автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Разработка критериев и методов оценки эффективности промышленных тракторов

ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правахр^копиеи

- в СЕН 2000

КОСТЮЧЕНКО ВАЛЕРИЙ ИВАНОВИЧ

РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЕВ И МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТРАКТОРОВ

Специальность 05.05.03 - Колесные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ЧЕЛЯБИНСК-2000

Работа выполнена в ГСКБ ОАО "Челябинский тракторный завод" и на кафедре "Автомобили и тракторы" Южно-Уральского государственного университета

Научный руководитель: кандидат технических наук, заслуженный изобретатель России, профессор Пинигин Б.Н.

Оффициальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

нии диссертационного совета К053.13.02 Южно-Уральского государственного университета по адресу: 454080, г.Челябинск, пр. им. В.ИЛенина, 76.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим высылать по указанному адресу на имя ученого секретаря.

Автореферат разослан " % " с/***?_2000 г.

Ученый секретарь

Кычев В.Н.,

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Карлов А.Г.

Ведущее предприятие: УралНИИС НАТИ

Защита состоится " £ ". и/-о/] Я

2000 г. в 46 . ч. на заседа-

диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Жестков В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы.

Работа промышленного трактора в агрегате с бульдозером, являющимся основным видом рабочего оборудования, характеризуется рядом особенностей: выраженной цикличностью технологических процессов; наличием в рабочем элементе цикла стадии копания с резанием и накоплением грунта перед рабочим органом и стадии транспортирования; значительными усилиями, действующими на бульдозерный агрегат (БА) в вертикальной плоскости и изменяющими его сцепной вес по определенным закономерностям; высокими амплитудами горизонтального сопротивления и вертикального усилия, связанными с необходимостью при управлении рабочим органом периодически перераспределять вес БА на грунт через рабочий орган и обратно; высоким отбором мощности двигателя на манипуляции рабочим органом; разнообразием разрабатываемых грунтов и др. V

Учет данных особенностей является необходимым условием при формировании критериальных моделей и методов, по которым оценивается эффективность машины и на основе которых оптимизируются показатели тяговой характеристики и базовые показатели трактора и БА.

Однако, в настоящее время ряд определяющих особенностей работы промышленного трактора, в частности наличие и закономерности действия вертикальных усилий, вследствие их недостаточной изученности, не учитываются в теоретических критериальных моделях производительности и мощностного потенциала производительности (МПП), применяемых на стадии проектирования промышленных тракторов. Это приводит к ошибкам в методологии (априорной трактовке нагруженности БА на рабочем элементе цикла, как стационарного случайного процесса, отсутствию учета различий "динамических" тяговых характеристик БА на стадиях копания и транспортирования, заниженным усредненным оценкам потребной мощности, затрачиваемой на манипуляции рабочим органом, и др.), при этом применяемые критерии эффективности, их модели и методы оценки, а, следовательно, оптимизируемые показатели оказываются непригодными.

Помимо необходимости создания адекватных критериальных моделей и методов теоретической оценки эффективности промышленных тракторов, позволяющих оптимизировать их показатели на стадии проектирования, существующая практика испытаний требует разработки критериев и методов для быстрой и достоверной экспериментальной оценки эффективности созданных натурных образцов. Применяемые методы испытаний на сравнительную техническую производительность, при которых оцениваются средние выходные показатели созданного образца и аналога (призма грунта, скорость, время технологической операции), несмотря на значительные земельные затраты (около 1Га на оба трактора), зачастую приводят к трудностям в интерпретации результатов испытаний, особенно при множестве конструктивных различий образца и аналога. Методы лабораторно-полигонных испытаний более низкого уровня по ГОСТ 23734, 27247, 18509 и др., по которым оценивается эффективность отдельных систем промышленного трактора (тяговые испытания, тормозные испытания двигателя, нагрузочные испытания

гидросистемы), при высокой трудоемкости не учитывают особенности его работы и идентичны методам испытаний сельскохозяйственных -факторов.

Целью работы является разработка критериальных моделей и методов, предназначенных для теоретической и экспериментальной оценки эффективности промышленного трактора, на основе учета главных особенностей его работы в составе БА.

Объекты исследования: промышленные тракторы и БА на их базе.

Научная новизна:

- разработаны метод оценки показателей "динамических" тяговых характеристик и уточненные математические модели функционирования БА на стадиях копания и транспортирования на грунтах различной плотности с учетом закономерностей действия вертикальных усилий и других особенностей работы. Разработаны универсальные правила расчета показателей "динамических" тяговых характеристик Б А при различном сцепном весе через показатели "статической" тяговой характеристики (оценивается при стандартных тяговых расчетах), позволяющие установить соотношения между тяговыми характеристиками на стадии копания и транспортирования для оптимизации рабочего процесса БА в целом;

- разработан метод теоретической оценки максимальной производительности на основе поиска оптимальных рабочих процессов с учетом различия "динамических" тяговых характеристик на стадиях копания и транспортирования. Уточнены основные положения теории оптимальных рабочих процессов промышленных тракторов, теоретически и экспериментально обоснована оптимальность нестационарных процессов копания. Установлены показатели тяговой характеристики БА и базового трактора, обеспечивающие оптимальные рабочие процессы;

- обоснованы условия разработки энергетического критерия эффективности промышленного трактора, соответствующего критерию производительности;

- разработан критерий для экспериментальных исследований и испытаний промышленных тракторов, соответствующий критерию производительности. Разработаны методы экспериментальной оценки эффективности промышленных тракторов ( модели и методы тягово-динамических испытаний, методические основы стендовых ускоренных лабораторно-полигонных испытаний);

- БА экспериментально изучен как объект с переменным управляемым сцепным весом. Проведена оценка нестационарности рабочих процессов БА и раздельный анализ его нагруженности на стадиях копания и транспортирования. Изучены закономерности вертикальных усилий, действующих на БА на стадиях копания и транспортирования. Установлены эмпирические закономерности горизонтальной и вертикальной составляющих сопротивлению копанию и изучена динамика тягового сопротивления при действии различных напорных давлений на режущей кромке ножа бульдозера. Установлены величины напорных давлений, потребные для эффективной разработки грунтов различной плотности. Уточнены параметры нагружения БА, связанные с

системой управления рабочим органом (вариации тягового сопротивления и вертикального усилия, отбор мощности двигателя на манипуляции) и оценено их влияние на выбор оптимальных показателей тяговой характеристики и базовых показателей трактора и БА.

Практическая ценность. Разработанные критериальные модели и методы оценки эффективности промышленных тракторов позволяют на стадии проектирования и при испытаниях созданных образцов найти оптимальные показатели тяговой характеристики и базовые показатели, обеспечивающие БА на базе трактора максимальную производительность.

Результаты работы рекомендуются к использованию на заводах отрасли, в проектных, научно-исследовательских и учебных институтах, испытательных и сертификационных центрах.

Практические результаты по выбору оптимальных показателей БА и базового трактора (оптимальные диапазоны тяговых усилий и коэффициент приспособляемости - дня тракторов с автоматической МТУ, оптимальные тяговые усилия - для тракторов с механической ступенчатой трансмиссией, потребные величины отбора мощности двигателя на манипуляции рабочим органом, потребные напорные давления на режущей кромке ножа бульдозера) рекомендуются к внедрению на серийно выпускаемых и перспективных моделях промышленных тракторов и промышленных модификациях сельскохозяйственных тракторов.

Внедрение результатов. Результаты внедрены в ОАО "ЧТЗ" на опытной модели БА Б-170М.03-51В с двигателем постоянной мощности и оптимизированными показателями тяговой характеристики, показавшей прирост производительности по сравнению с серийными аналогами на 10...27%.

Рекомендации по оптимальным показателям трактора и БА приняты ОАО "ЧТЗ" для внедрения на перспективных моделях промышленных тракторов класса 10, 15 и Б А на их базе, а методы и установка для тягово-динамических испытаний - для использования в практике лабораторно-полигонных испытаний.

Разработанный на уровне рабочего и строительного проекта стенд для ускоренных лабораторно-полигонных испытаний включен в состав сооружений, предназначенных для строительства на полигоне ОАО "ЧТЗ" в п.Мисяш.

Апробация работы. Основные положения работы обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях НАТИ (г.Москва, 1989г.), ЧФ НАТИ-ЧПИ (г.Челябинск, 1989 и 1990г.г.), КПП (г.Кугаиси, 1990г.), ЧФ НАТИ (Челябинск, 1991), ЧПИ (г.Челябинск, 1995г.), ИМ УО РАН (г.Екатеринбург, 1996г.), университетских конференциях ЧПИ-ЧГТУ-ЮУрГУ, (г.Челябинск, 1991...2000гх.), ЧГАУ (г.Челябинск, 1999г.), НТО ГСКБ ОАО"ЧТЗ" (г.Челябинск, 1999г.), НМС УМО Госкомобразования (г.Челябинск, 1997г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, получено 3 А.С.СССР и 1 ПРФ.

Объем работы. Диссертация содержит 296 стр. машинописного текста, включает 72 иллюстрации и 19 таблиц. Работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов и практических рекомендаций, списка литературы (168 наим.) и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность проблемы, ее научная и практическая значимость, обоснована цель исследований, отражены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен обзор и анализ теоретических и экспериментальных исследований, посвященным особенностям работы трактора в составе БА - рассмотрены особенности агрегатирования, технологии работы и тяговой динамики; проведен анализ критериев и критериальных моделей, по которым оценивается эффективность промышленных тракторов ( производительность, энергетические критерии); рассмотрены существующие методы, примеры из практики и направления развития лабораторно-полигонных испытаний промышленных тракторов; сформулированы задачи и разработана структурная схема исследования.

Изучению специфики работы и разработке связанных с ней вопросов теории промышленного трактора посвящены работы В.И.Баловнева, В.И.Барышева, А.И.Брусенцева, Ю.В.Гинзбурга, В.Л.Довжика, В.В.Кавунова, И.С.Кавьярова, А.Г.Карлова, Р.К.Кудайбергенова, В.Н.Кычева, Б.Л. Магарилло, Б.Н.Пинигина, Б.М.Позина, Д.И. Федорова, А.М.Холодова и др. Смежные вопросы теории резания грунтов землеройными машинами разработаны К.А.Артемьевым, В.И.Баловневым, Ю.А.Ветровым, Н.Г.Домбровским, А.Н.Зелениным, Д.И.Федоровым и др. В результате проведенного анализа существующих источников установлено следующее.

Наименее изученными остаются особенности тяговой динамики, определяющие не только изменение выходных показателей БА, но и конечную оптимизацию его рабочих процессов, а именно: закономерности и различный механизм действия вертикальных усилий на стадиях копания и транспортирования; различие нагружения БА на данных стадиях тяговыми сопротивлениями и дополнительными факторами, связанными с системой управления рабочим органом, что требует рассмотрения нагружения на рабочем ходе как нестационарного процесса. Раздельное (на стадиях копания и транспортирования) изучение нагружения БА вертикальными усилиями и горизонтальными сопротивлениями является ключевым звеном для разработки методов оценки "динамических" тяговых характеристик БА на данных стадиях, формирования адекватных критериальных моделей, оптимизации рабочих процессов и параметров тяговой характеристики БА и базового трактора.

Существующие теоретические модели производительности либо не позволяют оптимизировать показатели тяговой характеристики (включают их фиксированные значения), либо при отсутствиии учета вертикальных усилий приводят к неверным стационарным оценкам оптимальных рабочих процессов БА, и, как следствие, оптимальных показателей тяговых характеристик БА и трактора.

МПЩсреднецикловая "полезная"мощность агрегата), включенный в нормативную документацию (ГОСТ 4.373,РД23.82.2-86 и др.) и считающийся аналогом производительности, для БА производительности не эквивалентен и дает различную с ней оптимизацию показателей тяговой характеристики. Основным методологическим недостатком МПП является априорное пред-

стайление тягового сопротивления на рабочем ходе, как стационарной случайной функции или процесса (расчетное математическое ожидание тягового усилия не совпадает с величиной усилия, оптимального по МПП, некорректная оценка типовой усредненной реализации при различных по продолжительности стадиях копания и транспортирования).

Рассмотренные примеры из практики лабораторно-полигонных испытаний тракторов классов 10, 15, 25, 35 показывают, что при существующих высоко трудоемких и затратных методах испытаний на техническую производительность, тяговых и других видах испытаний объективно затруднена оценка влияния на производительность отдельных систем базового трактора.

В этой связи сформулированы задачи исследования.

Теоретические и методические задачи:

- по результатам экспериментальных исследований рабочих процессов БА и анализа существующих источников разработать методы расчета "динамических" тяговых характеристик и уточненные модели функционирования БА на стадиях копания и транспортирования с учетом закономерностей действия вертикальных усилий на данных стадиях;

- на этой базе разработать метод оценки максимальной производительности БА путем поиска оптимальных рабочих процессов. Оценить свойства таких процессов и провести соответствующую оптимизацию показателей тяговой характеристики БА и базового трактора для грунтов различной плотности;

- оценить влияние системы управления на выбор оптимальных показателей тяговой характеристики (вариаций тягового сопротивления и вертикального усилия, манипуляций рабочим органом);

- обосновать возможность создания энергетического критерия эффективности промышленного трактора, соответствующего критерию производительности и позволяющего оптимизировать параметры базового трактора на уровне теоретических исследований;

- разработать критерий для экспериментальных исследований и испытаний промышленного трактора, соответствующий критерию производительности и позволяющий достоверно оценивать эффективность БА и базового трактора;

- разработать методы и оборудование для экспериментальной оценки эффективности промышленных тракторов, учитывающие основные особенности его работы и позволяющие проводить комплексные исследования эффективности как промышленного трактора в целом, так и его отдельных систем;

Экспериментальные задачи:

-изучить рабочие процессы БА на грунтах различной плотности с корректной оценкой вида процессов (тестированием тяговых сопротивлений и вертикальных усилий, действующих на БА, на стационарность), провести анализ нагруженности агрегата на стадиях копания и транспортирования;

-изучить закономерности вертикального усилия, действующего на агрегат в процессе копания и транспортирования на грунтах различной плотности;

- изучить параметры нагружения БА, связанные с системой управления рабочим органом (вариации тяговых сопротивлений и вертикальных усилий, процессы манипуляций рабочим органом). Уточнить величины потребного отбора мощности, затрачиваемого на манипуляции;

- провести экспериментальную проверку адекватности теоретических положений работы путем испытаний образца трактора с показателями тяговой характеристики, обоснованными в теоретической части работы.

Во второй главе обоснованы критериальные модели для теоретической и экспериментальной оценки эффективности, учитывающие основные основные особенности работы промышленного трактора, разработаны теоретические основы для их формирования. Структура теоретических исследований включала три основных блока.

В первом блоке разработан метод теоретической оценки максимальной производительности БА путем поиска оптимального рабочего рабочего процесса , обоснование показателей тяговой характеристики БА и базового трактора, обеспечивающие такие процессы на грунтах различной плотности. Основами для формирования метода являются разработанный метод расчета показателей "динамических" тяговых характеристик и уточненные модели функционирования БА на стадиях копания и транспортирования.

Во всех рассматриваемых ниже тяговых характеристиках, моделях и расчетах величины тягового усилия (сопротивления) фкр, касательного усилия на ведущих колесах фк зертикального усилия фв, тяговой мощности Т], мощностей на ведущих колесах Т|к, на буксование Г)8, на передвижение Т|Г, призмы грунта ц, площади вырезаемой стружки Р, отнесены к полному весу ва БА, т.е. представлены в удельном виде.

Потенциальная тяговая характеристика БА на стадии копания Из теоретических исследований процесса копания (КААртемьев, В.И.Баловнев, ЮА.Ветров, Б.М.Позин) , при пренебрежении силами инерции известно выражение для тягового сопротивления фс:

ф{=фкрд=кЕ+Цбуд, (1)

где к, у - коэффициент сопротивления резанию и объемный вес грунта, }18=Ц1+}11С082бр, здесь Ц1, Ц1, бр - коэффициенты трения грунта по грушу и грунта по отвалу, угол резания бульдозера,

фкрд - удельное"динамическое" тяговое усилие, развиваемое агрегатом при действии вертикальных усилий на стадии копания и изменении (снижении) сцепного веса БА и являющееся отношением тягового усилия к полному весу БА, т.е. в его величине не учитывается изменяющийся сцепной вес БА. Следовательно, уравнение, связывающее удельные тяговые усилия (фкрд и фкр*), которые развиваются при наличии вертикальных усилий фв и без последних, (уравнение связи масштабов удельных тяговых усилий в "динамике" и "статике") можно записать, как:

фкрд=фкр*(1+фв) . (2)

По результатам экспериментальных исследований рабочих процессов БА на грунтах различной плотности установлено:

срв=афкрд+в1 , (3)

где а=0,0192; В1=-0,0663 - для грунта I кат.(с=3...4) а=0,3253; В1=-0,3034 - для грунта II кат.(с=6...8) а=0,32; В1=-0,3637 - для грунтаЩкат.(с=9...12).

Уравнения (3) являются средними линиями регрессионных полей управления {фв(фкрд)}, отражают идеальную взаимосвязь между фв и фкрд при копании и не зависят от системы управления.

Следовательно, значения "динамического" удельного тягового усилия и "динамической" тяговой мощности Г|д при копании составят: фкрД=вфкр7(1-афкр*) , т1д=фкрдХд=вг|д7(1-аг|д7Хд) , где в— В1+1,

Г|д*=фкр*Хд - "динамическая" тяговая мощность, развиваемая БА с учетом основных факторов тяговой динамики (снижения сцепных свойств, увеличения сопротивления передвижению), но не учитывающая смещение "динамических" уд. тяговых усилий относительно "статических" по (2), Яд - реальная ("динамическая") скорость БА. Из уравнения "динамического" баланса мощностей БА имеем: Г|*=Г|ст-ДГ|5-ДГ|Г ,

где Г)ст=Т1 к( 1-5ст)-ГстХст - "статическая" тяговая мощность, оцениваемая в обычных тяговых расчетах,

Дт15, ДТ|Г - разницы мощностей на буксование и передвижение в "динамике" и "статике", которые обусловлены снижением реальной скорости БА , вследствие разницы "динамической" 6д и статической 8ст зависимости буксования при действии вертикальных усилий, и увеличением коэффициента сопротивления передвижению:

Дг|5=Т1ст(1-Ку)-Дгед(1/(1-5д)-1), Дт]Р=Д1Хд/(1-5д), где Ку=(1-5д)/(1-8ст) - коэффициент, учитывающий снижение скорости БА при копании,

ДГ=£и-Гст - разница "динамического" и "статического" коэффициента сопротивления передвижению. По Ю.В.Гинзбургу:

5ст=1-[1-фкр/фкрмакс(фв=0)]°'05 , 5д=1-[1-фкр/фкрмакс(фв)]0'15. Автором на основании экспериментальных исследований В.И.Барышева и Ю.Г.Попова получены следующие зависимости, связывющие фкрмакс и фв для БА и бульдозерно-рыхлительного агрегата (БРА) на базе трактора с трехточечной подвеской:

фкрмакс=[-442,67фв4-204,38фв3-26,01фв2+0,158фв+ +1]фкрмакс(фв=0) -для БА и -0,324 «фв«0 , фкрмакс=[-220,44фв4-114,34фв3-17,578фв2+0,0384фв+

+1]фкрмакс(фв=0) -для БРА и -0,365 «фв«0 , фкрмакс=фкрмакс(фв=0) (1+фв) -дляфВ>0 .

По Ю.В.Гинзбургу: Гд=ЭД14),375(1-фк/фкмакс)«], т=0Д5+0,1Хт, С=0,08+0,0035Хт, где Хт - теоретическая скорость БА. Следовательно:

Т]*=(Т]ст-ЛГХст)КуК<р , где К<р=1-ЛГ/фкр - коэффициент отражающий уве личение коэффициента сопротивления передвижению.

Таким образом, "динамическая" тяговая характеристика БА при копани* с учетом снижения скорости, увеличения коэффициента сопротивления передвижению и преобразования масштабов удельного тягового усилия чере: "статическую" тяговую характеристику представится, как:

в[11ст(£ст)-ДГ&гг]К? в[т) ст(фкр)]КуКф Т]д =- или Т]д =

1-а/Хст{Т] ст(Х<гг)-Д ГХст] 1-аКф/фкр (4)

"Статические" и "динамические" (при копании) тяговые хактеристики БА на грунтах различных категорий в функции "статического" тягового усилия фкр представлены на рис.1, а "динамические" тяговые характеристики Т]д(фкрд) - на рис.2.

Из (2)...(4) видно, что "динамическая" тяговая характеристика БА на стадии копания в соответствии с законом (3) является "скользящей" по ряод потенциальных характеристик с фиксированным значением сцепного веса: Т|д=(Т1ст-ДГСст)Ку(1+фв)=Т]стК?К<|!(1+фв), для которой фкрд=(фкр-Д0(1+Фв). Хд=ХстКу . (5)

Уравнения (5) представляют общий метод расчета "динамической" тяговой характеристики через показатели "статической" тяговой характеристики, который позволяет оценить соотношение между показателями "динамических" тяговых характеристик БА при различном сцепном весе. На самом деле, при заданном значении т|ст(Хст) "статической" тяговой характеристики, являющейся своеобразной точкой отсчета, для известных "рд1, фкрд1 Хд1 и соответствующего им фв1 (сцепного веса) можно всегда установить соотношения с Цд1, фкрд!,Хд2 при другом фв1 (сцепном весе):

Т|д2=Т|д1(Ку2/К¥1)(1+фв2)/(1+фв1), фкрд2=фкрд1 (1+фв2)/(1+фв1), Хд2=Хд1Ку2/Ку1. (6)

Зависимости (5) и (6) являются универсальными правилами расчета показателей "динамических" тяговых характеристик БА при различном сцепном весе. Правила имеют первостепенное значение при установлении соотношений показателей тяговых характеристик агрегата на стадиях копания и транспортирования, необходимых для разработки метода оценки максимальной производительности БА и оптимизации его рабочего процесса в целом (при совместной оптимизации стадии копания и транспортирования):

фтр=фкрд (1+фв1р)/(в+а<ркрд), Хтр=ХдКггр/Ку. (7)

Правила дают необходимые дня оптимизации рабочего процесса соотношения между краями диапазона силового регулирования, относящимися к тяговым характеристикам на стадиях копания и транспортирования,

Т]сг, Т]д кВт/кН 0,5

0,4 0,3 0,2 0,1 0

TJCT

1 , II III

/ •III" 'II

фкр

Т]д, кВт/кН

0,36 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 О

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Рис.1 "Статические" и "динамические"( при копании) тяговые характеристики БА на грунтах различной плотности в зависимости от "статического* тягового усилия.

1

* s£= -«.II

А JBBr 1

/ 1

/

f

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Рис.2 *Динамические"( при копании) тяговые характеристики БА на грунтах различной плотности

фкрд

0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

т]тр\фтр; ■

ДИ8П. ©TP _

4---— if

4 диап. фкрд ^

0

0,6

0,8

0,2 0,4

Рис.3 Соотношение тяговых характеристик БА при фкрд» ФТР копании и транспортировании. Грунт III кат (с=9...12)

io'

а также позволяют оценить влияние системы управления на выбор оптимальных показателей тяговой характеристики (оценить изменение "динамических" тяговых характеристик при действии связанных между собой вариациях тягового сопротивления и вертикального усилия).

Тяговая характеристика БА при транспортировании в соответствии с (5) определяется следующим образом:

Т|тр=(Т)ет^Д[Хст)КУгр(1+фвтр), для которой

фтр=(фкр-АГ)(1+фвтр), Хтр=ХстКттр, (8)

где Кутр=(1-бтр)/(1-0ет) , здесь 5тр - "динамическая" характеристика буксования при транспортировании при фетр.

В отличие от "скользящей" "динамической" тяговой характеристики БА при копании, как показали экспериментальные иследования, характеристика при транспортировании соответствует постоянному (стационарному) сцепному весу. При чем, при разработке грунтов II и III категории на стадии транспортировании бульдозер практически всегда опускается на грунт и его вес G6 не участвует в тягообразовании. Это связано с тем, что с опущенным бульдозером оператору легче проводить транспортирование (часто используется плавающее положение распределителя) и на плотных грунтах нет опасности самозаглубления бульдозера. Напротив, на слабых грунтах I категории веса бульдозера достаточно для самозаглубления, он не опускается на грунт и в тягообразовании участвует полный вес БА.

Соотношение "динамических" тяговых характеристик при копании и транспортировании для грунта III категории представлено на рис.3.

Исходя из работ Б.М.Позина, уточненные (по входящим в них показателям соответствующих "динамических" тяговых характеристик) математические модели процессов копания и транспортирования представятся в следующем виде:

копание я(Г)+Цбу/К^)ч(1)=1/Кт|д(Хд), (9)

где я=1/ке

Т1д(Хд)-по(4).в

транспортирование Т]тр=(Т]е-г-АГХет)Кггр(1+фвтр), (11)

где Т|тр(&тр) -по (8), фвтр»0-дпя гр. I кат., фвтр«Сб - для гр.И и III кат. Для основной технологии с отсыпкой грунта в кавальер стадия транспортирования разделяется на два участка: транспортирование в траншее (ф!рч?=цбуц) , и на кавальере, где тяговое сопротивление возрастает по сравнению с развиваемым в траншее из-за угла а наклона кавальера (ф*рга»=фтр'Р(14^а/}1а)-И£а - рассчитано с использованием универсальных правил (6)).

Метод оценки максимальной производительности БА путем поиска оптимального рабочего процесса Процесс копания в соответствии с уточненной моделью (9) и ее решением (10) имеет ряд возможных решений со своими законами Xa(t) и X4t) и множеством начальных условий по начальной скорости и набираемой призме, а

процесс транспортирования определяется величиной набранной на стадии копания призмы. Следовательно, при расчете производительности БА целесообразно нахождение ее максимальной величины, что эквивалентно задаче нахождения оптимального ( обеспечиваючивающего максимум производительности П) рабочего процесса БА и напрямую обеспечивает оптимизацию показателей его тяговой характеристики. Вне привязки к конкретной технологии задача формулируется следующим образом:

П=Я/Тц=я/(Тк+Ттр+Тост+Ти)=я/[Ьк(1/Хд-1/Х:тр)+Ь/Хтр+Тост+Тхх] ->шах,

где Тц, Ти, Ттр, Тоет, Тхх, Ьк, Ь - продолжительности цикла, копания, транспортирования, технологических остановок, холостого хода, дистанция копания, длина разрабатываемого забоя, соответственно.

Для максимизации функционала П при равных условиях ( одинаковой ц и следовательно Хтр, а также одинаковых Тост, Тхх, Ь) необходимо обеспечить максимум средней скорости рабочего хода или минимизировать показатель Задача нахождения процесса с максимальной средней скоростью копания решается в соответствии с системой:

То есть поиск оптимального процесса проводится на всех возможных дистанциях копания LkI , для каждой из котош>1х ищется процесс копания, обеспечивающий максимум средней скорости Хдтап на данной дистанции, а из всех процессов копания, оптимальных на конкретных дистанциях, окончательно выбирается процесс, обеспечивающий максимум средней скорости рабочего хода. Систему (12) можно решить прямым способом как для БА с автоматической МТУ (ГМТ, ДПМ+МСТ, ЭМТ), использующего определенный участок потенциальной тяговой характеристики, так и для Б А с дизе-лем+МСТ, работающего при копании на стационарном скоростном режиме.

Для БА с автоматической МТУ, во-первых, исходя из модели копания (9) и ее решения (10), выделяется класс движений, который на малых дистанциях копания является единственно оптимальным, определяемым методами вариационного исчисления путем максимизации функционала Ji]fl$j0e'l4TA,x«dt:

. (13)

Во-вторых, из всех других классов непрерывных движений при копании, которые мотут обеспечить максимум средней скорости рабочего хода, выделяются движения с постоянной скоростью (стационарные процессы), максимизирующие длину копания.

Анализ и численные расчеты для БА с автоматической МТУ показали, что вследствие более низких показателей "динамической" тяговой характеристики на стадии копания по сравнению со стадией транспортирования, скорость транспортирования всегда значительно выше скорости копания. Поэтому для достижения максимума П, необходимо выполнять копание на малой дистанции, чтобы как можно большую часть забоя проходить в быстром транспортном режиме, что дает только эйлеровский процесс (13). Для модели максимальной производительности, не учитывающей наличие вертикальных

(12)

усилии и различие тяговых характеристик на стадиях копания и транспортирования, оптимальны стационарные процессы копания. Это кардинально меняет подход к оптимизации рабочих процессов и покателей тяговой харак-теристики.Таким образом, экстремали, удовлетворяющие процессам (13) и проверенные на общую оптимальность в сравнению со стационарными процессами являются оптимальными процессами копания БА с автоматической МТУ.

Задача нахождения максимальной производительности Пмакс БА с автоматической МТУ связана с поиском наилучших начальных условий Хднач и q (т.е. оптимального диапазона фкрднач...фкрдкон и фкрнач...фкркон) - система (14) , а для БА с дизелем+МСТ - с поиском оптимальных постоянных скоростей Хд (фкрд и фкр) - система (15). Системы (14) и (15) отражают метод расчета максимальной производительности БА. Для проведения численного решения системы были конкретизированы для базовой технологии с отсыпкой грунта в кавальер (с учетом снижения набираемой призмы при росте угла кавальера) и для технологии с отсыпкой в свал.

(14) ( №^(t)Äi=^»(t),Xw(0)=^a4i еЗДд), Xipj=Xip(<|j)eXip(T|Tp) , i, jeN, Пмакс=тахЩ[Хдна«в,ф, Xipj(qj)]

(15) г Хда=соп81еХдСПд), Хтр1=ХдаКпр/Ку,, i, jeN ,

1 Пмжс=тахЩ[Хщ,ф, Xipi] Численные расчеты проведены для грунтов I, II и III категории. Пример расчетных зависимостей производительности по базовой технологии на грунте III категории для БА с автоматической МТУ (при удельной мощности 0,668кВт/кН, Т]к=0,569кВт/кН, Ga=187 кН) представлены на рис. 4, а вид оптимального процесса копания - на рис 5. Результаты расчетов показывают следующее.

Для БА с автоматической МТУ

При осуществлении копания с начальными усилиями фкрднач(фкрнач) отличающимися в несколько (в 5..8) раз конечное усилие фкрдкон(фкркон) изменяется незначительно (на 3,3...8,7%). Это является одним из главных свойств оптимального процесса копания. Значения границ оптимальных диапазонов "статических" тяговых усилий фкр в зависимости от коэффициента приспособляемости D МТУ с точностью до 1,3% составляют: фкрнач—mDn , фкркон=Вфкрнач+1ст(Е)-1) , где т=0,6995; п=-1,2865 - для грунта I кат., Ш=0,8445; п=-1,2142 - для грунта II кат., m=0,7758; п=-1,2212 - для грунта III кат.

П, м3/с 0,032

П , м /ч 117 112 _ 107 102 97 -1 92 н 87 >2 н

■ q=2,5M3

- q=3M3

- q=3,5M3 • q=4M3

■ q=4,3M3

Хд,

м/с,

ф»фД

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 Хднач, М/С

Рис.4 Расчетные зависимости П для БА с авт. МТУ от начальных условий( Хднач и емкости отвала Ц). Грунт III категории. 0,9

Id

ф ■ф А

Хд

0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

012345678 9 101112131415161718 t, С

Рис.5 Парамеры оптимального процесса копания для БА с авт. МТУ. Грунт III категории.

10 9 8 7 6 5 4

Хд, м

П, м'/ч 200 190

110

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

-у 1

А

II

hi -

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 О

Рис.6 Зависимость П от коэффициента приспособляемости МТУ О на грунтах различной плотности.

Снижение D с величин 1,97...2,37, обеспечивающих максимум производительности по базовой технологии, до 1,6 не вызывает существенного снижения производительности (ДП, равный процентной разнице максимальной н достигаемой производительности не превышает 2%) - рис.6. ДП является одним их факторов при выборе рабочих тяговых диапазонов БА. Вторым фактором является возможность совмещения рабочих диапазонов при разработке грунтов различной плотности, т.е. снижение числа рабочих передач, который реализуется путем совмещения соответствующих нижних границ фкряач. Совместный анализ зависимостей AII(D) и О(фврнач) показывает, что при любом ДП наибольший D необходим и должен приниматься для МТУ по грунту II категории, а тяговый диапазон для грунта III категории при любом ДП всегда попадает в диапазон для грунта II категории. Следовательно, для эффективной разработки грунтов всех категорий требуется не более двух рабочих передач.

При ДП=2% и D=l,6 для двух рабочих передач оптимальные диапазоны "статических" тяговых БА составляют:

I передача (грунты II и III кат.) - 0,477...0,812 ,

II передача (грунт I кат.) - 0,385...0,66 . (16)

Диапазоны (16) рекомендуются для БА с дизелем+ГМТ, ДПМ+МСТ.

При ДП=2% для одной рабочей передачи, охватывающей все грунты,

оптимальный диапазон "статических" тяговых усилий составляет:

0,408...0,812 при D=l,83. (17)

Диапазон (17) рекомендуется для Б А с ДПМ+ГМТ, перспективными ДПМ+МСТ, дизелем+ЭМТ.

При использовании МТУ с 1,4<D<1,6 выбор оптимального тягового диапазона с точностью до сотой доли можно осуществлять при фиксированной верхней границе диапазона, соответствующего D=l,6. Снижение D ниже 1,4 нецелесообразно, поскольку вызывает прогрессивное увеличение ДП (при D=l,6 ДП=4%). Увеличение D выше рекомендованных по (16) и (17) нецелесообразно поскольку зависимость n(D) носит характер кривой "насыщения".

Для БА с дизелем и МСТ

Для эффективной разработки грунтов трех категорий также требует не более двух рабочих передач, при этом огтгмимальные"статические" тяговые усилия составляют:

I передача (грунты II и III кат.) - 0,696...0,699 ,

II передача (грунт I хат.) - 0,639. (18)

Для базового трактора

Оптимальные диапазоны и величины удельных тяговых усилий определяются с учетом веса базового трактора Gr и навесного оборудования Gh®, дня чего оптимальные усилия агрегата увеличиваются в (1+ Gho/ Gr) раз.

Представленные результаты справедливы для Б А любого веса, поскольку расчеты проведены в удельном представлении. Дополнительно установлено, что изменение удельной мощности БА в диапазоне (0,59...0.8)кВт/кН не требует изменения оптимальных тяговых диапазонов, а вызывает увеличение

рабочих скоростей (Хднач для БА с автоматической МТУ увеличивается на 0,135м/с при увеличении удельной мощности на 0,1кВт/кН).

Производительность БА с автоматической МТУ на грунтах различной плотности выше, чем у БА с дизелем и МСТ на 22...39% при соответствующих оптимальных показателях тяговых усилиях и одинаковом уровне потенциальной тяговой характеристики обоих БА.

Влияние системы управления рабочим органом на выбор оптимальных

показателей тяговой характеристики БА Представленные расчеты отражают идеальные "программные" процессы. В связи с чем, было оценены условия осуществимости оптмальных процессов при влиянии дополнительных факторов нагружения БА, обусловленных последовательным циклическим управлением БА при копании с цик-лом"вывешивание - непосредственное копание - принудительное выглубление - промежуточное копание". Так как на участках непосредственного и промежуточного копания БА работает без отбора мощности двигателя, а при манипуляциях - с отбором, влияние факторов нагружения на участках копания и при манипуляциях изучено отдельно.

Построение огибающих, соответствующих средним амплитудным значениям центрированных вариаций тягового сопротивления и вертикального усилия, полученных по результатам экспериментальных исследований БА с автоматической МТУ и обычной гидросистемой управления ( распределитель с нормально в ключенной нейтралью), показало, что для БА с такой системой при условии сохранения О целесообразно смещение верхних границ оптимальных диапазонов до максимальных усилий по сцеплению: для двух передач

I передача (грунты II и III кат.) - 0,533...0,9 ,

II передача (грунт I кат.) - 0,438...0,75 . (19) для одной передачи - 0,456—0,9. (20)

По мере развития систем управления и снижения вариаций рабочие тяговые диапазоны необходимо приближать к оптимальным по (16), (17).

По результатам экспериментальных исследований величину отбора мощности на манипуляции, необходимую для гарантированного обеспечения уровня эффективности Б А, при проектировании и в тяговых расчетах рекомендуется учитывать в величине удельной мощности БА следующим образом: для Б А с МСТ - 0,184 кВт/кН , для Б А с ГМТ - 0,195 кВт/кН. Указанные величины учитывают отбор мощности на гидропривод при манипуляциях принудительного выглубления и на дополнительное нагружение МТУ через ведущие колеса (конечные передачи), возникающее при данных манипуляциях. Использование заниженных величин отбора мощности, полученных осреднением отбора за время рабочего хода, нежелательно, поскольку может вызвать перегрузки МТУ на стадии копания. Учет отбора мощности не требует изменения диапазонов (величин) оптимальных тяговых усилий и Б при условии сохранения скоростных скоростных режимов МТУ.

Во втором блоке теоретических исследований решена задача о возможности разработки энергетического критерия эффективности промышленного трактора, сформулированная в виде двух условий: необходимого (условия

непротиворечивости энергетического критерия критерию производительности) и достаточного (условия прямого соответствия).

Необходимое условие сформулировано в виде теоремы, в которой показано, что дам энергетического критерия, представляемого, в частности, в виде МПП, тяговая мощность при копании должна быть представлена в позиционном виде, т.е. представляться в функции пути. Теорема доказана на основе рассмотрения частных случаев задачи Лагранжа в вариационном исчислении и условия оптимальности нестационарных процессов копания.

Достаточное условие предполагает прямое соответствие производительности и энергетического критерия, иначе разработка последнего теряет практический смысл. С учетом закономерностей работы БА на стадиях копания и транспортирования было получено выражение, связывающее МПП и производительность: т

Mnn=n[K+^5Y(L-LK)]+fifiY/Tu|qK(t)Xfl(t)dt (21)

Из (21) видно, что однозначно поставить в соответствие величину МПП и производительности невозможно, а достаточное условие невыполнимо без задания закона копания. В связи с чем, учитывая возможность прямой оптимизации закона копания по критерию производительности, последняя является единственно целесообразным критерием дня теоретической оценки эффективности промышленных тракторов.

В третьем блоке теоретических исследований разработан критерий для экспериментальных исследований и испытаний, соответствующий критерию производительности и позволяющий проводить оценку эффективности промышленных тракторов без испытаний на техническую производительность или при минимальном их объеме (для оценки параметров рабочего органа).

Критерий МПП (при выполнении необходимого условия) в экспериментальном плане также неудобен, поскольку оценка производительности по его величине требует оценки набираемой призмы грунта.

Новый критерий (эквивалент производительности ЭП) разработан исходя из решения (10) математической модели копания:

ЭП=3600чЯц=3600/Тц м3/ч, (22)

где Тц=Тк+ТтрЧ»+Ттрмв+Тост+Тхх, с ,

здесь T-rpIi,=(L-Lic)/[2XTpIi,(q)]) ТтрЕШ=Ькав/ХтрЕШ - средние продолжительности транспортирования в траншее и на кавальере, с , здесь Xipf, Хтр*2® -скорости транспортирования в траншее и на кавальере, м/с.

ЭП имеет размерность производительности, а его оценка предполагает проведение тягово-динамических испытаний с имитацией нагружения трактора при копании и транспортировании.

В третьей главе сформулированы цели и задачи, изложена методика экспериментальных исследований, проведена оценка точности полученных параметров, представлены и проанализированы основные результаты исследований. Экпериментальная часть работы содержит два блока.

В первом блоке представлены результаты исследований рабочих процессов агрегата Б 10.02 с автоматической МТУ(ГМТ) методами тензометрии Испытания проведены на суглинках I (с=3...4), Н(с=6...8), и III (с=9...12)

категорий, с различными видами бульдозеров(прямой и полусферический) и с различными операторами. Результаты испытаний явились основой дня разработанных критериальных моделей и методов оценки эффективности и показали следующее.

Нагружение БА тяговыми сопротивлениями и вертикальными усилиями имеет выраженную нестационарность, заключающуюся: в нестационарности процессов на стадии копания (с переменным математическим ожиданием -трендом) при стационарных процессах на стадии транспортирования в траншее; в частотной нестационарности (наличии колебаний с частотами (0,1... 1 )Гц на стадии копания, обусловленных циклическим управлением БА, и значительным снижением колебаний на стадии транспортирования) (рис.7).

Ни одна из 27 зачетных реализаций параметров БА на рабочем ходу (по 9 на каждой из категорий грунтов) не удовлетворяла требованиям (теслу) стационарности.

Для анализа нагружения агрегата на стадии копания для каждой зачетной реализации проведено выделение низкочастотных линейных трендов фкрдт(1) и фвт(4), центрирование колебаний относительно трендов и их раздельный анализ.

Рассмотрение параметров трендов фкрдт(1) показало, что диапазон регулирования тягового сопротивления на стадии копания не зависит от продолжительности стадии и набираемой призмы, что аналогично свойству оптимального процесса копания. Ордината линейного тренда фкрдт^) проходит в целом ниже ординаты нелинейного оптимального закона копания, что объясняется влиянием системы управления, однако диапазон силового регулирования для обоих видов "программных" траекторий практически совпадает. Параметры усредненных трендов фкрдт(1) и средняя удельная продолжительность стадии копания от времени рабочего хода Трх составили: для грунта I кат. фкрдт(1)=0,4081/Тк+0Д34 , Тк=0Д4Трх , для грунта II кат. фкр^)=0,463^Тк+0Д24 , Тк=0,34Трх , для грунта III кат. фкрдт^ОДШТк+О^ , TK=o,4lTpx. (23)

Статистическая оценка центрированных колебаний тягового сопротивления и вертикального усилия показала, что они стационарны, имеют одинаковую частотную структуру и высоко корреллированы между собой. Основная энергия колебаний расходуется в спектре частот (0,1...0,5)Гц, который формируется последовательным циклическим управлением БА при копании. Средние значения частот управления составили (0,3—10,37)Гц. Высокая корреляция (по параметрам взаимокорреляционной функции) центрированных колебаний тягового сопротивления и вертикального усилия обусловлена их функциональной взаимосвязью на участках непосредственного и промежуточного копания, как составляющих единого сопротивления копанию.

При транспортировании призмы грунта в траншее стационарное тяговое сопротивление практически всегда попадает в диапазон силового регулирования при копании, а стационарное вертикальное усилие определяется тем, что бульдозер либо опускается (грунты II и III кат.), либо не опускается (I кат.)

0,9

ФФД

0,7 0,5 »,3 0,1 -0,1 -0,3 -0,3

t,c

фв

Рис.7 Пример реализации тягового сопротивления и вертикального усилия при рабочем ходе БА. Грунт Шкат.

Рфвтр

Мат. ожидание: 1кат. -0,018 II кат. -0,107 Шкат. -0,116

-0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 О 0,1 0,2 0,3 0,4 Ч,ВТР

Рис.8 Распределения вероятностей вертикального усилия при транспортировании призмы в траншее на грунтах различной плотности. Грунт Шкат.

фкрд

LtUT, мм (ход штоков г/Ц)

Я>в

Рис.9 Типичный цикл управления при копании.

на грунт (рис.8, для испытанного БА Сб=0Д1Са).

Нагружение агрегата при транспортировании на кавальере нестационарно. В момент выезда на кавальер агрегат развивает наибольшее тяговое усилие, затем по мере отсыпки грунта оно постепенно снижается, а вертикальное усилие возрастает, догружая БА весом призмы при каскаде манипуляций подъема бульдозера, и может достигать (0,3—0,4)Са.

Изучение закономерностей действия вертикальных усилий на стадии копания показало, что БА, в отличие от обычной тяговой машины, является объектом с переменным управляемым сцепным весом, а вертикальное усилие при копании является суммой реакций грунта на весовое управляющее усилие агрегата и вертикальной составляющей сопротивления копанию.

На рис.9 представлен типичный цикл управления БА, последовательно выполняемый при копании. При манипуляции вывешивания БА (В) осуществляется перераспределение части его веса на грунт через рабочий орган для создания напорного давления на режущей кромке ножа, в результате по завершению манипуляции устанавливается усилие управления фво. При действии фво на наиболее продолжительном участке непосредственного копания (НК) при выключенной системе управления происходит увеличение глубины копания, горизонтальной и вертикального составляющих сопротивления копанию (самозагпубление). Далее оператор вынужден осуществить манипуляцию принудительного выптубления (ПВ), при которой происходит обратное перераспределение веса (догрузка Б А со стороны грунта, находящегося над отвалом) и создается обратное усилие управления фво*. При действии фво* на следующем участке промежуточного копания (ПК) при выключенной системе управления осуществляется окончательное выплубление отвала и снижение тягового сопротивления (самовыглубление).

Так как регулирование тягового сопротивления осуществляется в пределах усилий управления: фкрд[фво(1)]...фкрд[фво*(1)], т.е. на участках непосредственного и промежуточного копания, для каждой категории грунта были получены регрессионные поля управления {фв(фкрд)} (РисЛО). Средние линии фв(фкрд) этих полей отражают идеальную (вне зависимости от системы управления) взаимосвязь между вертикальными усилиями и тяговыми сопротивлениями, "вокруг" них выполняется копание и изменяется сцепной вес БА. Нижним границам полей соответствуют усилия управления фво, верхним -фво*. Ординаты полей и средних линий определяются прочностными свойствами грунта (на более плотных грунтах требуется оказывать большее напорное давление на режущей кромке и большее весовое напорное усилие БА фвао=-фво), при этом видно, что при копании плотных грунтов сцепной вес БА в среднем существенно снижается, но не остается постоянным. Наклон полей и средних линий связан с тем, что по мере набора призмы грунта и роста фкрд возрастает вертикальная составляющая сопротивления копанию фвк*, действующая на отвал сверху вниз, и для достижения потребного напорного давления на режущей кромке требуется меньшее вывешивание агрегата. Практическое отсутствие наклона поля на грунте I категории связано с малы-

в)

Рис.10 Регрессионные поля управления {фв(фкрд)} со средними линиями

регрессии фв(фкрд) при копании грунтов различной плотности:

а) - грунт I категории (с=3...4);

б) - грунт II категории (с=6...8);

в)-грунтIII категории(с=9...12).

ми потребными давлениями. Ширина полей обусловлена характеристиками системы управления. Внутри полей располагаются величины фв, действующие на БА на участках непосредственного и промежуточного копания при соответствующих усилиях управления фво и фво*.

Для оценки потребных напорных давлений на режущей кромке, обеспечивающих эффективную разработку грунтов различной плотности, дополнительно изучены закономерности вертикальной и горизонтальной составляющих сопротивления копанию при действии различных начальных пор-ных усилий (давлений) на режущей кромке ножа |фвкро|=фвао+фвк*. Изучение участков непосредственного копания показало следующее:

- горизонтальная составляющая(тяговое сопротивление) при действии начальных напорных давлений на кромке возрастает по линейному, а вертикальная - параболическому закону:

фкрд(Ц=Аг1+фкрдо, фв(^=АвР +Bвt+фвo;

- чем выше величина начального напорного усилия (давления) на кромке, тем выше скорость нарастания горизонтальной фкрд=Аг вертикальной фв составляющих сопротивления копанию. Существуют такие низкие напорные давления, при которых копание не возможно (фкрд <0) и отвал выталкивается из массива грунта;

- эмпирические зависимости вертикальной и горизонтальной составляющих имеют следующий вид:

фв=А(фкрд-фкрдо)2+В(фкрд-фкрдо)+фво или Дфв=АДфкрд2+ВДфкрд, (24) где А=Ав/Аг2, В=Вв/Аг.

Коэффициенты Аг, Ав иВв испытывают тесную корреляционную связь с величиной начального напорного усилия на кромке (табл.1):

Аг=Аг1фвкро+Аг2, Ав=Ав1фвкро2+Ав2фвкро+АвЗ, Вв=Вв1фвкро+Вв2.

Таблица 1

коэффициенты грунт 1кат. Грунт II грунт III

кат. кат.

Аг1 -1,047 -0,967 -0,666

Аг2 0,016 -0,089 -0,089

коэфф. корр.Аг(фвкро) 0,794 0,758 0,792

Ав1 22,477 3,97 3,722

Ав2 6,308 1,71 1,633

АвЗ 0,438 0,227 0,185

коррел. отнош. Ав(фвкро) 0,736 0,611 0,744

Вв1 -1,147 -0,827 -0,432

Вв2 -0,151 -0,149 -0,121

коэфф. корр. В£(фВКро) 0,843 0,703 0,88

Для применения зависимости (24) к БА различных классов и бульдозерам различных типоразмеров необходимо использовать зависимость, связываю-

щую фвкро с давлением рккро (в МПа) на режущей кромке для испытанного БА:

q)BKpo=SKpCOS5ppBKpo/Ga=0,1043pBKpo, (25)

где Бкр=0,034м2, 6р=55° , G«=187kH - площадь режущей кромки, угол резания бульдозера и вес испытанного БА, соответственно.

- д ля достижения одних скоростей фкрд на более плотных грунтах требуется развивать большее напорное давление на кромке и большее вывешивание БА. Анализ вероятностей фкрд показывает, что операторы высокой квалификации устанавливают такие напорные давления, которые обеспечивают одинаковую фкрд, независимо от плотности разрабатываемого грунта (для испытанного агрегата 0,156 с1).

Величины потребных напорных давлений на режущей кромке, обеспечивающих эффективную (с наиболее вероятной фкрд) разработку грунтов различной плотности, и давлений, ниже которых копание не возможно, определенные с учетом регрессионных зависимостей фкрд=Аг(фнсро) и зависимости (25), составляют, соответственно:

для грунта I кат. - 1,2 МПа и 0 МПа,

для грунта II кат. - 2,4 МПа и 0,9 МПа,

для грунта III кат.- 3,4 МПа и 1,2 МПа.

- максимальное весовое напорное усилие БА следует квалифицировать, как один из базовых параметров БА, и должно выбираться из условия:

фваиякс^рвкроЧ'БкрСОБЗрКша/Са, где рвкро1" - потребное напорное давление для грута III категории,

Кшн=ЬкрЛ1шн - коэффициент запаса по износу ножа, здесь Ькр, Ьшн -толщина режущей кромки нового и изношенного ножа.

Экспериментальное изучение факторов нагружения БА, связанных с системой управления, включало отдельное изучение процессов манипуляций рабочим органом и взаимосвязанных центрированных вариаций тягового сопротивления и вертикального усилия. Для оценки вариаций проведена схематизация типичного цикла управления, центрирование процессов тягового сопротивления и вертикального усилия без участков манипуляций и оценка средних величин вариаций, относящихся к началам и концам участков непосредственного и промежуточного копания. Исследования процессов манипуляций показало, что средний отбор мощности двигателя на гидропривод ANra при манипуляциях принудительного выглубления (11,7.-14,3% мощности двигателя) намного выше, чем при манипуляциях вывешивания (4,7...4,7%). Причем, дня манипуляций принудительного выглубления характерен еще один фактор, вызывающий дополнительный отбор мощности ANp - возникновение дополнительных реактивных моментов сопротивления на ведущих колесах (в конечных передачах) при силовом угловом прокачивании остова с увеличением касательного усилия фк в среднем на 5,1...13,7%. Учитывая одинаковую необходимость выполнения обоих видов манипуляций при циклическом управлении, для исключения перегрузок МТУ целесообразно

принимать в качестве потребного отбор мощности на манипуляции принудительного выглубления, который по обоим факторам составляет (в кВт/кН):

Д]Мт БАсМТ/ГМТ) ДНмян(ЕА с МТ/ГМТ)

на грунте I кат. 0,092 0,092/0,103 0,184/0,195

на грунте II кат. 0,078 0,034/0,038 ОД 12/0,116

на грунте Шкат. 0,096 0,047/0,053 0,143/0,149. (26)

При исследованиях манипуляций также определены: их средняя и удельная суммарная (от времени копания) продолжительность, давление развиваемое гидроприводом, величины положительных вертикальных усилий при манипуляциях принудительного выглубления и другие параметры.

Во втором блоке экспериментальных исследований представлены результаты лабораторно-полигонных испытаний опытного БА Б170М.03-51В с ДПМ Д-160ПМ и параметрами тяговой характеристики, обоснованной в теоретической части работы (0=1,6 , фкр=0,48...0,816). Испытания БА на техническую производительность (табл.2) подтвердили высокую адекватность теоретических положений работы (метода оценки производительности, оптимальных показателей тяговой характеристики) реальным результатам. Относительная погрешность сравнительной оценки производительности БА по разработанному расчетному методу не превышает 2,3%. Оценка абсолютной величины производительности по расчету занижает ее реальное значение на 9,4... 12,5%. Для сравнения, расчеты по моделям, не учитывающим наличие вертикальных усилий, дают завышенную (более, чем на 100% ) оценку абсолютной производительности БА.

Таблица 2

Агрегат и тип МТУ Производительность Погрешность сравнительной оценки П при расчете % Погрешность абсолютной оценки П при расчете %

фактическая расчетная

м3/ч % мЗ/ч %

Б170М-03-51В, ДПМ+МСТ (0=1,6) 144,4 126,8 126,4 124,9 -1,9 -12,5

Б170М.03-51В, ДПМ+МСТ (Б=1,24) 131 $ 115,8 119,5 118Д 23 -9,4

Б170М.03В, дизель+МСТ 113,9 100 101,2 100 -11,2

В четвертой главе на базе теоретических и экспериментальных исследований разработаны методы экспериментальной оценки эффективности промышленных тракторов и соответствующее испытательное оборудование: модели нагружения, методы и установка для тягово-динамических испытаний для оценки эффективности по ЭП; методические основы ускоренных стендовых лабораторно-полигонных испытаний, позволяющих проводить ком-

плексную оценку эффективности промышленного трактора и его основных систем.

Для достоверного воспроизведения Т]д(1) при тягово-динамических испытаниях разработанные имитационные модели включают: реальные линейные тренды фкрдт(() тягового сопротивления по (23); линейные тренды фвт[(фкрд1(С),фв(фкрд)] вертикального усилия, полученные из тредов тягового сопротивления и средних линий регрессии по (3); наложенные на тренды центрированные колебания фкрдк(1) и фвк(1) в виде гармонических функций с реальными средними частотами управления; импульсный отбор мощности на гидропривод ДГ^т по (26) и совмещенное с ним импульсное воздействие положительными вертикальными усилиями, моделирующие манипуляции принудительного выглубления.

Разработанный метод тягово-динамических испытаний включает:

- имитацию нагружения на стадии копания с записью за время Тк по (23) текущих Хчф^дф.фкрдф и расчет значения средней призмы

- раздельную оценку скоростных режимов при имитации стационарного нагружения при транспортировании в траншее и на кавальере:

ХтрЧ> при фтрП>=|Дбуч и фв1?=-0Д1,

Хтр*™ прифтргм,=фтр1'(1+фвжав)/(1+фвЧ,)=1 ДЗбфтрП' и фв™=0,1;

-_расчет среднего времени цикла по результатам имитационных опытов:

Тц=Тк+(Ь-Ьк)/[2^тр^] +Ькав/&р™+Тоет+Тхх,ще Ь=40м, Ькав=20м;

- оценку ЭП=3600{|/Тц.

Метод допускает индивидуальную и сравнительную (с аналогом) оценку ЭП. Разработаны методы приведения результатов оценки ЭП аналогов к одной призме (емкости отвала).

Для проведения тягово-динамических испытаний разработана установка, которая содержит устанавливаемую вместо отвала тележку, перекатываемую трактором. Тележка соединена с динамометрической лабораторией, создающей тяговое сопротивление. Для обеспечения достоверного воспротизве-дения вертикальных усилий и отбора мощности на гидропривод установка имеет электрогидравлический привод с двумя гидроусилителями УЭГС-500, подключенным к полостям гидроцилиндров трактора, и клапан М-ПКПД с пропорциональным управлением, подключенным к одной из секций распределителя трактора. Элементы установки управляются от программируемого контоллера "Ремиконт Р-130". Испытания с применением установки могут проводиться на обычном грунтовом тяговом треке.

При разработке стенда для лабораторно-полигонных испытаний решалась задача ускорения испытаний, регламентированных ГОСТ 25836, и обеспечения их проведения в едином инженерном комплексе. Стенд расположен в здании, с примыкающим к нему коротким (120м) крытым грунтовым треком. Он позволяет оценить 35 показателей испытываемого трактора и проводить

тормозные испытания двигателя, тормозные испытания МТУ через ведущие колеса, тяговые испытания(в т.ч. с переменным сцепным весом), оценку ЭП с использованием одной тормозной установки на базе электродинамометра САК-Н670 и порошкового тормоза ПТ-250М. Конструкция стенда предполагает применение новых методов испытаний, в частности ускоренных тяговых испытаний с бесступенчатым нагружением (постоянным замедлением а) трактора от трансмиссии стенда через трос и учетом возникающих при этом сил инерции:

Ркр=РкртЧПпра , где Ркрт - тяговое усилие, измеренное на тензозвене,

а=Хи2/Ьт, здесь Ххх, Ьт - скорость холостого хода трактора, рабочая длина трека,

Шпр=Шт+(Л1ф+Лхс)/[Квк(1-5)]г - приведенная масса трактора, здесь Шт - масса трактора,

Ивк - радиус ведущего колеса,

Лпр - момент инерции вращающихся частей трансмиссии и двигателя, приведенный к ведущим колесам (определяется при торможении МТУ с постоянным замедлением В=а/Нвк),

Лхс= йпс2[(РГд-РГст)/а-тт] - момент инерции вращающихся элементов ходовой системы (определяется на треке путем буксировки трактора с отключенной от трансмиссии ходовой системой с ускорением а и с постоянной скоростью), здесь Р£д,РГст - усилия сопротивления передвижению с ускорением и с постоянной скоростью, соответственно.

Разработанное испытательное оборудование защищено тремя А.С.СССР, патентом РФ и внедряется в практик}' испытаний в ОАО "ЧТЗ".

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Методы оценки и анализа базового критерия эффективности промышленного трактора - производительности - должны учитывать наличие и закономерности вертикальных усилий, действующих на БА. Последние определяют оптимальность нестационарных рабочих процессов БА и конечную оптимизацию показателей тяговой характеристики БА и базового трактора.

2. С учетом найденных закономерностей действия вертикальных усилий на стадиях копания и транспортирования оценены показатели " динамических" тяговых характеристик БА на данных стадиях для грунтов различной плотности. Разработаны метод и универсальные правила расчета показателей "динамических" тяговых характеристик БА при различном сцепном весе, позволяющие установить соотношения тяговых характеристик на стадиях копания и транспортирования.Уточнены математические модели процессов копания и транспортирования для грунтов различной плотности.

3. Разработан метод теоретической оценки максимальной производительности БА на основе поиска оптимальных рабочих процессов при взаимоувязке процессов копания и транспортирования и с учетом различий соответствующих "динамических" тяговых характеристик. Уточнены основные положения теории оптимальных рабочих процессов БА, теоретически

обоснована оптимальность нестационарных процессов копания, обеспечивающих максимальную производительность БА. Изучение свойств и параметров этих процессов позволили установить оптимальные показатели тяговых характеристик БА и базового трактора с различными типами МТУ, по которым даны практические рекомендации. Погрешность разработанного метода при сравнительной оценке производительности БА не превышает 2,3%.

4. Экспериментально изучены и уточнены факторы нагружения БА, связанные с системой управления рабочим органом (вариации тягового сопротивления и вертикального усилия, отбор мощности двигателя на манипуляции рабочим органом), оценено их влияние на выбор оптимальных показателей тяговой характеристики и даны соответствующие практические рекомендации. Показано, что потребный отбор мощности двигателя целесообразно принимать и учитывать в величине удельной мощности Б А по значению отбора, развиваемого при манипуляциях принудительтного выгпубления.

5. Оценки эффективности промышленного трактора по критерию МПП в его классическом представлении и по критерию производительности не совпадают. Теоретически обосновано условие непротиворечивости энергетического критерия и критерия производительности - позиционное представление тяговой мощности на стадии копания. Данное условие не дает прямого соответствия энергетического критерия критерию производительности без заданного закона копания (процесса набора призмы грунта). В связи с чем, критерий производительности остается единственно целесообразным при теоретической оценке эффективности промышленных тракторов.

6. Разработанный для экспериментальных исследований и испытаний промышленных тракторов критерий ЭП соответствует критерию производительности и позволяет оценивать эффективность БА и базового трактора без испытаний на техническую производительность или при минимальном их объеме. При учете основных особенностей тяговой динамики разработаны методы экспериментальной оценки эффективности промышленного трактора и его систем ( модели и методы тягово-динамических испытаний, методические основы ускоренных стендовых лабораторно-полигонных испытаний) и соответствующее испытательное оборудование.

7. Экспериментально изучены рабочие процессы БА на грунтах различной плотности с корректной оценкой вида процессов (тестированием тяговых сопротивлений и вертикальных усилий, действующих на БА, на стационарность) и раздельным анализом нагруженности БА на стадиях копания и транспортирования. Установлена нестационарность реальных процессов копания, проведено выделение и оценка параметров временных трендов и оценка статистических характеристики колебаний усилий, центрированных относительно трендов. Показана взаимосвязь центрированных колебаний тягового сопротивления и вертикального усилия, обусловленная последовательным циклическим процессом управления БА на стадии копания с циклом управления "вывешивание - непосредственное копание - принудительное выглубление - промежуточное копание".

8. Б А является машиной с переменным управляемым сцепным весом. Изучены закономерности изменения вертикального усилия, действующего на БА

на стадии копания, как суммы реакции грунта на управляющее весовое усилие БА и вертикальной составляющей сопротивления копанию. Установлена вероятностная взаимосвязь вертикального усилия с тяговыми сопротивлениями при копании грунтов различной плотности в виде линейных регрессионных полей управления {фв(фкрд)} со средними линиями фв(фкрд), "вокруг" которых осуществляется копание и изменяется сцепной вес БА. Характер зависимостей фв(фкрд) показывает, что при копании грунтов II и III категории средний сцепной вес БА существенно снижается, но не остается постоянным(постепенно возрастает по мере роста фкрд и набора призмы). Вертикальное усилие при транспортировании в траншее стационарно и определется тем, что бульдозер либо опускается (грунты II и III кат.), либо не опускается (I кат.) на грунт, а его вес, соответственно, не участвует и участвует в тягообразовании.

9. Полученные эмпирические закономерности горизонтальной и вертикальной составляющих сопротивления копанию и изученная динамика тягового сопротивления при действии напорных давлений на режущей кромке ножа бульдозера позволили установить величины давлений, потребные для эффективной работы БА на грунтах различной плотности, а максимальное весовое напорное усилие БА - квалифицировать, как один из его базовых показателей.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Костюченко В.И. Обоснование метода ускоренных лабораторно-полигонных испытаний промышленных тракторов класса 10, 15// Совершенствование тракторных конструкций и узлов: Тез. докл. всесоюзной научно-технической конференции.- М.: НПО НАТИ, 1989.-С.59-60.

2. Пинигин Б.Н., Коспоченко В.И. Стенд дня ускоренных лабораторно-полигонных испытаний промышленных тракторов класса 10, 15// Проблемы совершенствования гусеничных ходовых систем: Тез. докл. всесоюзной научно-технической конференции.- Челябинск: ЧФ НАТИ, ЧПИ, 1989.-С.107 .

3. Пинигин Б.Н., Казанцев С.В., Костюченко В.И. Оценка тягово-динамических качеств мобильных машин при испытаниях // Динамика и прочность мобильных машин: Тез. докл. научно-технической конференции.-Кутаиси: КПИ, 1990.-С.30-31.

4. Костюченко В.И., Пинигин Б.Н., Казанцев С.В. Снижение используемых земельных площадей при ускоренных лабораторно-полигонных испытаниях промышленных тракторов // Решение экологических проблем при создании и эксплуатации автомобильной и тракторной техники: Тез. докл. научно-технической конференции.- Челябинск: ЧФ НАТИ, ЧПИ, 1990.-С.58-59.

5. Костюченко В.И., Пинигин Б.Н., Казанцев С.В. Метод и установка дня тягово-динамических испытаний промышленных тракторов // Методы ускоренных стендовых испытаний агрегатов тракторов и сельскохозяйственных машин на надежность: Тез. докл. всесоюзной научно-технической конференции.. Челябинск: ЧФ НАТИ, 1991.-С.45-47.

6. Коспоченко В.И., Пинигин Б.Н. Автоматизация тягово-дииамических испытаний промышленного трактора // Новые информационные технологии и учебная техника: Тез. докл. всесоюзной научно-методической конференции.-Челябинск: ЧПИ, 1995.-С.100-101.

7. Коспоченко В.И., Пинигин Б.Н. Информационная система имитации бульдозерных нагрузок при лабораторных исследованиях промышленных тракторов // Новые информационные технологии в исследовании дискретных структур: Тез. докл. всероссийской научно-технической конференции.- Екатеринбург: ИМУО РАН, 1996.-С.120-121.

8. Коспоченко В.И., Пинигин Б.Н. Эффективность работы промышленного трактора, критерии и информационная система ее экспериментальной оценки // Новые информационные технологии и их аппаратно-методическое обеспечение: Сб. научных трудов.- Челябинск: ЧГТУ, 1997.-С.108-114.

9. Коспоченко В.И., Пинигин Б.Н. Нагруженность промышленных тракторов как нестационарный случайный процесс II Исследование силовых установок и шасси транспортных машин: Сб. научных трудов.- Челябинск: ЮУрГУ, 1998 .-С .93-97.

10. Пинигин Б.Н., Коспоченко В.И. Вопросы ускорения тяговых испытаний промышленных тракторов II Исследование силовых установок и шасси транспортных машин: Сб. научных трудов.- Челябинск: ЮУрГУ, 1998.-С.67-73.

11. A.C. СССР N1368692 Устройство для тяговых испытаний гусеничных транспортных средств / Пинигин Б.Н., Коспоченко В.И., Часоводов НА., Федоров В.В., Усов A.B./, 1988, Бюл. N3.

12. A.C. СССР N1647335 Установка для тягово-динамических испытаний промышленных тракторов I Пинигин Б.Н., Коспоченко В.И., Казанцев C.B., Сударчиков ВА., Часоводов НА., Федоров В.В.,Кухарев А.Ф./, 1991, Бюл. N17.

13. A.C. СССР N1742665 Установка для испытаний промышленного трактора /Баловнев В.И., Пинигин Б.Н., Коспоченко В.И., Гойдо М.Е., Казанцев C.B./, 1992, Бюл. N23.

14. П. РФ N2066406 Электрогидравлический привод / Гойдо М.Е., Пинигин Б.Н., Казанцев C.B., Коспоченко В.И., Ревило CA./, 1996, Бюл. N25 .

Введение:

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 СпедаФика работы промышленник тракторов

1.1.1 Особенности агрегатирования;

1.1.2 особенности технологии работы

1.1.3 Особенности тяговой динамики

1.2 Анализ критериев, оценивающих эффективность промышленных тракторов

1.2.1 Производительность

1.2.2 Энергетические критерий!

1.3 Структура и методы лабораторно-полигонных испытаний промышленных тракторов и направления их развития

1.4 Цель, задачи и струкурная схема исследования

Глава 2. Теоретическое обоснование критериев и методов оценки эффективности промышленных тракторов

2.1 Тяговые характеристики бульдозерного агрегата на режимах копания и транспортирования. Общий метод и универсальные правила расчета показателей "динамических" тяговых характеристик. Уточненные математические модели процессов копания и транспортирования грунтов бульдозерным агрегатом.

2.1.1 Анализ функциональной схемы бульдозерного агрегата

2.1.2 Тяговая характеристика бульдозерного агрегата на стадии копания. Уточненная математическая модель процесса копания

2.1.3 Общий метод и универсальные правила расчетов "динамических" тяговых характеристик агрегата при различном сцепном весе Стяговые мощности, удельные тяговые усилия, скорости)

2.1.4 Тяговая характеристика бульдозерного агрегата на стадии транспортирования. Математическая модель процесса транспортирования.!:

2.2 Метод оценки производительности агрегата. Математическая модель оптимального по критерию производительности рабочего процесса бульдозерного агрегата...

2.2.1 Агрегат с автоматической МГУ СГМТ или МСТ и ДЛИ)

2.2.2 Агрегат с МСТ и дизелем

2.3 Численная оценка максимальной производительности бульдозерного агрегата и численное решение уравнений оптимального рабочего процесса. Оптимизация параметров тяговой характеристики

2.3.1 Исходные данные и методы для проведения численного решения.:

2.3.2 Агрегат с автоматической МТУ.

2.3.3 Агрегат с МСТ и дизелем

2.3.4 Сравнение эффективности агрегатов с автоматической МТУ и с МСГ и дизелем:

2.4 Влияние системы управления рабочим органом на выбор оптимальных показателей тяговой характеристики бульдозерного агрегата.

2.4.1 Влияние вариаций удельных тяговых и вертикальных усилий на участках непосредственного и промежуточного копания

2.4.2 Влияние процессов манипуляций рабочим органом

2.4.2.1 Параллельный отбор мощности на гидропривод бульдозера

2.4.2.2 Отбор мощности на преодоление реактивных моментов на ведущих колесах при продольном угловом прокачивании остова

2.4.3.3 Задачи управления бульдозерным агрегатом, связанные с манипуляциями рабочим органом

2.5 Производительность - главный критерий эффективности промышленных тракторов при теоретических исследованиях. Необходимое и достаточное условия соответствия энергетического критерия эффективности промышленных тракторов критерию производительности

2.5.1 Необходимое условие соответствия энергетического критерия критерию производительности

2.5.2 Достаточное условие соответствия энергетического критерия критерию производительности

2.6 Разработка критерия эффективности для экспериментальных исследований и испытаний промышленных тракторов.

Глава 3. Экспериментальные основы для разработки критериев и методов оценки эффективности промышленных тракторов

3.1 Задачи, объекты и методика экспериментальных исследований161.

3.1.1 Задачи исследований

3.1.2 Объекты исследований;

3.1.3 Методика лабораторно-полигонных исследований

3.2 Анализ результатов исследований рабочих процессов бульдозерного агрегата.;

3.2.1 Нагруженность бульдозерного агрегата при рабочем коде - нестационарный случайный процесс. Анализ параметров временных трендов усилий, действующих на агрегат на стадии копания. Статистические характеристики Флюктуации усилий при копании, центрированных относительно трендов. Анализ нагруженности агрегата на стадии транспортирования.

3.2.2 Изучение закономерностей изменения вертикального усилия, действующего на агрегат в процессе копания, как суммы реакции грунта на управляющее весовое усилие агрегата и вертикальной составляющей сопротивления копанию. Вероятностная взаимосвязь вертикального усилия с тяговыми сопротивлениями при копании грунтов различной плотности

3.2.3 Изучение параметров процесса копания, характеризующих систему управления рабочим органом.

3.2.3.1 Вариаши тяговым сопротивлений и вертикальный усилий на участкам копанияг

3.2.3.2 Процессы манипуляций рабочим органом

3.2.4 Изучение процессов копания грунтов при действии различных напорный давлений на режущей кромке ножа бульдозера и при различном вывешивании агрегата

3.2.4.1 Закономерности изменения горизонтальной и вертикальной составляющих сопротивления копанию при действии различным напорным давлений на режущей кромке и при различном вывешивании агрегата.

3.2.4.2 Изучение динамики тягового сопротивления при действии различных напорным давлений на режущей кромке ножа и при различном вывешивании агрегата. Максимальное весовое напорное усилие бульдозерного агрегата - его важнейший базовый параметр

3.3 Результаты испытаний бульдозера Б-170М1.03-51 с ¿ЮМ

Глава 4. Разработка методов экспериментальной оценки эффективности промышленным тракторов

4.1 Обоснование модели нагружения при тягово-динамическим испытаниям промышленным тракторов

4.2 Установка для тягово-динамическим испытаний промышленным тракторов. Метод тягово-динамическим испытаний:

4.3 Разработка методическим основ стендовым ускоренным лаборатор-но-полигонным испытаний промышленным тракторов:

4.3.1 Стенд для комплексным ускоренным лабораторно-полигонным испытаний промышленным тракторов

4.3.2 Методические основы стендовым ускоренным лабораторно-полигонным испытаний промышленным тракторов

Актуальность темы.

Работа промышленного трактора в агрегате с бульдозером, являющимся основным видом рабочего оборудования, характеризуется рядом особенностей: выраженной цикличностью теннологических процессов: наличием в рабочем элементе цикла стадии копания с резанием и накоплением грунта перед рабочим органом и стадии транспортирования; значительными усилиями, действующими на агрегат в вертикальной плоскости и изменяющими его сцепной вес: высокими амплитудами горизонтального сопротивления и вертикального усилия, связанными с необходимостью при копании периодически перераспределять вес агрегата на грунт через рабочий орган и обратно: высоким отбором мощности двигателя на манипуляции рабочим органом; разнообразием разрабатываемых грунтов и др.

Учет данных особенностей является необходимым условием при Формировании критериальных моделей и методов, по которым оценивается эффективность машины и на основе которых оптимизируются показатели тяговых характеристик и базовые показатели трактора и агрегата.

Однако, в настоящее время ряд определяющих особенностей работы промышленного трактора, в частности наличие и закономерности действия вертикальных усилий, вследствие их недостаточной изученности, не учитываются в теоретических критериальных моделях производительности и мощностного потенциала производительности, применяемых на стадии проектирования промышленных тракторов. Это приводит к ошибкам в методологии (априорной трактовке нагруженности агрегата на рабочем элементе цикла, как стационарного случайного процесса, отсутствию учета различий "динамических" тяговых характеристик агрегата на стадиях копания и транспортирования, заниженным усредненным оценкам потребной мощности, затрачиваемой на манипуляции рабочим органом, и др.), при этом применяемые критерии эффективности, их модели и методы оценки, а, следовательно, оптимизируемые показатели оказываются непригодными.

Помимо необходимости создания адекватных критериальных моделей и методов теоретической оценки эффективности промышленных тракторов, позволяющих оптимизировать их показатели на стадии проектирования, существующая практика испытаний требует разработки критериев и методов для быстрой и достоверной экспериментальной оценки созданных натурных образцов. Применяемые методы испытаний на техническую производительность, при которых оцениваются средние выходные показатели созданного образца и аналога (призма грунта, скорость, время технологической операции), несмотря на значительные земельные затраты (около 1 Га на оба трактора), зачастую приводят к трудностям в интерпретации результатов испытаний, особенно при множестве конструктивных различий образца и аналога. Методы лабораторно-полигонных испытаний более низкого уровня по ГОСТ 23734, 27247, 18509, при которых оцениваются эффективность отдельных систем промышленного трактора Стяговые испытания, тормозные испытания двигателя, нагрузочные испытания гидросистемы) при высокой трудоемкости не учитывают особенности его работы и идентичны методам испытаний сельскохозяйственных тракторов.

ЯйЛ!Ъ пябпты. разработка критериальных моделей и методов, предназначенных для теоретической и экспериментальной оценки эффективности промышленного трактора, на основе учета главных особенностей его работы в составе бульдозерного агрегата.

Объект исследования.

Промышленные тракторы и бульдозерные агрегаты на их базе.

Научная новизна.

- Разработаны метод оценки показателей "динамических" тяговых характеристик и уточненные математические модели Функционирования бульдозерного агрегата на стадиях копания и транспортирования на грунтах различной плотности с учетом закономерностей действия вертикальных усилий и других особенностей работы. Разработаны универсальные правила расчета показателей "динамических" тяговых характеристик агрегата при различном сцепном весе через показатели "статической" тяговой характеристики (оценивается при стандартных тяговых расчетах), позволяющие установить соотношения между тяговыми характеристиками на стадии копания и транспортирования для оптимизации рабочего процесса в целом:

- Разработан метод теоретической оценки максимальной производительности на основе поиска оптимальных рабочих процессов с учетом различия "динамических" тяговых характеристик на стадиях копания и транспортирования. Уточнены основные положения теории оптимальных рабочих процессов промышленных тракторов, теоретически и экспериментально обоснована оптимальность нестационарных процессов копания. Установлены показатели тяговой характеристики агрегата и базового трактора, обеспечивающие оптимальные рабочие процессы:

- Обоснованы условия разработки энергетического критерия эффективности промышленного трактора, соответствующего критерию производительности;

- Разработан критерий для экспериментальных исследований и испытаний промышленных тракторов, соответствующий критерию производительности. Разработаны методы экспериментальной оценки эффективности промышленных тракторов С модели и методы тягово-динамических испытаний, методические основы стендовых ускоренных лабора-торно-полигонных испытаний);

- Бульдозерный агрегат экспериментально изучен как объект с переменным управляемым сцепным весом. Проведена оценка нестационарности рабочих процессов бульдозерного агрегата и раздельный анализ его нагруженности на стадиях копания и транспортирования. Изучены закономерности действия вертикального усилия на стадии копания и транспортирования. Установлены эмпирические закономерности горизонтальной и вертикальной составляющих сопротивления копанию и изучена динамика тягового сопротивления при действии различных напорных давлений на режущей кромке ножа бульдозера. Установлены величины напорный давлений, потребные для эффективной разработки грунтов различной плотности. Уточнены параметры нагружения агрегата, связанные с системой управления рабочим органом С вариации тягового сопротивления и вертикального усилий, отбор мощности двигателя на манипуляции) и оценено их влияние на выбор оптимальных показателей тяговой характеристики и базовых показателей трактора и агрегата.

Практическая ценность. разработанные критериальные модели и методы теоретической и экспериментальной оценки эффективности промышленных тракторов позволяют на стадии проектирования и при испытаниях созданных образцов найти оптимальные показатели тяговой характеристики и базовые показатели, обеспечивающие бульдозерному агрегату на базе трактора максимальную производительность.

Результаты работы рекомендуется к использованию на заводах отрасли, в проектных, научно-исследовательских и учебных институтах, испытательных и сертификационных центрах.

Практические результаты по выбору оптимальных показателей бульдозерного агрегата и базового трактора (оптимальные тяговые диапазоны и коэффициент приспособляемости - для тракторов с автоматической МТУ, оптимальные тяговые усилия - для тракторов с механической ступенчатой трансмиссией, потребные величины отбора мощности двигателя на манипуляции рабочим органом, потребные напорные давления на режущей кромке ножа) рекомендуются к внедрению на серийно выпускаемых и перспективных моделях промышленных тракторов и промышленных модификациях сельскохозяйственных тракторов.

Внедрение результатов.

Практические результаты внедрены в ОАО "ЧТЗ" на опытной модели бульдозерного агрегата Б-170М.03-51В с двигателем постоянной мощности и оптимизированными показателями тяговой характеристики, показавшей прирост производительности по сравнению с серийными аналогами на 10.27%.

Рекомендации по оптимальным показателям трактора и агрегата приняты ОАО "ЧТЗ" для внедрения на перспективных моделях промышленных тракторов классов 10,15 и агрегатов на их базе, а методы и установка для тягово-динамических испытаний - для использования в практике лабораторно-полигонных испытаний.

Разработанный на уровне рабочего и строительного проекта стенд для ускоренных лабораторно-полигонных испытаний включен в состав сооружений, предназначенных для строительства на полигоне ОАО"ЧТЗ" в п.Мисяш.

Апробация работы.

Основные положения работы обсуждены и одобрены на всесоюзных, всероссийских и республиканских конференциях НАТИ С г. Москва, 1989г.), ЧФ НАТИ-ЧПИ С г. Челябинск, 1989 и 1990г. г.), КШ С г. Кутаиси, 1990г.), ЧФ НАТИ С г. Челябинск, 1991), ЧПИ С г. Челябинск, 1995г.), ИМ УО РАН С г. Екатеринбург, 1996г.), университетских конференциях ЧПИ-ЧГТУ-ШрГУ С г. Челябинск, 1991. 2000г. г. ), ЧГАУ С г. Челябинск, 1999г.) , НТС ГСКБ 0А0"ЧТЗ" С г. Челябинск, 1999г.), НМС специальности "Автомобиле и тракторостроение" УМО Госкомобразования С г. Челябинск, 1997г.) . ,

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 10 работ и получено 3 А. С. СССР и 1 П, РФ.

Объем работы.

Диссертация содержит 296 стр. машинописного текста, включает 72 иллюстрации и 19 таблиц. Работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов и практических рекомендаций, списка литературы С168 наим. ) и приложений.

5. Общие выводы и практические рекомендации.

5.1 Методы оценки и анализа базового критерия эффективности промышленного трактора - производительности - должны учитывать основные особенности его работы, в том числе наличие вертикальных усилий, действующих на бульдозерный агрегат. Последние определяют оптимальность нестационарных рабочих процессов агрегата и конечную оптимизацию показателей тяговой характеристики агрегата и базового трактора.

5.2 С учетом найденных закономерностей действия вертикальных усилий оценены показатели "динамических" тяговых характеристик бульдозерного агрегата на стадиях копания и транспортирования для грунтов различной плотности. Разработаны метод и универсальные правила расчета показателей "динамических" тяговых характеристик агрегата при различном сцепном весе через показатели "статической" тяговой характеристики, оцениваемые в обычных тяговых расчетах Стяговые мощности, удельные тяговые усилия, скорости). Уточнены математические модели процессов копания и транспортирования грунтов различной плотности.

5.3 Разработан метод оценки максимальной производительности бульдозерного агрегата на основе поиска оптимальных рабочих процессов при взаимоувязке процессов копания и транспортирования и с учетом различий "динамических" тяговых характеристик на данных режимах. Уточнены основные положения теории оптимальных рабочих процессов бульдозерного агрегата, теоретически и численно обоснована оптимальность нестационарных процессов копания, обеспечивающих максимальную производительность агрегата. Изучение свойств и параметров оптимальных процессов позволили установить показатели тяговых характеристик бульдозерного агрегата и базового трактора, обеспечивающие такие процессы.

5.3.1 По агрегату с автоматической МГУ СГМТ или MCT и ДПМ).

Для эффективной бульдозерной разработки всего диапазона грунтов CI-III категорий) необходимо иметь не более двух рабочих передач, поскольку оптимальный тяговый диапазон для грунта III категории всегда попадает в диапазон для грунта II категории. При любом , равном процентной разнице достигаемой и максимально возможной производительности, наибольшее широкий тяговый диапазон и наибольший коэффициент приспособляемости МТУ требуется для разработки грунта II категории.

При аПмакс = 2% для двух рабочих передач оптимальные диапазоны "статических" удельных тяговьгх усилий агрегата составляют:

I передача (грунты II и III категорий) - 0,477.0,812;

II передача С грунт I категории) - 0,385.0,66, что соответствует коэффициенту приспособляемости МТУ D^ = 1,6. Указанные диапазоны рекомендуются для разрабатываемых и модернизмруемых агрегатов с ГМТ и дизелем и с МСТ и ДПМ.

UwaÍImakc =2% для одной рабочей передачи, охватывающей все грунтовые условия, оптимальный диапазон "статических" удельных тяговых усилий составляет 0,408. о, 812 при коэффициенте приспособляемости МТУ Bp =1,83. Указанный диапазон рекомендуется для агрегатов с ГМТ и ДПМ и с МСТ и перспективными ДПМ.

Получены зависимости для оценки границ оптимальных "статических" тяговых диапазонов для любых D<p - При использовании МТУ с l,4< Dtp <1,6 выбор оптимального тягового диапазона можно осуществлять путем Фиксации верхней границы диапазона, соответствующего Dtp =1,6. Снижение Up ниже 1,4 нецелесообразно, поскольку вызывает прогрессивное увеличение лПткс С при J)ip =1,4 ¿i//W=4%). Увеличение Bip выше 1,6 при двух рабочих передачах и выше 1,83 при одной передаче нецелесообразно, поскольку зависимость производительности от Вч> носит характер кривой "насыщения".

Производительность агрегата с автоматической МТУ на грунтах различных категорий при оптимальных тяговых диапазонах выше, чем у агрегата с МСТ и дизелем, на 22.39% (при одинаковых для обоих типов МТУ показателях потенциальной тяговой характеристики).

5.3.2 По агрегату с МСТ и дизелем.

Для эффективной бульдозерной разработки всего диапазона грунтов необходимо также не более двух рабочих передач. Оптимальные "статические" тяговые усилия агрегата составляют:

I передача С грунты II и III категорий) - 0,696.0,699;

II передача С грунт I категории) - 0,639.

5.3.3 Расчет оптимальных диапазонов и величин удельных тяговых усилий базового трактора определяется с учетом веса базового трактора £т и навесного оборудования Оно , для чего оптимальные усилия агрегата увеличиваются в ( / + &ио/&г) раз.

5.3.4 Испытания опытного образца агрегата Б-170М1.03-51В с ДПМ ( В<р =1,6 и диапазонами удельных тяговых усилий по п. 5.3.1) подтвердили высокую адекватность теоретических положений реальным результатам. Погрешность сравнительной оценки технической производительности агрегата с аналогами не превышает 2,3% по сравнению с расчетной оценкой.

5.4 Экспериментально изучены и уточнены факторы нагружения агрегата, связанные с системой управления рабочим органом и оценено их влияние на выбор оптимальных показателей тяговой характеристики (вариации тягового сопротивления и вертикального усилия, отбор мощности двигателя на манипуляции рабочим органом).

При применении на агрегате с автоматической МТУ обычной гидросистемы управления с нормально выкюченной "нейтралью" и при условии сохранения В<р из-за .наличия взаимосвязанных вариаций тягового сопротивления и вертикального усилия целесообразно смещение верхних границ оптимальных диапазонов удельных "статических" тяговых усилий до максимума по сцеплению: для двух рабочих передач

I передача с грунты II и III категорий) - 0,533. 0,9;

II передача С грунт I категории) - 0,438.0,75: для одной рабочей передачи - 0,456.0,9.

По мере развития систем управления рабочим органом тяговые диапазоны необходимо приближать к оптимальным по п.5.3.1.

Величину отбора мощности на манипуляции, необходимую для гарантированного обеспечения заданных тяговых характеристик и уровня эффективности бульдозерного агрегата, при проектировании и в тяговых расчетах рекомендуется учитывать в величине удельной мощности двигателя следующим образом: для агрегата с МСТ - 0,184 кВт/кН; для агрегата с ГМТ - 0,195 кВт/кН.

Указанные величины включают в себя отбор мощности на гидропривод рабочего органа при манипуляциях принудительного выглубления и на дополнительное нагружение МТУ через ведущие колеса (конечные передачи), возникающее при данных манипуляциях.

Использование более низких величин отбора мощности, полученных осреднением отбора за время рабочего хода, не рекомендуется, поскольку может привести к перегрузкам МТУ на стадии копания.

Учет отбора мощности не требует изменения оптимальных диапазонов (величин) удельных тяговых усилий и Dp при условии сохранения скоростного диапазона МТУ.

5.5 Оценки эффективности промышленного трактора по критерию МПП в его классическом представлении и по критерию производительности не совпадают. Теоретически обосновано условие непротиворечивости энергетического критерия и критерия производительности - позиционное представление тяговой мощности на стадии копания. Данное условие не дает прямого соответствия энергетического критерия и критерия производительности без заданного закона копания (процесса набора призмы грунта). В связи с чем, критерий производительности остается единственно целесообразным при теоретической оценке эффективности промышленных тракторов.

5.6 Разработан критерий для экспериментальных исследований и испытаний промышленных тракторов, соответствующий критерию производительности и позволяющий оценивать эффективность агрегата и базового трактора без испытаний на техническую производительность или при минимальном их объеме. При учете основных особенностей тяговой динамики разработаны методы экспериментальной оценки эффективности промышленного трактора (модели и методы тягово-динамичес-ких испытаний, методические основы ускоренных стендовых лаборара-торно-полигонных испытаний) и соответствующее испытательное оборудование.

5.7 Экспериментально изучены рабочие процессы бульдозерного агрегата на грунтах различной плотности с корректной оценкой вида процессов с тестированием тяговых сопротивлений и вертикальных усилий, действующих на агрегат, на стационарность) и раздельным анализом нагруженности агрегата на стадиях копания и транспортирования. Установлена нестационарность процессов копания, проведено выделение и оценка параметров временных трендов и оценка статистических характеристики Флюктуаций усилий, центрированных относительно трендов. Показана взаимосвязь центрированных Флюктуации тягового сопротивления и вертикального усилия, обусловленная последовательным циклическим процессом управления бульдозерным агрегатом на стадии копания с циклом управления "вывешивание-непосредственное копание-принудительное выглубление-промежуточное копание".

5-8 Бульдозерный агрегат является машиной с переменным управляемым сцепным весом. Изучены закономерности изменения вертикального усилия, действующего на агрегат на стадии копания, как суммы реакции грунта на управляющее весовое усилие агрегата и вертикальной составляющей сопротивления копанию. Установлена вероятностная взаимосвязь вертикального усилия с тяговыми сопротивлениями при копании грунтов различной плотности в виде линейных регрессионных полей управления {<Рв( Мед}} со средними линиями % {рюд) , ч "вокруг" которых осуществляется копание и изменяется сцепной вес агрегата. Характер закономерностей ^Рв f¥b/>dj показывает, что при копании грунтов II и III категории средний сцепной вес агрегата существенно снижается, но не остается постоянным (постепенно возрастает по мере роста ^крЗ и набора призмы). Вертикальное усилие при транспортировании в траншее определяется тем, что бульдозер либо опускается (грунты II, III категории), либо не опускается (I категории) на грунт, а его вес участвует, либо не участвует в тягообра-зовании.

5.9 Полученные эмпирические закономерности горизонтальной и вертикальной составляющих сопротивления копанию и изученная динамика тягового сопротивления при действии различных напорных давлений на режущей кромке ножа бульдозера позволили установить величины давлений, потребные для эффективной работы бульдозерного агрегата на грунтах«различной плотности, а также величины давлений, при которых копание грунтов бульдозером невозможно. Они составляют, соответственно: для грунта I категории 1,3 МПа и <0; для грунта И категории 2,4 МПа и <0,9 МПа; для грунта III категории 3,4 МПа и <1,2 МПа.

Максимальное весовое напорное усилие на режущей кромке необходимо рассматривать, как один из важнейших базовых параметров бульдозерного агрегата.

1. Арнольд В. И. Математические методы классической механики, м.: наука, 1979.

2. Артемьев К. А. Основы теории копания грунта скреперами. М.: Машгиз, 1963.

3. Асташев В. К., Бабицкий В. И., Вульфсон И. И. и др. Динамика машин и управление машинами. Под ред. Крейнина Г.В. м.: Машиностроение, 1988.

4. Баловнев В. И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочим органов дорожно-строительным машин. М.: Высшая школа, 1981.

5. Баловнев В. И. Формирование показателя эффективности и оптимизации темническим параметров землеройно-транспортных машин. В сб."Повышение надежности и долговечности строительным машин". Красноярск: КПИ, 1972.

6. Баловнев В. И., Петренко В. Б. Тенденции развития и оцен-' ка новым конструктивным решений строительным и дорожных машин. М.: ЦНИИТЗстройдормаш, 1972.

7. Баловнев В.И., Л.А.Хмара Интенсификация земляных работ в дорожном строительстве. М.: Транспорт, 1983.

8. Баловнев В. И. Методика определения основных параметров отвала бульдозеров.- Строительное и дорожное машиностроение, 1960, N1.

9. Баловнев В. И. Новые методы расчета сопротивления резанию грунта, м.: Росвузиздат, 1963.

10. Банник А. П., Зоробян С. Р., Кудрявцев И. Г. Исследование общей динамики гусеничного трактора класса 3 с бульдозерным оборудованием.- Тракторы и сельхозмашины, 1974, N6.

11. Банник A.n., Латыш B.C. Развитие отечественных и зарубежных методов тяговых испытаний тракторов. М.: ЦНИИТЭИтракторо-сельхозмаш, 1974.

12. Барский И.Б., Анилович В. Я., Кутьков Г.М. Динамика трактора. М.: Машиностроение, 1973.

13. Барский И. Б. Конструирование и расчет тракторов. М.: Машиностроение, 1968.

14. Барышев В.И., Попов Ю.Г. Расчет тяговых характеристик промышленного трактора с бульдозерным оборудованием.- Тракторы и сельхозмашины, 1986, N10.

15. Барышев В.и., Попов Ю.Г. Гидравлическая следящая система для улучшения тяговых качеств бульдозера, м.: ЦНИИТЭИтракторо-сельхозмаш, 1979.

16. Беккер И. Г. Введение в теорию систем местность-машина. М.: Машиностроение, 1973.

17. Бендат Дж., пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М.: Мир, 1974.

18. Бердичевский В.Л. Вариационные принципы механики сплошной среды. М.: Наука, 1983.

19. Бердов Е. И. Повышение эффективности использования гусеничного сельскохозяйственного трактора путем выбора рационального положения центра давления при агрегатировании бульдозерным оборудованием. АвтореФ. дисс. канд. техн. наук. Челябинск, 2000.

20. Богатырев А. П., Гинзбург Ю. В., Дурановский В. И. О тяговой динамике энергонасыщенного гусеничного трактора-бульдозера.-Тракторы и сельхозмашины, 1973, N4.

21. Бондарь В. Н., Крупицкий С.М., Павлов В. Н. Испытания дорожно-строительных машин (Определение технической производительности бульдозерно-рыхлительного агрегата). Ч II. Челябинск: ЧГТУ, 1996.

22. Брусенцев А. И. Исследование тягово-динамических свойств гусеничного трактора с бульдозером. АвтореФ. дисс. канд. техн. наук. Челябинск, 1968.

23. Васильев И. А., Ландсман А. Я., Кудайбергенов Р. К. Повышение эффективности создаваемых землеройно-транспортных машин. М.: ЦНИИТЭстройдормаш, 1984.

24. Веденяпин Г. В. Общая методика экспериментальных исследований и обработки опытных данных. М.: Колос, 1967.

25. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Физматгиз, 1962.

26. Вентцель Е.С., Овчаров А. А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1991.

27. Ветров Ю. А. Резание грунтов землеройными машинами. М.: Машиностроение, 1971.

28. Ветров Ю. А., Дионисьев А.И. Сопротивление горных пород резанию. М.: Углетехиздат, 1951.

29. Ветров Ю. А. Трение между ножом и грунтом и липкость в процессе резания. В Сб. трудов КИСИ. Вып.13. Киев: КИСИ, 1959.

30. Вонг Дж. Теория наземных транспортных средств. М.: Машиностроение, 1982.

31. Вулах Г. Я., Гойдо М.Е. О выборе рабочего объема насоса гидропривода бульдозера.- Тракторы и сельхозмашины, 1978, N6.

32. Гамынин H. С. Гидравлический привод систем управления. М.: Машиностроение, 1972.

33. Гинзбург Ю. В., Швед А. И., Парфенов А. П. Промышленные тракторы. М. : Машиностроение, 1986.

34. Гинзбург Ю.В., Парфенов A.n., Швед А.И. Тяговые характеристики гусеничных и колесных промышленных тракторов. М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1981.

35. Гинзбург so. В. Особенности тяговой динамики и тягового расчета гусеничного трактора-бульдозера с гидромеханической трансмиссией. АвтореФ. дисс. канд. техн. наук. Челябинск, 1971.

36. Гинзбург Ю.В., Пинигин Б.Н., Сударчиков В.А., Тележкин В.Ф., Чубыкина Н. Ш. Проектирование мобильных агрегатов с применением ЭВМ. Челябинск: ЧПИ, 1988г.

37. Гинзбург Ю. В. Новый расчетный и экспериментальный критерий оценки технического уровня промышленных тракторов.- Тракторы и сельхозмашины, 1985, N12.

38. Гноенский Л. С., Каменский Г. А., Эльсгольц Л. Э. Математические основы теории управляемых систем. М. : Наука, 1969.

39. Гойдо М.Е., Староверов Ю. А., Скляревский А. Н. и др. Экспериментальные характеристики электрогидравлических приводов с различными Формами обратной связи по давлению. В Сб. "Силовые установки и шасси тяговых и транспортных машин". Челябинск, 1988.

40. Гойдо М.Е., Костюченко В.И., Пинигин Б.Н. Электрогидравлический привод. ИнФ. листок N147-97. Челябинск: ЦНТИ, 1997.

41. Гойдо М.Е., Костюченко В. и:, Пинигин Б. Н. Установка для испытаний промышленного трактора с имитацией режимов бульдозирова-ния и рыхления. Инф.листок N218-97. Челябинск: ЦНТИ, 1997.

42. Горбачева Т.П., Бердов Е.И. Определение тягово-динамических показателей промышленных тракторов с помощью загрузочно-имиташюнного устройства. В Сб."Совершенствование тракторных конструкций и узлов". М. : НПО НАТИ, 1987.

43. Гостев C.B. Моделирование производительности бульдозерного агрегата и особенности разработки систем управления его рабочим процессом.- Тракторы и сельхозмашины, 1989, N11.

44. Гуськов В.В., Велев H.H., Атаманов Ю.Е., Бочаров Н.Ф., Ксеневич И.П., Солонский А. С. Тракторы: Теория. М. : Машиностроение, 1988.

45. Довжик В. Л., Рощин И. М., Сартаков Г. С., Черпак Ф. А., Шохрин Б. 3. Экспериментальное исследование режимов нагружения промышленных тракторов.- Труды НАТИ, Вып.N234, 1974.

46. Довжик В. Л., Донник Ю. И., Колесов Ю. Е., Потапов В. А., Сартаков Г. С., Черпак Ф. А. Исследование защитных свойств гидротрансформатора. М. : ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1975.

47. Домбровский Н. Г., Гальперин М. И. Строительные машины. Ч. 11. М.: Высшая школа, 1985.

48. Лорменев С. И., Банник А. П., Коваль И. А., Моргу лис Ю.Б. Тракторные моторно-трансмиссионные установки с двигателями постоянной мощности. М.: Машиностроение, 1987.

49. Драбант Ш. и др. Разработка прогрессивных методов тяговых испытаний тракторов. Перевод со словацкого.- Actatechnologia agricultural, 1978, XVIII.

50. Жихарев Н. Л. " Измерение сил, действующих на отвал бульдозера при копании грунта в зависимости от угла резания.- Труды СИМСХ, Вып. 14. Саратов, 1959.53. забавников Н.А. Основы теории транспортных гусеничных машин. М.: Машиностроение, 1975.

51. Зарубежные программируемые контроллеры.- Приборы, средства автоматизации и системы управления. Серия ТС-3. Автоматизированные системы управления. Экспресс-информация: Информприбор, 1988, Вып. 10.

52. Зеленин А. И., Баловнев В. И., Керов И. П. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение, 1975.

53. Зеленин А.Н. Основы разрушения грунтов механическими способами. М.: Машиностроение, 1968.

54. Злотник М. И., Кавьяров И. С., Магарилло Б. JI., Позин Б. М. О выборе рабочих передач промышленных тракторов.- Тракторы и сельхозмашины, 1969, N1.

55. Иордан Г. Г., Курносов Н. М., Певзнер В. В. Новый комплекс технических средств управления Ремиконт Р-130. Приборы и системы управления, 1990, N11.

56. Исаков П. П., Иванченко П. Н., Шадрин Б. Н., Егоров А. Д. Автоматизация расчетов тягово-динамических характеристик промышленных тракторов. Л.: Машиностроение, 1988.

57. Кавунов В. В. Исследование тяговой характеристики промышленного трактора с гидромеханической трансмиссией и бульдозерным агрегатом'. Автореф. дисс. канд, техн. наук. М., 1976.

58. Кавунов В.В., Магарилло Б. Л., Сартаков Г. С., Князькин В.В., Позин Б.М., Потапов В.А. Вопросы оптимизации тяговой характеристики промышленного трактора.- Тракторы и сельхозмашины, 1984, N1.

59. Кавьяров И. С. Исследование, создание и внедрение мощных гусеничных тракторов классов 10, 15, 25 и 35 тонн тяги. Дисс. докт. техн. наук. Челябинск, 1969.

60. Кальянов Ф. В., Скворцов 3. С., Фрумкин Л. А. Автоматизация исследований тракторов. М.: ЦНИИТЗИтракторосельхозмаш, 1981.

61. Карлов А. Г. Влияние динамики нагружения бульдозера на сопротивление качению опорных катков по гусенице. В сб. "Повышение степени использования установленной мощности двигателя сельскохозяйственных тракторов". Челябинск: ЧИМЗСХ, 1983.

62. Карлов А. Г. Повышение эффективности использования машинно-тракторного агрегата снижением сопротивления перекатыванию гусеничного трактора с полужесткой подвеской класса 6. Дисс. канд. техн.наук. Челябинск, 1988 .

63. Карлов А. Г. Резервы повышения касательной силы тяги гусеничного трактора с трехточечной подвеской при выполнении бульдозерных работ. В Сб. "Проблемы совершенствования гусеничных ходовых систем тракторов". Челябинск, 1989.

64. Кизряков Н. И., Кезин Г.В. Повышение эффективности строительно-дорожных машин на базе тракторов.- Строительные и дорожные машины, 1988, N6.

65. Колчин Н. И. Механика машин. 12. Кинетостатика и динамика машин. Трение в машинах. Л.: Машиностроение, 1972.

66. Кондаков Л.А., Никитин Г.А., Прокофьев В.Н. и др. Машиностроительный гидропривод. Под ред. Прокофьева В.Н. М.: Машиностроение, 1978.

67. Конкин А. Г., Попов Ю. Г., Терехин А. Н. Тягово-сцепные качества бульдозерно-рыхлительного агрегата с комбинированной подвеской.- Тракторы и сельхозмашины, 1989, N10.

68. Костюченко В.И., Пинигин Б.Н. Нагруженность промышленных тракторов как нестационарный случайный процесс. В сб. "Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин". Челябинск: ЮУрГУ, 1998.

69. Костюченко В. И., Пинигин Б.Н. Эффективность работа промышленного трактора, критерии и информационная система ее экспериментальной оценки. В Сб. "Новые аппаратные технологии и их аппарат-но-методическое обеспечение". Челябинск: ЧГГУ, 1997.

70. Костюченко В. И. Обоснование метода ускоренных лабора-торно-полигонных испытаний тракторов класса 10, 15. В Сб. "Совершенствование тракторных конструкций и узлов". М.: НПО НАТИ, 1989.

71. Костюченко В.И., Пинигин Б.Н., Казанцев C.B. Метод и установка для тягово-динамических испытаний промышленных тракторов. В Сб. "Методы ускоренных стендовых испытаний агрегатов тракторов и сельхозмашин на надежность". Челябинск, 1991.

72. Костюченко В.И.» Пинигин Б.Н. Автоматизация тягово-динамических испытаний промышленного трактора. В Сб. "Новые информационные технологии и учебная техника". Челябинск: ЧГТУ, 1995.

73. Костюченко В. И., Пинигин Б.Н. Информационная система имитации бульдозерных нагрузок при лабораторных исследованиях промышленных тракторов. В Сб."Новые информационные технологии в исследовании дискретных структур". Екатеринбург, 1996.

74. Кудайбергенов Р. К. Исследование и методы определения области рационального использования бульдозеров с различным ходовым оборудованием с учетом условий эксплуатации. АвтореФ.дисс. канд. техн. наук. М. ,1974.

75. Куликов Н. К., Филичкин Н.В. Теория поступательного движения колесных и гусеничных машин. Челябинск: ЧПИ, 1982.

76. Кутьков Г.М. Тяговая динамика тракторов. М.: Машиностроение, 1980.

77. Кычев в.Н. Взаимосвязь энергонасыщенности трактора и производительности машинно-тракторного агрегата. В Сб. научных трудов ЧИМЭСХ.Челябинск, 1982.

78. Кычев В.Н. Тяговая характеристика трактора с гидромеханической трансмиссией и двигателем постоянной мощности. Лекции для слушателей ФПК. Челябинск: ЧИМЭСХ, 1983.

79. Львов Е.Д. Теория трактора. М.: Машгиз, 1952.

80. Магарилло Б. Л. Исследования оптимальных тяговых усилий промышленного трактора. Дисс. канд. техн. наук. Челябинск, 1970.

81. Мороцкий н. С., Костюченко В. И. Трактор с дизелем ЧТЗ может быть конкурентноспособным считают конструкторы. Статья в газете "Всем". Челябинск, 1993, N16(12165).

82. Недорезов И. А. Распределение грунтов по трудности разработки землеройными машинами.- Строительные и дорожные машины, 1973, N1.

83. Недорезов И. А. О рациональном профиле отвала автогрейдера и бульдозера.- Строительное и дорожное машиностроение,1957,N8.

84. Основы теории оптимального управления. Сб. статей. Составитель Розов Н.Х. М.: Знание, 1973.

85. Оцубо К. Автоматическая система управления отвалом бульдозера. Отчет N1. Модель для динамических испытаний транспортного средства и модель гидравлической системы отвала. Перевод с японского.- Комацу дзихо, 1976, т. 22, N74. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1976.

86. Петров Ю.П. Вариационные методы теории оптимального уп-управления. М.-Л.: Энергия, 1965.

87. Пинигин Б.Н. Теория трактора. Исследование свойств гусеничных движителей. Челябинск: ЧПИ, 1985.

88. Пинигин Б. Н., Костюченко В. И. Вопросы ускорения тяговых испытаний промышленных тракторов. В сб. "Исследование силовых установок и шасси транспортных и тяговых машин".Челябинск: ЮУрГУ,1998.

89. Пинигин Б.H., Костюченко В.И. Стенд для ускоренным ла-бораторно-полигонным испытаний промышленным тракторов класса 10, 15. В Сб. "Проблемы совершенствования гусеничным модовым систем". Челябинск,1989.

90. Пинигин Б. н., Казанцев С. В., Костюченко В.и. Оценка тя-гово-динамическим качеств мобильным машин при испытаниям. В Сб."Динамика и прочность мобильным машин". Кутаиси, 1990.

91. Пинигин Б. Н., Костюченко В. И. Установка для тягово-динамическим испытаний промышленным тракторов. Инф. листок N165-97. Челябинск: ЦНТИ, 1997.

92. Погуляев ю. Д. Исследование по оптимизации производительности землеройного тракторного агрегата с электротрансмиссией на мелиоративным работам. АвтореФ. канд. техн. наук. Челябинск, 1979.

93. По гуляев Ю. Д. Оптимизация режимов управления тракторным агрегатом на мелиоративных работах. В Сб. "Улучшение тягово-динамических качеств сельскохозяйственных тракторов в условиях эксплуатации". Челябинск: ЧИМЗСХ, 1982.

94. Позин Б.М. Совершенствование параметров промышленным тракторов (теория, эксперимент, внедрение). Дисс.докт.техн.наук. М.: МАДЙ, 1991.

95. Позин Б.М. Основы теории тяговой характеристики промышленного трактора. Деп. в ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш N524, 1985.

96. Позин Б.М. Вопросы оптимизации параметров промышленных гусеничных тракторов (общая постановка, отношение критериев). Деп.------в ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш N1409,~1991.

97. Позин Б.М., Кузнецов И.И. Об оценке результатов при испытаниях бульдозеров на производительность. В Сб. "Вопросы конструирования и исследования тракторов и тракторных двигателей". Челябинск, 1974.

98. Приборы и системы управления, 1991, N1.

99. Программируемые контроллеры за рубежом. Приборы, средства автоматизации и системы управления. Серия ТС-3. Автоматизированные системы управления. Экспресс-информация: Информприбор, 1990, Вып.1.

100. Регулирующие микропроцессорные контроллеры Ремиконты Р-110, Р-112, Р-120, Р-122.- Серийно выпускаемое и перспективное оборудование. Средства централизованного контроля и регулирования: Отраслевой каталог ГСП. М. : Информприбор, 1987, Вып. 6-9.

101. Самоходная динамометрическая лаборатория СДЛ-30. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Арх. Ш387-БИ ГСКБ. Челябинск: ПО "ЧТЗ", 1987.

102. Сартаков Г. С. Исследование и обоснование области рационального использования гидромеханической трансмиссии на промышленном тракторе. Дисс. канд. техн. наук. М., 1983г.

103. Свешников A.A. Прикладные методы теории случайный Функций. М.: Наука, 1968.

104. Свешников В.К., Усов A.A. Станочные гидроприводы. Справочник. М.: Машиностроение, 1988.

105. Стенд для ускоренным лабораторно-полигонным испытаний и исследований промышленный тракторов кл. 10, 15. Пояснительная записка СУЙ 01.00.00. ОООПЗ. Челябинск: ЧГТУ, 1991.

106. Тумаркин М. М., Скляревский А. Н., Мекердичан Л. П. Электрогидравлическая система управления испытательным стендом.- Вестник машиностроения, 1985, N7.

107. Ульянов H.A. Колесные движители строительным и дорожным машин. Л.: Машиностроение, 1982.

108. Федоров Л.И., Рабочие органы землеройным машин. М.: Машиностроение, 1990.

109. ИЗ. Федоров Л-И., Бондарович Б. А., Перепонов В.И. Вероятностный анализ режимов нагружения рабочего оборудования землеройным машин, в Сб."Машины для земляным работ". М.: Транспорт, 1969.

110. Федоров Л.И., Бондарович Б.А. Надежность рабочего оборудования землеройным машин. М.: Машиностроение, 1981.

111. Федоров Л.И., Бондарович Б.А. Определение рациональным режимов работы землеройно-транспортным машин. В Сб. "Машины для земляным работ". М.: Транспорт, 1969.

112. Холодов A.M. Основы динамики землеройно-транспортным машин. М.: Машиностроение, 1968.

113. Чудаков Л. А. основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Колос, Í972. мобиля. М.: Колос, 1972.

114. Яркин A.A. Экспериментальное исследование и обоснование выбора параметров профиля неповоротного отвала бульдозеров. Дисс. канд. темн. наук. м., 1964.

115. Caterpillar performarice hand book. Cat publication. USA, Peoria, 1979-1990.

116. D-6R Track-type tractor spesification, Caterpillar,1996. 1996. 1995.

117. Korriatsu specification and application. Hand book. Japan, Tokyo, 1981.

118. Авторские свидетельства и патенты

119. D-7R Track-type tractor spesification, Caterpillar,

120. D-8R Track-type tractor spesification, Caterpillar,

121. А.С.СССР N107799. Бульдозер. Хамидулин M.А., Дов-жик В. Л., Барышев В. И., Попов Ю. Г. 1984, Бюл. N9.

122. А. С.СССР N1158886 Устройство для исследования буксования гусеничного транспортного средства. Куликов Н. К., Костюченко В.И., Лапинский В.И., Пинигин Б.Н., Сударчиков В.А. 1985, Бюл.N20.

123. А. С. СССР N1219947 Устройство для исследования буксования гусеничного транспортного средства. Костюченко В. И., Лапинский В.И., Пинигин Б.Н., Сударчиков В.А. 1986, Бюл.N11.

124. А. С. СССР N1368692 Устройство для тяговых испытаний гусеничных транспортных средств. Пинигин Б. Н., Костюченко В.И, Ча-соводов Н. А., Федоров В. В., Усов А. В. 1988, Бюл. N3.

125. А.С.СССР N1451228 Бульдозер. Кулешов В.Д., Пинигин Б. Н., Ургапов А. Я. 1989, Бюл. N2.

126. А.С. СССР N1612062 Гидравлическая система управлением отвала бульдозера. Зидиханов Р. Р., Пинигин Б. Н., Ургапов А. Я. 1988, БЮЛ. N45.

127. А.С.СССР N1647335 Установка для тягово-динамических испытаний промышленных тракторов. Пинигин Б.Н., Костюченко В. И., Казанцев C.B., Сударчиков В.А., Часоводов Н.А., Федоров В.В., Ку-харев А.Ф. 1991, Бюл. N17.

128. А. С. СССР N1742665 Установка для испытаний промышленного трактора. Баловнев В. И., Пинигин Б. Н., Костюченко В.И., Гойдо М.Е., Казанцев C.B. 1992, Бюл.N23.

129. П. РФ N2024779 Корректор подачи топлива. Мороцкий Н.С., Катаев Е. М.

130. П.РФ N2066406 Злектрогидравлический привод. Гойдо М. Е., ПинйГйн Б. Н., Казанцев С. В. , Жстюченко В. И., Ревило С. А. 1996, Бюл. N25.

131. П. РФ N2109883 Электронно-гидравлическая система управления отвалом бульдозера. Базаров В. В., Коршунов А. Г., Костюченко В. И., Пинигин Б. Н., Ургапов А. Я. 1998, Бюл. N12.1. Технические отчеты

132. Создание и исследование макетного образца ограничителя расхода с целью повышения тягового КПД промышленного трактора. Технический отчет N1235. Челябинск: ЧФ НАТИ, 1977.

133. Разработка и исследование гидравлической следящей системы управления бульдозером по А. С. N542798. Технический отчет N1354. Челябинск: ЧФ НАТИ, 1978.

134. Разработка, изготовление опытных образцов и проведение лабораторно-полевых и эксплуатационных испытаний следящей гидросистемы. Технический отчет N1956. Челябинск: ЧФ НАТИ, 1981.

135. Лабораторно-полевые испытания тракторов Т-200 с двигателями А-11ТА мощностью 200л.с. С заключительный). Отчет о НИР N2505. Челябинск: ЧФ НАТИ, 1984.

136. Теоретические и экспериментальные исследования по обоснованию оптимальных параметров сельскохозяйственной модификации трактора T-170M.03 и агрегатов на его базе. Отчет о НИР N 113. Челябинск: госНИИ ПТ, 1997.

137. Испытания по определению эффективности трактора ДЭТ-250М и 5-8L "Катерпиллар". Отчет о НИР N259. Чебаркуль: УралНИИС НАТИ, 1986.

138. Обоснование режимов ускоренных лабораторно-полигонных промышленных тракторов кл. 10, 15 на стенде с разработкой технического проекта стенда, системы управления и программного обеспечения. Отчет о НИР N01.89.0038524. Челябинск: ЧГТУ, 1991.

139. Технический отчет о тяговых испытаниях трактора Д-9G, агрегатированного бульдозером 9S и рыхлителем 9В. Арх. N4329-BH ГСКБ. Челябинск: ПО "ЧТЗ", 1976.

140. Отчет о проведении проверочных испытаний тракторов Т-330 NN15, 16 в объеме 2000 моточасов и лабораторных испытаний трактора Т-330 N14 по программе ГСКБ и ЧФ НАТИ. Арх. N 4395-БИ ГСКБ. Челябинск: ПО "ЧТЗ", 1976.

141. Отчёт о проведений лабораторно-полигонных ~ испытаний трактора D-600D Фирмы "Ганомаг". Арх. Ш745-БИ ГСКБ. Челябинск: ПО "ЧТЗ", 1989.

142. Протокол тяговых испытаний трактора Т-10Г-1 N32 с двигателем мощностью 170л.с. Арх. N6830-BH ГСКБ. Челябинск: ПО "ЧТЗ", 1990.

143. Отчет по лабораторно-полигонным испытаниям трактора Т-15.01. Арх. N6967-BH ГСКБ. Челябинск: АО"Уралтрак", 1994.

144. Материалы по техническому совету по результатам испытаний трактора Т-170.01 с двигателем постоянной мощности Д-160 N23. Арх. М7022-БИ ГСКБ. Челябинск: АО "Уралтрак", 1994.

145. Программа-методика лабораторно-полигонных испытаний трактора T-170M.01 с двигателем постоянной мощности. Арх. N6977-BH ГСКБ. Челябинск: АО "Уралтрак", 1994.

146. Технический отчет о втором этапе доводки двигателя постоянной мощности на базе Д-160. Арх. N40Ol-OOT ГСКБ. Челябинск: АО "Уралтрак", 1995.

147. Нормативно-техническая документация

148. ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения.

149. ГОСТ 23734-79. Тракторы промышленные. Методы испытаний.

150. ГОСТ 23734-98. Тракторы промышленные. Методы испытаний.

151. ГОСТ 25836-83. Тракторы. Виды и прогаммы испытаний.

152. ГОСТ 4.373-85. Тракторы промышленные и лесопромышленные. Номенклатура показателей.

153. ГОСТ 27247-87 (ИСО 7464-83). Машины землеройные. Метод определения тяговой характеристики.

154. ГОСТ 10792-81. Бульдозеры гусеничные общего назначения. Правила приемки и методы испытаний.v

155. ГОСТ 18509-88. Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний.

156. РТМ 23.1.5-79. Методика расчета технической производительности промышленных тракторов в агрегате с бульдозером, погрузчиком и скрепером.

157. РД 23.82.2-86. Тракторы промышленные. Методика оценки эксплуатационно-технологических показателей при проведении лабора-торно-полевых испытаний.

158. РДМУ 23.82.3-86. Методические указания. Тракторы промышленные и лесопромышленные. Определение показателей качества ГОСТ 4.373-85.

159. РД 22-260-89. Машины землеройные. Бульдозерные отвалы к гусеничным и колесным тракторам. Расчет объема призмы волочения.

160. Методика тягового расчета промышленного трактора общего назначения. Отраслевая методика. М.: НАТИ, 1981.

161. Экспериментально-расчетный метод определения тяговых показателей промышленных тракторов. Отраслевая методика. М.: НАТИ, 1981.

162. ТМ-01.Режимы и алгоритмы ускоренных лабораторно-поли-гонньгх испытаний промышленных тракторов класса 10,15 на экспериментальном стенде. Типовая методика. Челябинск: ЧГТУ, 1989.

163. Методическое руководство по проведению измерений и определению показателей точности. М.: НПО НАТИ, 1990.

164. JISD 6503-82. Методы испытаний гусеничных тракторов (Testing methods of crawler* tractors). Стандарт Японии. Перевод с японского. М.: ВЦПНТЛиД, 1987.