с учетом динамических характеристик двигателя. Канд. дисс., Казань, 1992.

100. Храмов Ю. В. Исследование переходных процессов дизеля ЯМЗ-238 с турбонаддувом. Сборник "Труды семинара по неустановившимся режимам работы быстроходных двигателей внутреннего сгорания". НАМИ, 1965.

101. Хрушков П. П. Исследование рабочего процесса износостойкости тракторного двигателя в условиях неустановившихся эксплуатационных режимов. Авторефер. канд. дисс. Ленинград Пушкин, 1971.

102. Чагар В. В. Исследование тракторного дизеля при работе на переменной нагрузке. Сборник семинара по установившимся режимам работы быстроходных двигателей внутреннего сгорания. НАМИ, 1965.

103. Чернов Б.Л. Исследование взаимосвязи между степенью загрузки двигателя, его мощностью и тяговым КПД колесного трактора при неустановившейся нагрузке. Автореф. канд. дисс., Мелитополь, 1970.

104. Шемякин В. Н. О мощности двигателя сельхозагрегатов при выполнении полевых работ. Тракторы и сельхозмашины, № 5, 1967.

105. Шестухин В. И. Исследование работы дизельного двигателя Д-35 в период разгона машинно-тракторного агрегата. Труды МИМЭСХ, т. XXII, 1960.

106. Юлдашев А. К. Динамика рабочих процессов двигателя машино151тракторного агрегата. Казань, Татарское книжное изд-во, 1980.

107. Юлдашев А. К. Имитатор нагрузки тракторного двигателя. Труды Казанского СХИ, вып. 51, 1968.

108. Юлдашев А. К. К вопросу оценки динамики двигателей внутреннего сгорания. Сборник "Наука сельскохозяйственному производству". Казань, Таткнигоиздат, 1974.

109. Юлдашев А. К. К выбору критериев оценки совершенства переходных процессов в двигателях. Труды ГСХИ, т. 31, Горький, 1976.

110. Юлдашев А. К. Методика исследования индикаторных показателей тракторного двигателя при неустановившейся нагрузке. Труды Казанского СХИ, вып. 39, Казань, 1958.

111. Юлдашев А. К. О влиянии неустановившейся нагрузки на показатели двигателя. Сборник "Совершенствование эксплуатационных качеств тракторов, автомобилей и двигателей". Горький. Труды ГСХИ, т. 81, 1976.

112. Юлдашев А. К. Определение инерционности датчиков. Журн. "Механизация и электрификация сельского хозяйства", №1,1972.

113. Юлдашев А. К. Работа топливного насоса тракторного дизеля при переменном скоростном режиме. Труды Казанского СХИ, вып. 47, 1965.

114. Юлдашев А. К., Белоус Б. П. Имитатор скоростного режима тракторных дизелей. Труды Казанского СХИ, вып. 51, Казань, 1968.

115. Юлдашев А. К., Галеев Г. Г. О динамической характеристике топливоподающей аппаратуры тракторного дизеля. Известия ВУЗов, серияI

116. Машиностроение, № 1,1972, 75—77.

117. Юлдашев А. К., Гумиров М. Ш., Гусячкин А. М. Экспериментальное определение инерционности датчика. Труды КСХИ, 1970, вып. 63.

118. Яловенко Ф. Н. Некоторые вопросы рационального использования машинно-тракторного парка. Тракторы и сельхозмашины, № 10, 1965.

119. Buberts S. Reglungsverhalten von vier takt. Dieselmotoren mit Abgasturboanflodung. Mash. neu bautechnik, 1971, 20, № 5.

120. Neue Diesel. Einspritzpumpen von Bosch Kraftfachzeigtechnik, № 9, 1974.