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

На правах рукописи

РГБ ОД

; 'С пен

Вахрамеев Дмитрий Александрович

Повышение производительности и экономичности машинно-тракторного агрегата улучшением динамических характеристик двигателя

Специальности:

05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

05.04.02 — Тепловые двигатели

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2000

Работа выполнена в Ижевской государственной сельскохозяйственной академии

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент С.Е. Селифанов

Официальные оппоненты: член корр. АНТ,

доктор технических наук, профессор В.А. Максимов; кандидат технических наук, профессор КГСХА А.Х. Зимагулов

Ведущая организация - Удмуртский государственный НИИ

сельского хозяйства

в | Оч. к^мин. на заседании диссертационного совета Д.120.24.01 при Казанской государственной сельскохозяйственной академии (КГСХА) по адресу: 420011, Казань, Учебный городок КГСХА, УЛК ФМСХ, аудитория 213.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанской ГСХА (УЛК ФМСХ, читальный зал).

Защита диссертации состоится « —'» Ы-ЦО (А<£>_2000 года

Автореферат разослан « ^ »

2000 года

Ученый секретарь диссертационного

совета, кандидат технических

наук, доцент

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Основными требованиями, предъявляемыми к сельскохозяйственной технике, является повышение ее производительности, экономичности и надежности.

Энергоемкие операции в сельскохозяйственном производстве занимают достаточно большой объем работ. При выполнении энергоемких работ на машинно-тракторный агрегат (МТА) действует постоянно изменяющаяся нагрузка, колебания которой доходят до 30 -40 % от величины крюкового усилия. Для выполнения работ в соответствии с агротребованиями рекомендуется недозагружать двигатель на 20 - 30%, что приводит к значительным потерям мощности. В результате происходит снижение производительности и экономичности МТА.

Одним из эффективных способов влияния на динамические режимы двигателя, с целью повышения производительности и экономичности МТА, является совершенствование системы автоматического регулирования путем введения дополнительного регулирующего импульса, опережающего увеличение нагрузки сельскохозяйственного агрегата.

Поэтому, проведение научных исследований опережающего регулирования по нагрузке двигателя сельскохозяйственного трактора, направленных на увеличение производительности и экономичности МТА, является актуальной задачей и имеет важное научное и народнохозяйственное значение.

Цель исследований. Целью данной работы является повышение производительности и экономичности МТА за счет улучшения динамических характеристик двигателя.

Для решения данной проблемы были поставлены следующие задачи исследований:

- провести анализ режимов работы двигателя МТА при выполнении энергоемких сельскохозяйственных операций;

- разработать математическую модель работы двигателя МТА в

динамических режимах при использовании опережающего регулирующего импульса по нагрузке;

- провести экспериментальные исследования рабочих процессов двигателя МТА при использовании опережающего регулирования по нагрузке с целью оптимизации параметров регулирования;

- провести сравнение качества работы МТА при использовании различных способов регулирования;

- сформулировать требования, предъявляемые к организации опережающего регулирующего импульса по нагрузке двигателя МТА.

Научная новизна. В работе научно разработаны требования, предъявляемые к автоматической системе опережающего регулирования по нагрузке двигателя МТА» которые позволяют снизить динамические потери в условиях эксплуатации.

Объектом исследований является двух массовая система, состоящая из двигателя и приведенного момента инерции МТА.

Методика исследований включала в себя лабораторные испытания двигателя, оснащенного опережающим регулятором по нагрузке. Испытания проводились в три этапа и включали в себя статические и динамические исследования.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Математическая модель переходного процесса двигателя МТА при использовании регулирующего импульса, опережающего увеличение нагрузки сельскохозяйственного агрегата.

2. Уравнение зависимости ускорения коленчатого вала двигателя МТА от параметров регулирования, полученного на базе экспериментальных исследований.

3. Требования, предъявляемые к организации опережающего регулирующего импульса по нагрузке двигателя МТА.

4. Структурная схема двухимпульсной САР и функциональная схема автоматической системы опережающего регулирования по нагрузке двигателя МТА.

Практическая ценность исследований заключается в том, что:

- разработана математическая модель переходного процесса двигателя МТА при использовании регулирующего импульса, опережающего увеличение нагрузки сельскохозяйственного агрегата;

- в результате проведенных исследований разработаны требования к организации регулирующего импульса, опережающего увеличение нагрузки сельскохозяйственного агрегата;

- разработаны структурная схема двухимпульсной САР двигателя МТА и функциональная схема автоматической системы опережающего регулирования по нагрузке;

- обеспеченна возможность проведения меньшего объема полевых испытаний опережающего регулирования двигателя МТА.

Реализация результатов работы. Полученные результаты исследований могут быть использованы при комплектовании МТА, в конструкторских организациях и научных учреждениях при разработке и совершенствовании САР двигателей МТА, а также при проведении научных исследований и в учебном процессе кафедр 'Тракторы и автомобили" и "Эксплуатация машинно-тракторного парка" Ижевской государственной сельскохозяйственной академии.

Апробация работы. Основные положения исследований диссертационной работы доложены и одобрены на 10-й научно - практической конференции вузов Поволжья и Предуралья в 1998 году в Чувашской ГСХА, на XIX научно - практической конференции Ижевской ГСХА в 1999 году, на научно - практической конференции "Проблемы механизации сельскохозяйственного производства Республики Татарстан" в 1999 году в Казанской ГСХА, на расширенных заседаниях кафедры 'Тракторы и автомобили" Ижевской ГСХА.

Публикации. Основные положения и результаты исследований опубликованы в семи печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа изложена на 232 страницах машинописного текста,

содержит 103 рисунка и 38 таблиц. Список литературы включает 123 наименования, в том числе 2 иностранных.

Содержание работы

Во введении дана научная характеристика состояния проблемы, обоснована актуальность темы, представлены основные положения диссертации, выносимые на защиту.

В первой главе приведен анализ режимов работы двигателя МТА при выполнении энергоемких сельскохозяйственных операций, рассмотрено влияние неустановившейся нагрузки на двигатель МТА. Проведен анализ двухимпульсного регулирования двигателей сельскохозяйственных тракторов.

Анализу работы двигателей на динамических режимах посвящены работы Болтинского В. Н., Крутова В. И., Юлдашева А. К., Ждановского Н. С., Патрахальцева Н. Н., Багирова Д. Д., Иофинова С. А., Гришина Г. Д., Иткина Б. А., Морозова Б. И., Останенко Г. И., Леонова И. В., Багирова Д. Н. и др.

Многочисленные исследования показали, что во время движения МТА при выполнении энергоемких сельскохозяйственных операций на двигатель действует постоянно изменяющаяся нагрузка. Неустановившийся характер нагрузки очень характерен именно для МТА. Для качественного выполнения операции в соответствии с аг-ротребованиями рекомендуется недозагружать двигатель МТА на 20-30% , что приводит к значительным потерям мощности.

Большое влияние на качество выполняемой работы МТА оказывают резкие набросы нагрузки, которые способствуют переходу режима работы двигателя на корректорную ветвь регуляторной характеристики. При этом происходит снижение частоты вращения вала двигателя, уменьшается скорость МТА. Как следствие снижается качество работы двигателя МТА, не выполняются агротехнические требования выполнения операции. Происходит снижение производительности и экономичности МТА.

Работа двигателя на неустановившихся режимах, характеризуемых значительными изменениями скоростного режима, приводит к негативному изменение характера работы всех его систем. Учитывая то, что двигатели МТА работают с неустановившейся нагрузкой в течение 60 - 65% рабочего времени, характер работы двигателя во время переходного процесса значительно влияет на показатели работы в целом.

В работах Болтинского В. Н., Крутова В. И., Юлдашева А. К., Ждановского Н. С., Патрахальцева Н. Н., Багирова Д. Д., Иткина Б. А., Морозова Б. И., Леонова И. В., большое внимание уделено работе регулятора. Авторы этих работ отмечают невозможность обеспечения качественного переходного процесса всережимным регулятором при значительных набросах нагрузки, особенно при переходе двигателя на корректорную ветвь регуляторной характеристики.

Одним из способов улучшения качества динамических режимов двигателя является двухимпульсное регулирование, включающее регулирующий импульс по частоте вращения и опережающий регулирующий импульс по нагрузке.

Особенность работы опережающего регулятора по нагрузке двигателя МТА заключается в том, что регулирующий импульс подается от датчика нагрузки, установленного перед сельскохозяйственным агрегатом, что позволяет увеличить подачу топлива с определенным опережением относительно увеличения нагрузки (рисунок 1).

В идеальном варианте, использование опережающего регулирования позволит увеличивать крутящий момент двигателя одновременно и в равной степени с увеличением момента сопротивления. Таким образом, на протяжении всего переходного процесса возможно выполнение условия установившегося режима работы:

МКр = Мс, (1)

где Мкр - крутящий момент;

Мс - приведенный момент сопротивления.

Применение опережающего регулирования по нагрузке является эффективным способом повышения производительности и экономичности МТА. Для обеспечения качественной работы регулятора необходимо провести научные изыскания, для чего были сформулированы задачи исследований.

Во второй главе обоснован выбор параметров опережающего регулирования, представлены теоретические исследования переходного процесса при использовании регулирующего импульса, опережающего увеличение нагрузки сельскохозяйственного агрегата, разработана и решена динамическая математическая модель переходного процесса двигателя МТА, при использовании опережающего регулирования.

Для качественной организации процесса опережающего регулирования необходимо обосновать выбор времени опережения регулирования, соответственно времени от начала процесса регулирования до момента непосредственного увеличения нагрузки и цикловой подачи топлива, устанавливаемой опережающим регулятором при заданной величине степени повышения нагрузки.

Наибольшее влияние на процессы, происходящие в двигателе во время переходного процесса, оказывает изменение скоростного режима. Причиной рассогласования работы систем двигателя во

время переходного процесса является появление ускорений, а соответственно и инерционных сил. Поэтому для обоснования параметров регулирования использовались параметры, характеризующие изменение скоростного режима - заброс частоты вращения и ускорение коленчатого вала.

Переходный процесс двигателя МТА при использовании опережающего регулирования по нагрузке условно разделен на три фазы (рисунок 2).

Рисунок 2 - Характер изменения момента сопротивления и цикловой подачи топлива /Г\У Действительное изменение момента сопротивления. - Принимаемое изменение момента сопротивления.

Изменение цикловой подачи топлива.

Во время первой фазы происходит увеличение цикловой подачи топлива, при этом нагрузка двигателя не изменяется. Вторая фаза процесса характеризуется резким увеличением нагрузки, цикловая подача топлива в это время не изменяется. Очень сложно оценить процессы во время третьей фазы, при этом необходимо вернуться на регулирование по частоте вращения. Составление математической модели переходного процесса основывалось на уравнении

движения двигателя

Тдс1ф/сК + Кд ф = - п - б, (2)

где Тд - коэффициент, имеющий размерность времени; он характеризует относительную инерционность регулируемого объекта;

Кд - безразмерный коэффициент, характеризующий способность регулируемого объекта к самовыравниванию;

Ф = Лш / ш0 (3)

П = Д1"! / И0 (4)

о)0 - угловая скорость в положении равновесия; Ь0 - координата положения рейки топливного насоса; б - степень повышения момента сопротивления. Для первой фазы переходного процесса

Тд с1ф / сИ + Кд ф = - П- (5)

Для второй фазы

Тд с!ф / сИ + Кд ф = - 5, (6)

Решение дифференциальных уравнений позволяет получить математическую модель переходного процесса двигателя МТА при использовании опережающего регулирующего импульса Ф = п [1 - е("*д,/Тд)] / Кд, при 0 < I < \ь Ф = б[1 - е( Кд''Тд)] / Кд, при < I < 12 (7)

где б - показатель, оценивающий степень увеличения момента сопротивления;

^ - показатель, оценивающий время опережения, с; П - показатель, предельную подачу топлива. Математическая модель решена с использованием ЭВМ. Результаты решения математической модели представлены на рисунке 3. Теоретическая кривая изменения скоростного режима двигателя представлена на рисунке 4. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований доказывает адекватность разработанной динамической математической модели. Имеющиеся несоответствия кривых объясняются влиянием допущений, принятых при построении математической модели.

2,5

0-1---I—

018 021 02» 027

*' 04+5 ««

03

021 021 027 03

5

Рисунок 3 - Зависимость значений оптимальных параметров регулирования от степени повышения нагрузки теоретические исследования -4- экспериментальные исследования

В третьей главе приведена общая и частные методики экспериментальных исследований, дано описание экспериментальной установки и применяемой аппаратуры, рассчитаны погрешности измерений.

Стендовые испытания проводились на экспериментальной установке, включающей дизельный двигатель Д-242, электрический балансирный испытательный стенд БАК-М 670 на базе машины постоянного тока, контрольно-измерительную и регистрирующую аппаратуру.

Испытания включали в себя три этапа. На первом этапе исследований проводились стационарные испытания двигателя в соответствии с ГОСТ 18509-88. При этом снималась регуляторная характеристика двигателя, по которой определялись отправные точки дальнейших исследований.

На втором этапе исследований проводились динамические испытания двигателя (набросы нагрузки с различной степенью повышения момента сопротивления) при использовании опережающего

регулирования по нагрузке с целью обоснования оптимальных параметров регулирования. Испытательный сигнал - скачкообразный. Отправными точками являлись точки режимов соответствующие 0,85; 0,90; 0,95; и 1,00 от величины Метах. Планирование экспериментов на втором этапе исследований осуществлялось на основе симметричных некомпозиционных планов Бокса-Бенкена.

В качестве факторов были выбраны следующие параметры: положение рейки топливного насоса (Х^, в мм от номинального положения рейки топливного насоса; время опережения (Х2) в секундах и степень повышения момента сопротивления (Х3). Уровни варьирования факторов определялись на основе теоретических исследований (таблица 1).

На третьем этапе исследований проводились динамические испытания двигателя при использовании различных систем регулирования: всережимное регулирование и опережающее регулирование. При использовании опережающего регулирования двигателя устанавливались оптимизированные параметры для каждой величины степени повышения нагрузки.

Таблица 1 - Уровни варьирования факторов

х3

Факторы Хч.ММ х2.с Установившиеся режимы

0,85 0,90 0,95 1,00

Метах Метах Метах Метах

Основной уровень (Х1о) 1 0,5 0,31 0,24 0,18 0,10

Интервалы варьирования

(ДХО 2 0,5 0,12 0,12 0,12 0,10

Верхний уровень (Х| = +1) 2 1 0,37 0,30 0,24 0,15

Нижний уровень (X, = -1) 0 0 0,25 0,18 0,12 0,05

Во время стационарных и динамических испытаний проводились измерения частоты вращения, крутящего момента, расхода топлива и расхода воздуха. С целью изменения величины цикловой подачи

топлива производились измерения положения рейки топливного насоса. В динамических режимах также проводился замер времени опережения подачи топлива.

Для обеспечения записи величин во время динамических испытаний двигателя использовался светолучевой осциллограф Н-115. Оценка погрешностей измеряемых величин определялась по отработанной методике. Проведен анализ инерционности измерительных систем.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований.

На основании стационарных исследований двигателя построены регуляторная характеристика двигателя, по которым определены отправные точки второго этапа исследований.

Для оптимизации параметров регулирования переходный процесс двигателя во время второго этапа исследований оценивался по изменению скоростного режима. В качестве оценивающих параметров использовались положительный заброс частоты вращения, общий заброс частоты вращения и наибольшее ускорение коленчатого вала.

В результате были получены регрессионные зависимости этих величин от параметров регулирования.

Зависимость положительного заброса частоты вращения от параметров регулирования:

^1(о,85№н) = 56,66 + 18,75X1 + 20Х2 + 7,5X1X2 - 15.84Х12 - 8,34Х22, (8) У1(0,90№н) = 46,66 + 15,63X1 + 23,13Х2, (9)

Уцо.эбыен, = 43,33 + 19,38X1 + 18,75Х2, (10)

Ущ.оомен, = 35 + 22,5X1 + 21,25Х2. (11)

Зависимость общего заброса частоты вращения от параметров регулирования:

У2(0,85№н> = 309,9 - 55,63Х<| + 87,5Х2 + 359,4Х3 +

+ 104.3Х12 + 95,55Х22 + 191,8Х32, (12)

У2(0.90№н) = 344,9 - 65,63X1 + 115Х2 + 366,9Х3 +

+ 76,8Х!2 + 145,5Х22 + 164,ЗХ32, (13)

У2(О.95№н) = 471,6 + 108,1Х2 + 362,5Х3, (14)

У2(1,ооыен) = 484,9 + 99,38Х2 + 370,6Х3 + 129,9Х32 (15) Зависимость наибольшего ускорения коленчатого вала от параметров регулирования:

У3(о,85Мен) = 130,2 - 24,76Х1 + 34,1Х2 + 161,4Х3 +

+ 38.25Х/+126,6Х32, (16)

Уэдэомен) = 157,8 - 30.84Х, + 42,94Х2 + 200,1Х3 --47,7X^3 + 36,8Х2Х3 + 24.34Х,2 + 46,69Х22 + 119,7Х32, (17) Уз(0,95Мен) = 184,3 - 48,91Х, + 194,9Хз + 93,17Х32, (18) Ъа.ооыен) = 159,9 - 29.96Х, + 32,06Х2 + 219,1Х3-- 42Х1Х2 + 48,43Х2Х3 + 34.09Х,2 + 58,04Х22 + 136,7Х32. (19) Все выше представленные уравнения проверены на адекватность модели.

По отработанным методикам уравнения (8 - 19) были оптимизированы и результаты оптимизации представлены в табл.2 Таблица 2 - Результаты оптимизации уравнений регрессии

Уравнение Параметры |

X, Х1 Х2 х2 Х3 х3

У1(о,85№тах) -1 0 -1 0 — —

Уцо.эОМетах) -1 0 -1 0 — —

У-|(0,95Метах) -1 0 -1 0 — —

^1(1,00Ыетах) -1 0 -1 0 — —

У2(0,85Ыетах) 0,267 1,267 -0,458 0,271 -0,916 0,26

У2(0,90Ыетах) 0,427 1,427 -0,395 0,303 -1 0,18

У2(0,95(Метах} — — -1 0 -1 0,12

^2(1,ООЫетах) — — -1 0 -1 0,05

Уз(0,85№тах) 0,320 1,320 -1 0 -0,640 0,27

Уз(0,90Ыетах) -0,208 0,792 -0,121 0,440 -0,858 0,19

Уз(0,95Метах) 1 2 — — -1 0,12

Уз(1,00Ыетах) 0,630 1,630 0,309 0,655 -1 0,05

Для определения оптимальных значений параметров регулирования при различных условиях нагружения двигателя использовалось уравнение регрессии (17), признанное математической моделью, наиболее полно характеризующей переходный процесс, так как в нем только один коэффициент оказался статически незначимым, и, кроме того, на этом режиме имеется достаточно необходимый запас мощности.

Степень повышения момента сопротивления - параметр, который вызывает появление переходного процесса, поэтому, считая, что уравнение (17) действительно для всей области эксперимента, получены оптимальные значения параметров регулирования, при заданной величине степени повышения нагрузки.

Для этого, в уравнение (17) вместо значений степени повышения момента сопротивления Х3 были подставлены параметры от -1 до 1 с шагом 0,1. В результате были получены уравнения регрессии, которые описывают переходный процесс, вызванный конкретным увеличением момента сопротивления. Оптимальные значения параметров регулирования представлены на рисунке 3.

Изменение параметров рабочего процесса двигателя при на-бросе нагрузки, характеризуемой б = 0,3, при всережимном и опережающем регулировании показано на рисунке 4.

В результате сравнения параметров, характеризующих рабочий процесс двигателя, при опережающем и всережимном регулировании доказано, что использование опережающего регулятора позволит уменьшить заброс частоты вращения на 100 - 400 об/мин., сократить время переходного процесса на 0,4 - 0,8 секунды, увеличить мощность двигателя во время работы на 4 - 6%, производительность МТА на 3 - 5%.

В пятой главе разработаны технические требования к автоматической системе опережающего регулирования по нагрузке двигателя МТА, разработаны структурная схема двухимпульсной САР и функциональная схема автоматической системы опережающего ре-

4

1, с

-в— Всережимное -в— Опережающее

-Теоретическая кривая

Рисунок 4 - Результаты сравнения показателей рабочего процесса двигателя

гулирования по нагрузке.

Для качественного регулирования двигателя опережающий регулятор по нагрузке должен соответствовать определенным требованиям.

1. Датчик нагрузки должен точно производить измерения относительного изменения сопротивления почвы обработке, в размерности соответствующей приведенному к коленчатому валу двигателя моменту сопротивления

2. Сигнал от датчика сопротивления должен пройти предварительную обработку и при необходимости усиление, что бы обеспечить качество дальнейших процессов обработки, при этом необходимо обеспечить относительное соответствие обработанных и начальных сигналов.

3. Регулятор должен обеспечить качественное сравнение поступающих сигналов, и в случае значительной разницы между их характеристиками, переместить и удерживать рейку топливного насоса в положении необходимой цикловой подачи.

4. Учитывая характер опережающего регулирования необходимо подать управляющий сигнал, а соответственно изменить положение рейки топливного насоса, за определенный заданный промежуток времени до увеличения момента сопротивления.

5. После преодоления участка с повышенным сопротивлением опережающий регулятор по нагрузке должен перейти в режим ожидания, а регулирование двигателем должно осуществляться всере-жимным регулятором.

6. В случае не соответствия цикловой подачи топлива и нагрузки двигателя, что может привести к увеличению частоты вращения, двигатель МТА должен автоматически перейти на регулирование по частоте вращения.

На основании представленных требований разработаны структурная схема САР двигателя (рисунок 5) и функциональная схема автоматической системы опережающего регулирования по нагрузке

Рисунок 5 - Структурная схема двухимпульсной САР двигателя

Рисунок 6 - Функциональная схема автоматической системы опережающего регулирования по нагрузке

(рисунок 6).

Нагрузка двигателя определяется датчиком нагрузки, который устанавливается на заданном удалении от сельскохозяйственной машины (рисунок 1). Рабочий элемент датчика преобразует сопротивление почвы в определенное электрическое сопротивление. Через рабочий элемент датчика с равными промежутками времени проходят электрические сигналы, вырабатываемые генератором электрических импульсов.

Электрический сигнал, пройдя через рабочий элемент датчика, обладает определенными электрическими параметрами, которые характеризуют состояние действующего сопротивления почвы. Этот сигнал, при необходимости, усиливается и поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), где согласно электрическим характеристикам преобразуется в цифровой сигнал.

Полученный цифровой сигнал поступает в устройство оперативной памяти, а затем сравнивается с последующим, в устройстве сравнения сигналов. В случае, когда разница между поступившими сигналами будет большей, чем предел срабатывания опережающего регулятора сравнивающее устройство подготавливает и отправляет сигнал на исполнительное устройство регулятора, если разница незначительная двигатель продолжает работу с всережимным регулятором.

Благодаря тому, что работа, в этой системе, ведется с цифровыми сигналами, появляется возможность при сравнении сигналов определения степени повышения нагрузки двигателя, а соответственно и степени увеличения цикловой подачи.

В качестве исполнительного элемента могут использоваться устройства, которые позволяют производить ступенчатые перемещения исполнительного вала.

В случае, каких - либо сбоев в работе систем опережающего регулятора возможно увеличение частоты вращения двигателя, за счет несоответствия цикловой подачи топлива и нагрузки. Для уст-

ранения этих явлений необходимо организовать обратную связь в системе опережающего регулирования в виде датчика частоты вращения двигателя.

В шестой главе приведены расчеты экономической эффективности использования опережающего регулирования.

В результате увеличения мощности двигателя во время движения МТА происходит снижение удельного эффективного расхода топлива на 0,007 - 0,010 г/(КВт ч), что позволит получить экономический эффект 2,0 - 2,6 рублей (2,4 - 3,2%) на условный эталонный гектар. Годовая экономия на один пахотный МТА в составе трактора МТЗ-80 и плуга ПЛН-3-35 составит 8651 рубль

Общие выводы.

1. Обоснован выбор параметров, характеризующих изменение скоростного режима двигателя МТА, как величины наиболее качественно оценивающие изменение показателей рабочего процесса.

2. Разработанная динамическая математическая модель рабочего процесса двигателя МТА при использовании опережающего регулирования по нагрузке позволяет определить изменения скоростного режима двигателя МТА в зависимости от действующих возмущений: опережающего увеличения цикловой подачи топлива и степени повышения нагрузки. Экспериментальные исследования доказали адекватность разработанной математической модели. Максимальное отклонения теоретической и экспериментальной кривых составляет 50 об/мин., что объясняется допущениями, принятыми при разработке математической модели.

3. На основании решения математической модели доказана и подтверждена экспериментальными исследованиями необходимость опережения увеличения цикловой подачи топлива относительно увеличения приведенного момента сопротивления двигателя МТА, характеризуемого 5 = 0,18 - 0,30, при котором произойдет переход режима двигателя на корректорную ветвь, на 0,5 - 1 секунду, что позволяет уменьшить заброс частоты вращения на 100 - 400

об/мин., сократить время переходного процесса на 0,4 - 0,8 секунды.

4. На основании экспериментальных исследований получены регрессионные зависимости, которые позволяют определять изменения показателей скоростного режима двигателя МТА: положительный заброс частоты вращения, общий заброс частоты вращения, ускорение коленчатого вала, и оптимизировать относительно их параметры опережающего регулирования:

5. Разработаны оригинальные измерительные системы, которые позволяют качественно производить измерения основных показателей рабочего процесса двигателя: частоту вращения, момент сопротивления, расход топлива и расход воздуха во время динамических режимов.

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

7. Использование системы опережающего регулирования по нагрузке двигателя МТА при выполнении им энергоемких сельскохозяйственных работ позволит увеличить производительность МТА на 3 - 5%. 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 в составе трактор МТЗ - 80 и плуг ПЛН - 3 - 35.

Работы, опубликованные по теме диссертации:

1.Вахрамеев Д. А. Двухимпульсное регулирование по частоте вращения и нагрузке двигателя сельскохозяйственного трактора. Совершенствование и развитие мобильной энергетики в сельском хозяйстве. Тезисы докладов 10-й научно-практической конференции вузов Поволжья и Предуралья. 1998.

2. Вахрамеев Д. А. Мобильный датчик сопротивления почвы.

Деп. в ВИНИТИ, 1998.

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

4. 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.

5. 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.

6. Селифанов С. Е., Вахрамеев Д. А. Выбор параметров опережающей системы регулирования по нагрузке двигателя сельскохозяйственного назначения. Материалы научной конференции "Проблемы механизации сельскохозяйственного производства Республики Татарстан", Казань, 1999.

7. Селифанов С. Е., Вахрамеев Д. А. Основные положения разработки математической модели переходного процесса двигателя при использовании опережающего регулирования по нагрузке. Материалы научной конференции "Проблемы механизации сельскохозяйственного производства Республики Татарстан", Казань, 1999.

Изд. Лиц. ЛР №020401 от 14.03. 97 г. Подписано в печать 4.05.2000 г. Формат 60х841/16 Печ.л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ 24.

ЗАО «Агроинфо», 427600, Глазов, Сибирская, 12