автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Повышение тягово-сцепных качеств машинно-тракторного агрегата с регулируемым объемным гидроприводом активного прицепа

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОМИТЕТ ПО ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ МОСКОВСКИЙ АВТОМЕХАНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

КАРЕЛИНА МАРИЯ ЮРЬЕВНА

УДК 629.114.2.02.075

ПОВЫШЕНИЕ ТЯГОВО-СЦЕПНЫХ КАЧЕСТВ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА С РЕГУЛИРУЕМЫМ ОБЪЕМНЫМ ГИДРОПРИВОДОМ АКТИВНОГО ПРИЦЕПА

Специальность 05.05.03 - Автомобили и тракторы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1992

министерство науки, высшей школы и технической

политики российской федерации

комитет по высшей школе московский автомеханический институт

На правах рукописи

карелина мария юрьевна

УДК 629.114.2.02.С75

повышение тягово-сцепных качеств машинно-тракторного агрегата с регулируеш объемным гидроприводов активного прицепа

Специальность 05.0b.03 - Автомобили и тракторы

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1592

Работа выполнена на кафедрах "Гидропривод и гидропневмоавтоматика "Московского автомобильно-дорошого института и "Гидравлика и гидропривод."' Московского автомеханического института.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Сырицын Т.А.

Научный консультант

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие

- кандидат технических наук, профессор Беленков Ь.А.

доктор технических наук, профессор Ксеневич И.П. кандидат технических наук, с.н.с. Грузинов В.Е.

- научно-производственное объединение по тракторостроению НПО "НАТИ"

Защита состоится 23 сентября 1992 г.

в 14 часов на заседании специализированного ученого Совета К 063.49.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук Московского автомеханического института по адресу: 105023, г.Москва, ул.Б.Семеновская, 38, МАМИ, ауд. Б-301.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке института.

Автореферат разослан 14 августа 1992 г.

Ученый секретарь

специализированного совета К 063.49.01 кандидат технических наук

Б.А.КАЛОШИН ел—-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Приобретение тракторами новых функциональных качеств связано с разработкой новых видов агрегатов, использованием новых компоновочных схем. Это обусловлено тем, что ряд с.х. технологических операций, в частности, уборочных, выполняемых агрегатами с тяжелыми прицепными машинами /например: колесный трактор кл. 1,4 с картофелеуборочным комбайном ККУ -2А / на рыхлых влажных почвах практически неосуществим из-за снижения тягово-сцепных качеств (ТСК) трактора и невозможности реализации мощности двигателя.

Активизация колес прицепной машины т.е. перевод их в режим качения ведущих колес представляет собой одно из направлений современной тягово-энергетической концепции в с.х. машиностроении. Применение активного прицепа позволяет повысить производительность агрегата, снизить расход топлива, уменьшить разрушение микроструктуры почвы при образовании колеи и буксовании ведущих колес,сократить сроки проведения сельскохозяйственных работ. Однако внедрение активного прицепа сдерживается из-за нерешенности ряда вопросов, связанных с динамикой и кинематикой агрегата, выбором типа привода колес прицепа и его закона управления.

Среди возможных приводов ведущих колес прицепа -механического, гидравлического, элехтрического - в известной мере исследован лишь механический привод, и в меньшей степени - гидравлический.

Объемный гидропривод (0П1) ведущих колес имеет ряд преимуществ по сравнению с механическим. Наиболее важным является возмож-

ность его регулирования.

Цель работы. ПоБшепие тягозо-сцепных качеств машинно-тракторного агрегата с активным прицепом за счет рационального выбора типа привода и оптимального им управления.

Объект исследования. Машинно-тракторный агрегат в составе универсально-пропашного трактора кл.1,4 (МТЗ-50/52) и картофелеуборочного комбайна ККУ-2А с регулируемым объемным гидроприводом ходовых колес.

Методы исследования, для решения поставленных задач использован аппарат теории трактора, теории силового потока, теории подобия роторных гидромашин В.В.Мешке с уточнениями К.И.Городецкого, дифференциального анализа, теории автоматического регулирования, экспериментальные методы. Анализ математических моделей осуществлен с использованием ЭВМ.

Научная новизна. Аналитически получена инвариантная по параметрам почвы математическая модель взаимодействия шины с деформируемым основанием, пригодная для решения задач динамики агрегата и оценки его ТСК.

Выведены дифференциальные уравнения, описывающие математическую модель трогания машинно-тракторного агрегата с регулируемым гидроприводом прицепа.

Предложена методика экспериментального определения коэффициентов утечки жидкости для расчета объемного и механического к.п.д. гидрсмотор-колеса.

Разработаны законы регулирования гидропривода, учитывающие изменение условий эксплуатации.

Практическая ценность. Разработанные методы исследования, предложенные законы регулирования и схемы построения ОГП прицепа позволяют создавать гидроприводы, работоспособные в некотором диапазоне условий эксплуатации МТА с активизированным прицепом и гарантировать их эффективную работу. Одновременно разработанные схемы позволяют выбрать решение задачи регулирования ОГП в общем случае движения ..ТГА.

Реализация работы. Результаты теоретических и экспериментальных работ использованы при разработке универсального стенда для исследования унифицированной трансмиссии универсально-пропашного трактора.

В НАТИ внедрены результаты экспериментальных исследований объемных и механических потерь гидромотор-колеса и результаты теоретических и экспериментальных исследований динамики МТА с регулируемым ОШ прицепа.

Схемы регулирования гидропривода по авторским свидетельства^, разработанным диссертантом, приняты НАТИ к проработке для гидротрансмиссий новых с.х. машин,

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-технических конференциях ГЛАДИ г.Москва, 1991 г. НАМИ, г.Москва 1989, 1990, 1991 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей, получено 2 авторских свидетельства и положительное заключение ГНТЭИ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационнач работа состоит из списка вводимых обозначений и сокращений, введения, пяти глав, основных результатов и выводов по работе, списка использованной литературы. Работа изложена на 187 страницах машинописного текста (без приложений), содержит 52 рисунка, 12 таблиц. Список использованной литературы включает 109 наименований, из них 9 - на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы и цель исследования.

В первой главе проведен анализ исследований, связанных с повышением тягово-сцепных качеств МТА, особенностей динамики и кинематики агрегата с активным прицепом я сформулированы задачи

исследования.

Проведенный анализ показал, что одним из возможных путей повышения тягово-сцепных качеств МТА является активизация прицепа,однако она сдерживается из-за усложнения трансмиссии и снижения ее к.п.д. Эту задачу целесообразно решать за счет рационального выбора условий эксплуатации, обоснования типа привода к ведущим колесам прицепа и закона его регулирования.

С исследованием тягово-сцепных качеств МТА непосредственно связано изучение взаимодействия колес трактора с деформируемым основанием и, в частности, качению колеса по следу. В этой области известны работы Я.С.Агейкина, П.В.Аксенова, М.Беке-ра, В.В.Гуськова, И.П.Ксеневича, А.Ф.Полетаева, Ю.В.Пирковского, М.П.Чистова и др. По результатам обзора перечисленных работ показана целесообразность активизации колес прицепа, т.е. перевод их качения в режим ведущих и установлена необходимость дальнейшего исследования закономерностей качения ведущего колеса в процессе трогания. агрегата.

Эффективность различных способов повышения ТСК агрегата расе-матривалась в работах А.М.Голомидова, В.Н.Овсюкова, В.Н.Черевань, Д.С.Чубова, М.М.Бодалова, М.Л.1усяцкого, Э.А.Кала - по тяговым показателям, проходимости и управляемости трактора; А.С.Кабакова - по тяговой динамике трактора -тандема; В.Е.Гореликова И.Е.Янковского - по тяговой динамике трактора с колесной формулой 4x4. Подобные исследования проведены и за рубежом (Х.Альбрехт, А.Байер, Ф.Клифот, Х.Щультек).

Особенностям динамики и кинематики агрегата с активизированным прицелом или прицепным "третьим" мостом посвящены работы: А.А.Алтосаара, А,С.Андреева и О.Д.Макаровского, Ю.А.Беленкова,

И.Г.Кудрявцева, А.А.Крживицкого, А.В.Лепешкина, Н.А.Мильяо-Черно-морца, А. Д. Марцино вс ко го, А.А.Михайлина, И.П.Никитюка, Ю.П.Никоно-ва, В.Е.Ясеневича. К ним относятся и зарубежные исследования Х.Гаусса, Г.Засса, Г.Коененберга и др.

Установлено, что наибольшая эффективность повышения ТСК агрегата за счет активизации прицепа может быть достигнута на опорной поверхности с малой несущей способностью, где не только прирост производительности но и сама возможность сохранения проходимости является серьезным достижением.

Анализ состояния вопроса позволил наметить основные задачи, решаемые в диссертации.

1. Сравнительный анализ принципов построения и конструктивных схем ОГП прицепа.

2. Разработка математической модели движения агрегата с регулируемым ОГП прицепа.

3. Развитие математической модели движения для случая трога-ния МТА.

4. Экспериментальное исследование гидропривода, оценка потерь мощности в гидромотор-колесе для расчета тяговых характеристик агрегата.

5. Исследование движения агрегата с регулируемым гидроприводом прицепа в том числе, в процессе трогания.

6. Разработка закона регулирования гидропривода для установившегося движения и процесса трогания.

Вторая глава посвящена оптимизации области применения объемного гидропривода ведущих колес прицепа, математической модели ОШ, сравнении критериев регулирования передаточного отношения ОГП ведущих колес прицепа и патентному анализу конструктивных

схем регулирования гидропривода самоходной машины и прицепа. Современная тягово-энергетическая концепция в сельскохозяйственном машиностроении - создание универсальных энергетических средств, предназначенных для . выполнения широкого споктра технологических операций, (самоходное шасси ф.Моро (Франция), универсальное энергетическое средство "Бима 300", ф. "Бима-Альбарт" (Франция), отечественные - "Полесье"). Прослеживается тенденция оснащения гидроприводом прицепных сельхозмашин для повышения их проходимости на тя- ' желых переувлажненных почвах. С этой тенденцией совпадает и известное по литературе направление активизации (опорных) ходовых колес тяжелых прицепных сельхозмашин, например, картофелеуборочного комбайна.

В области исследования машиностроительного гидропривода известны фундаментальные труды П.М.Башты, В.Н.Прокофьева, Г.А.Сыри-цина и др. Особенностям динамики гидропривода дополнительных ведущих колес прицепа, в том числе, работающих совместно с механической трансмиссией трактора посвящен ограниченный круг работ в том числе МАМИ и НАТИ, которые провели Ю.А.Беленков, К.И.Городецкий, И.Ф.Фрумкис, а также А.В.Лепешкин и А.А.Михайлин. Названные выше работы по 0Ш прицепа оставляют .нерешенными такие важные вопросы как: систематизация принципов построения схемы 01Н, выбор законов регулирования при установившемся движении и в процессе трогания агрегата и Другие.

Расчетная схема ОГП приведена на. рис.1. Математическая модель ОГП,состоящая из системы нелинейных алгебраических уравнений,включает: уравнение расходов (ОГП работает без перегрузки), уравнения, характеризующие работу насоса и гидромотор-колеса, а также -потерь давления в гидролиниях.

О-"—о

Мк, и).

Рис .1Расчетная схема объемного гидропривода активного прицепа

Исследование особенностей совместной работы ведущих колес прицепа и механической трансмиссии трактора проведено на основе теории силовых потоков, разработанной А.С.Антоновым. В соответствии с ней "распределение силовых потоков в комбинированной трансмиссии агрегата при установившемся прямолинейном движении может быть представлено в виде, приведенном на рис.2.

где /^¿"-мощность,развиваемая двигателем, ЛДя-потери мощности в коробке передач трактора, МХл).~ мощность, подаваемая через механическую трансмиссию трактора (ТМ).

Рис.2. Схема силовыз' потоков в комбинированной трансмиссии ;лГА

трансмиссии

П.В.Аксеновым сформулировано требование к распределению мощности между ведущими мостами и колесами - режим качения должен быть свободным или возможно более близким к нему. Целесообразность автоматического изменения распределения мощности между мостами показана Ю.В.Пирковским.

Характеризующими параметрами .процесса регулирования по такому закону могут служить: разность угловых скоростей ведущих колес

трактора и прицепа, усилие в сцепке, угол "складывания" агрегата, кинематическое несоответствие качения ведущих колес трактора и прицепа.

По предложению Ю.А.Беленкова и С.В.Кравченко закон изменения передаточного отношения привода последовательно идущих осей прицепов можно представить в виде:

¿V = ¿„СО.ГК ( I)

¿2= ¿„СОЗ^СОЗ^ ( 2 )

где и 0 - передаточное отношение блокированного привода, * •

^уу - угол "складывания" в первой и второй сцепках. Необходимо отметить, что кинематическое несоответствие, обусловленное криволинейным движением, является основным, но не единственным компонентом суммарного кинематического несоответствия. Кроме того, регулирование по углу в сцепкев внутренне противоречиво. Если записать по П.В.Аксенову диссипативную1 функцию колеса на деформируемом основании как преобразующего и силового потока в следующем виде

л/т= гк < з)

то последний член этой суммы как раз и не учитывается в рассматриваемом законе регулирования.

Как показано И.Г. Кудрявцевым кинематическое несоответствие ведущих колес трактора и прицепа на слабых грунтах может доходить до 12,7?. Кроме того в силу особенностей кинематики криволинейного движения агрегата регулирование по углу складывания не исключает существования кинематического несоответствия до Ь%. Отсюда следует логический вывод в пользу регулирования привода по взаимному продольному перемещению трактора и прицепа т.е. по усилию в сцепке.

В третьей главе представлены результаты аналитического исследования тягово-сцепных качеств агрегата.

В основу исследования движения агрегата с активным прицепом положена общая теория движения колесных машин, получившая свое

развитие в работах Я.С.Агейкина, П.В.Аксенова, А.С.Антонова, И.Б.Барского, Я.Ф.Закина, В.И.Кнороза, И.П.Ксеневича, Г.М.Куть-кова, Е.Д.Львова, Ю.В.Пирковского, Г.А.Смирнова, Я.Е.Фаробина, Д.А.Чудакова и других. Система нелинейных уравнений, описывающих установившееся движение агрегата включает: уравнения сил и моментов, представленных на расчетной схеме (рис.3)¡уравнения взаимодействия упругих и жестких колес (направляющих колес комбайна (ККУ-2А) с деформируемым основанием, известных в теории движения колесных машин; уравнения общей теории подобия роторных гидромашин, описывающих механические и гидравлические потери в гидроприводе; уравнения связи, учитывающие потери на буксование ведущих колес и потери в гидролиниях (соотношение между давлением на выходе из насоса и перепадом давления на гидромоторе) при ламинарном и турбулентном режимах течения жидкости.

Уравнения сил и моментов, действующих на трактор в соответствии с расчетной схемой на рис.3 составлены с учетом особенностей качения эластичного и жесткого колеса по деформируемому основанию. Коэффициенты сцепления и сопротивления эластичного колеса приняты по Я.С.Агейкину, жесткого - по Г.Б.Безбородовой и Н.Ф.Кошарному

(таблица I). Характеристики взаимодействия колеса с грунтом

№ пп Параметр Стерня нормальной влажности Стерня влажная Поле культивированное сухое Поле культивированное влажное

I К 5,0 2,0 5,0 1,0

2 0,4 0,4 0,4 0,5

3 4>rr\ax. 0,65 0,65 0,41 0,41

4 5,0 5,0 3,3 3,3

5 0,75 0,75 0,47 0,47

6 р* 5,3 5,3 3,6 3,6

7 ^Ргпах5 0,6 0,6 0,38 0,38

Ь 4,8 4,В 3,1 3,1

Рис.3. Расчетная схема МТА

В результате расчета получены зависимости соответствующих тяговых к.п.д. агрегата и силы тяги на крюке (^р^ при различных условиях движения К ) на второй передаче ( Ц<п~ 9,44) об относительной величины передаточного отношения гидропривода.

Установлено, что существует область оптимальных передаточных отношений гидропривода колес комбайна,причем отклонение от этого оптимума может существенно сказаться на энергетических и тяговых показателях агрегата, чем лучше условия движения, тем больше чув-

прицепа

Сравнение идеализированной и реальной трансмиссии показывает, что в среднем в последней потери мощности выше на 145?.

Для оценки влияния условий движения на величину оптимального

( X"» ■ . • »V * «Л ИМ Л.» Л \ / /

с учетом (и без учета ( ^ти ) потерь в ней. Установлено, что изменение условий движения агрегата не оказывает существенного влияния на положение максимумов кривых .для идеализированной трансмиссии (прямая а - а ), тогда как для реальной максимумы кривых смещены вправо (прямая б-б ). Причем прямая б-б имеет наклон, указывающий на некоторую зависимость оптимального передаточного отношения гидропривода от условий движения.

На рис.5 приведены зависимости условного тягового к.п.д. и усилия в сцепке от относительного передаточного отношения гидропривода колес прицепа. Указанные зависимости построены для четырех различных фонов, характеризуемых значениями ^тож и ^■

Линия а - а на рис. 4 представляет собой закон изменения передаточного числа гидропривода. Из сопоставления зависимостей ^•(К) следует, что нельзя построить систему регулирования

передаточного числа гидропривода, используя в качестве входного сигнала только усилие в сцепке. При движении в разных условиях оптимальные усилия в сцепке, соответствующие максимуму существенно различаются. На рис.6 показан способ построения закона изменения передаточного отношения с помощью параметров системы, которые легко измерить и проконтролировать р,*. и ^н.

Рис.6. Построение закона

регулирования гидропривода в зависимости от условий движения

Полученная зависимость представляет собой аналитическое выражение закона регулирования гидропривода для достижения максимального к.п.д. Коэффициенты Кр, Ко . определяются по характеристикам гвдромашин. Параметры р^.сОц просто измеряются и могут быть использованы в системе автоматического регулирования передаточного отношения.

В четвертой главе рассмотрены особенности совместной работы механической трансмиссии с гидроприводом колес прицепа в процессе трогания и регулирования ОГП. Аналитическое исследование проведено на математической модели трогания МТА. Проведено упрощение динамической модели по Е.И.Ривину. Учтены характеристики двигателя и фрикционных элементов, имитирующих муфту сцепления и взаимодействие ведущих колес с опорной поверхностью.. Предполагается, что трогание осуществляется при работе двигателя на внешней скоростной характеристике. Математически она формализована следующим образом

где КцО^ ~ эмпирические коэффициенты характеризующие

корректорную ветвь внешней скоростной характеристики. Описание главной муфты сцепления выбрано в известном виде

псч = ПгО- еГ**)

1СЦ-' I т ( V - С / ( 5 >

где ¡¡у - максимальный статистический момент трения сцепления.

Достоверное описание процесса взаимодействия возможно лишь при наличия инвариантной модели почвы. Моменты на ведущих' колесах зависят от величине сдвига А грунта в пятне контакта поэтому необходимо в каждый момент времени знать величину этого сдвига. Особенностью процесса трогания, в отличие ют качений колеса, является то, что в этом случае отсутствуют кинематические связи

в системе "опорная поверхность - колесо", так как поступательная скорость равна нулю. Это дает возможность рассматривать процесс сдвига, грунта в области контакта колеса аналогично сдвигу грунта штампом.

В результате получено интегрально-разностное уравнение,устанавливающее зависимость момента на оси колеса от частоты вращения

Полученное описание применимо и для режима качения колеса, если принять поступательную скорость не равной нулю.

При рассмотрении механической трансмиссии трактора гидропривод создает внешнюю нагрузку, характеризующуюся крутящими моментами на валу насоса и гидромотора

- К^р)(ргп4" Рги^-Кж^•

Пгм=

- ¿зг

Система дифференциальных уравнений, описывающих процесс тро-

( 7 ) ( 8 ) ( 9 )

гания и разгона агрегата, включает математическое описание динамических процессов в механических элементах трансмиссии трактора

•Э.Д^ги-П.,-, Г-ЦЖ-гЧалЧ.

( ю )

где = 2 Г*1 / Ь. - момент на ведущем колесе трактора,

3 приведенный к валу сцепления

Г"| =2-11 /'-ггл ~ момент на ведущем колесе,, приведенный

6 / к валу гидромотора,

• ?

(А _ (Д.» • - приведенная к валу сцепления частота

4— " * вращения вала насоса,

р^ - частота Еращения вала гидромотора,

/Л р_ V I.- приведенная к валу сцепления частота ~ / | _^ ^ вращения ведущего колеса трактора,

(дЗ о = У_— приведенная к валу гидромотора частота

а6 ^ ^ - гидращения ведущего колеса прицепа.

Данная модель нелинейна из-за нелинейных характеристик двигателя, процесса взаимодействия колеса с грунтом, фрикционных элементов.

Математическое описание динамических процессов в гидроприводе включает дифференциальные уравнения, определяющие изменение давления в напорной и сливной гидролиниях, выведенных из уравнений расхода с учетом сжимаемости рабочей жидкости.

Принимая во внимание зависимости, связывающие расход рабочей жидкости • необходимый для компенсации ее сжимаемости, с

приведенным модулем упругости рабочей жидкости с учетом упругих свойств стенок трубопроводов В Ж получим следующие уравнения изменения давления в напорной и сливной магистралях

Кдт-Ун (РН-,- Рио>2-Кчт -Угм (Ргнл- РгмЛ 23Г-М I

Известное дифференциальное ур!^н^ие объ1много гидропривода вращательного типа, состоящего из насоса переменной производительности

и мотора постоянного объема имеет вид

После преобразований оно принимает вид

Ти^-ьХ^'Ч-КеР (14)

Линеаризованное уравнение регулятора гидропривода

ен=ев+кр0-Ки-Ом)-рм (к)

Учитывая, что в начальный момент \/ = 0, уравнение может быть представлено в виде £ц= ^р* Рг\ (16 ) Предложенная математическая модель трогания агрегата с комбинированной трансмиссией содержит нелинейности, что затрудняет ее аналитическое исследование. Последовательное изучение процесса трогания проведено с использованием численных методов на ЭВМ ЕС 10-45.

Основной частыр программы служит подпрограмма расчета правых частей дифференциальных уравнений, входящих в систему, с учетом всех имеющихся нелинейностей.

Параметры, характеризующие условия тропания приведены в таблице 2

Таблица 2

Почвенный фон Стерня сухая Стерня влажная Стерня повышенной влажности

Вес МТА 87000 87000 87000

Сила сопротивления чс;ппп движению ооиии 24000 13000

Ведущее колесо трансмиссии трак- ком- трак- ком-тора байна тора байна трак- ком-тора байна

Вертикальная нагрузка на ось 25800 39600 26700 39600 26700 39600

Статический радиус колеса 0,728 0,429 0,727 0,429 0,727 0,429

Параметры 0,6 0,55 0,4 0,38 0,2 0,2

ствия колеса с грунтом 5,3 4,8 3,6 3,1 1,8 1,8

Ио результатам расчета получены зависимости, характеризующие работу муфты сцепления и двигателя при различной скорости отпускания педали сцепления.

Они хорошо согласуются с опубликованными данными, что подтверждает достоверность математической модели трогания агрегата. Изменение приращения относительной силы тягив ведущего колеса по времени, темпу включения показывает, что уменьшение темпа включения затягивает процесс нарастания силы тяги на ведущих колесах практически одинаково для механической и объемной гидротрансмиссии. Можно сделать вывод, что темп включения муфты сцепления практически не влияет на запаздывание нарастания силы тяги ведущего колеса с гидроприводом по сравнению с механической трансмиссией.

1.0 I

1.0

0.75

0.5

Иг

ан

—-е.ч,о, о,--о / —— / —<о.б; 0,^0™/. , ' / щ

N¡1 Ш

и1

1 V

0.2

075

0.5

0.15

----¿ту / / / / и / /У/

п к V

и

/ / ¡4 /ж' № к/ /

0.1

0.6

аь

Об

----е.-0.6 ; Р* 50"~'/,н*ля,20с»ус

Рис.7. Влияние дополнительного ' гас.о. шшяние предварительного расхода на процесс давления на процесс

трогания трогания

Величина этого запаздывания уменьшается с увеличением

параметра регулирования насоса.

Оценивалось влияние фона на работу трансмиссии. Если величина

критического сдвига грунта одна и та же (стерня,сухая, стерня влажная), то скорость нарастания относительного усилия на ведущих колесах больше в условиях худшего сцепления колес, причем запаздывание при этом уменьшается. Для уменьшения вероятности срыва контакта ведущего колеса необходимо уменьшать параметр € в условиях, характеризуемых невысоким ^таци большим ¿^р

Характеристики рабочей жидкости -приведенный модуль упругости и степень изношенности гидромаишны (коэффициентной утечки' жидкости Кут) связаны с динамическими характеристиками гидропривода зависимостями. Уменьшение Вж и увеличение объемных утечек 1-^Т затягивает процесс нарастания силы тяги на ведущих колесах комбайна.

На работу механического привода этот процесс практически не оказывает влияния.

На рис.7 приведен график изменения относительной силы тяги ведущих колес комбайна в зависимости от количества рабочей жидкости, поступающей в напорную гидролинию гидропривода. Здесь предусмотрена подача как от основного регулируемого насоса(£=■//?> так и от основного и дополнительного( 0<д ) Установлено,

что способ создания необходимого расхода рабочей жидкости влияет на скорость нарастания силы тяги только в начальный момент. В остальном скорость изменения силы тяги по времени от введения дополнительного расхода увеличивается практически так же, как и при.увеличении параметра.

На рис.8 приведено изменение силы тяги колес при наличии в гидроприводе дополнительного расхода и предварительного подна-тяга и в гидроприводе. Последним объясняется более энергичное нарастание силы тяги в начальный момент.

В пятой главе изложены результаты экспериментального исследования объемного гидропривода с целью определения коэффициентов потерь, входящих в формулы механического и объемного к.п.д. применительно к гидромотор-колесу, спроектированному в НАТИ для привода ведущих колес прицепа.

Сравнение математических моделей для оценки к.п.д. роторных гидромашин отдает предпочтение теории подобия, разработанной В.В.Мишке и в дальнейшем развитии в работах В.Н.Прокофьева, Б.Б.Некрасова, К.И.Городецкого. Формулы теории подобия роторных гвдромашин В.В.Мишке просты и дают хорошее совпадение с экспериментальными значениями в определенной области работы. Однако, при изменении коэффициента изогональности более, чем на Ь0% или при изменении рабочих объемов гидромашин, появляются существенные расховдения между экспериментальными и расчетными значениями. Поэтому при большом диапазоне скоростей используются уточнения К.И.Городецкого (глава 2).

При уточнении теории подобия учитывается дополнительное влияние и вариация различных видов потерь. Поэтому очевидна необходимость использования уточненных математических моделей КПД роторных гидромашин и проверка их соответствия результатам эксперимента.

Исследования проведены на специально созданном стенде для испытаний гидромотор-колеса. Отличительной способностью стенда является то, что при испытаниях имитируются условия работы гидромотор-колеса, близкие к реальным - кроме создания момента сопротивления качению колеса имитируется также вертикальная нагрузка за счет специального нагружающего устройства.

По результатам эксперимента рассчитываются коэффициенты потерь, в комплексе оценивающие потери в гидромоторе и колесном редукторе. Оценка вероятной погрешности стенда при определении объемного и механического КПД гидромотор-колеса составила: при определении

объемного КПД - в области низких частот вращения (<356, в области высоких частот вращения (^О.биЗноц) ' при опреде-

лении механического КПД - в области низких давлений «4 МПа)'-*' 4/5; в области высоких давлений ( ^ 6МПа)~'1%.

Обработка результатов проведена с использованием методов математической статистики. При этом проводится корректировка данных эксперимента, исключающая влияние случайных отклонений при измерении контролируемых величин

1.о!-----

г.<>\-г—

<Л*0. -6Б ! со -- о,аа с0-10

: 1

• 1 1 < < > „

\

•'!''' ■

! !

¡о о оэ то о,5 го о м ю ¿р-

Рис.ЭГрафик отклонений расчетных и экспериментальных к.п.д.

В результате эксперимента подтверждена правомерность предложенной методики определения коэффициентов потерь в опытном гидромотор-колесе ОГП ведущих колес прицепа.

Применение регрессионного анализа, исключающего влияние случайных погрешностей измерение, повышает достоверность определения объемных, механических и полных коэффициентов полезного действия. Установлено, что точность определения механического КПД снижается с уменьшением перепада давлений, а точность определения объемного КПД снижается с уменьшением частоты вращения. Ожидаемая среднеквадратичная погрешность определения механического КПД составляет 1-1,5$, а объемного КВД - 0,5-2%. Отклонение расчетных и механических и объемных КПД от экспериментальных не превышает 1-1,5$ в широком диапазоне режимов работы.

Полученные величины КПД гидромотор-колеса являются компонентом, использующимся математической модели движения МТА активным прицепом

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Общим итогом диссертации является обоснование целесообразности использования активного прицепа для повышения тягово-сцеп-ных качеств машинно-тракторного агрегата. Разработка схем и за— конов регулирования объемного гидропривода к ведущим колесам прицепа.

Основные выводы и результаты, полученные в работе состоят в следующем.

1. Основными факторами, ограничивающими работоспособность машинно-тракторного агрегата с тяжелой прицепной машиной на почвах с низкой несущей способностью являются увеличение сопротивления качению прицепа и снижение тяговых возможностей тягача из-за низкого коэффициента сцепления его колес с почвой, что исключает возможность реализации мощности силовой установки.

2. Эффективным средством повышения тягово-сцепных качеств агрегата в условиях ограниченного сцепления его колес с почвой является активизация прицепа, обеспечивающая снижение необходимой силы тяги на крюке за счет использования силы тяги ведущих колес прицепа.

3. По совокупной оценке оптимальным приводом ведущих колес прицепа может служить объемный гидропривод, одним из основных достоинств которого является возможность регулирования передаточного отношения в зависимости от изменения условий движения.

Для объемных гидроприводов, предназначенных к эксплуатации на активных прицепах, предложены оригинальные схемы ОГП, защищенные 2 авторскими свидетельствами.

4. В общем случае движения максимальные тягово-сцепные свойства МТА с активным прицепом могут быть достигнуты при оптимальном изменении передаточного отношения к ведущим колесам прицепа,

т.е. регулировании-0П1 по величинам кинематическому несоответствию обеспечивающее качение колес прицепа в режиме, близком к свободному. Разнообразие причин, вызывающих кинематическое несоответствие качения колес, делает практически неразрешимой задачу создания универсального регулятора ОГП.

5. Практически при выборе закона регулирования ОГП и разработке регулятора следует ограничиваться типичными условиями движения. Поскольку экономически оправдано использование ОГП активного прицепа лишь в тяжелых условиях движения, когда исключены другие способы обеспечения проходимости агрегата, то следует рассматривать движение с большими радиусами кривизны траектории.

6. Предложенный закон регулирования ОГП ведущих колес активного прицепа представляет собой линеаризованную расходно-пере-падную характеристику течения гидравлических масел, полученную на основе многофакторных зависимостей, характеризующих изменение сопротивления движению прицепной машины.

7. Комплексный регулятор должен предусматривать изменение передаточного отношения к ведущим колесам прицепа в зависимости от вариации сопротивления движению прицепа и траектории движения. Параметрическими аналогами этих величин служат усилие в сцепке (сила тяги на крюке) и угол складывания агрегата.

8. Особенности динамики агрегата при трогании. и разгоне показывают, что для уменьшения вероятности потери проходимости необходимо управление темпов нарастания крутящего момента, подводимого ОГП к ведущим колесам прицепа, за счет использования дополнительного потока мощности. Управление дополнительным потоком- мощности должно осуществляться по закону, который и является частным случаем общего закона регулирования ОГП при установившемся прямолинейном движении.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Беленков Ю.А., Карелина M.L., Лепешкин A.B. К выбору закона регулирования объемной гидротрансмиссии прицепного звена //Тезисы научно-технической конференции, посвященной ЬО-летию гЛАМИ.-М.: МАМИ, I989.-C.I6.

2. Беленко Ю.А., Карелина М.Ю., Лепешкин A.B. Современные тенденции развития объемной гидротрансмиссии прицепного звена. //Тезисы научно-технической конференции.-М.: ШЫИ, 1989.-С. 16.

3. Карелина М.Ю. и др.Некоторые особенности построения объемной гидротрансмиссиии самоходной машины и прицепного звена.//Межвузовский сборник научных трудов. Надежность и повышение тягово-сцепных качеств тракторов/ М.МАМИ. 1990.-С.210-227.

4. Карелина М.Ю. Математическая модель регулируемого объемного гидропривода активного прицепа самоходных машин //Научно-техническая конференция, посвященная 60-летию 1ЛАДИ. Тез.докл.-". 1991. -С.47.

5. Карелина М.Ю. Обоснование закона регулирования ОГП активного прицепа. //Международная научно-техническая и научно-методическая конференция ШЛИ: Тез.докл.-¡Л.МАМИ. -I99I.-C.94.

6. Карелина М.Ю. Комплексный регулятор объемного гидропривода активного прицепа.//Международная научно-техническая и научно-методи-

- ческая конференция. МАШ. Тез.докл.-.Л. ,1.1АМИ. -I99I.-C.94.

7. Карелина Ь.Ю. Критерии оптимизации регулирования ОГП активного прицепа //Межвузовский сборник научных трудов. Надежность и повышение тягово-сцепных качеств тракторов/. ..иЛАМИ.1991. -С.224-231.

а. Карелина М.Ю., Лепешкин A.B. Разработка математической модели регулируемого ОГП активного прицепа. //Межвузовский сборник научных трудов. Надежность и повышение тягово-сцепных качеств тракторов. М.МАМИ. -1991. -С.231-239.