автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка методов и средств исследования движения машинно-тракторных агрегатов

РГВ ОД

I 1 ПОП 1398

юсуддрстнпный научна-исавдонлпл^кий п>лктои1ый шктшуг

(НАТИ)

На ираиян рукописи

РОС'ШЦЕВ АНА ТОЛИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИССЛЕДОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ

Специальность; 05.20.01 - Механизации сельскохозяйственною проичполсш»

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва — 1996

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Доктор технических наук, профессор Академик Академии проблем качества, дор-ор технических наук, профессор

А.А. Зангиев С.С. Дмитриченко

В.М. Шарипов

Ведущая организация

- Открытое акционбрное общество "Харьковский тракторный завод имени С.Орджоникидзе"

Защита состоится

12 01 Мо

1996г. в часов на заседании

диссертационного Совета Д. 120. 12. 02 Московского государственного агро-инженерного университета имени В.П. Горячкина по адресу: 127550, г. Москва, Тимирязевская ул., 58, МГАУ.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке МоскЬвского государственного агроинжеперИого университета.

Диссертащ(я в виде научного доклада разослана

-ОУ «окЩммбг.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук,

доцент А.Г. Левшин

- 3 -

ОБЩАЯ ШРАКТЕРНСТИКЛ РАБОТЫ

Актуальность работы. Машинно-тракторный агрегат (МТА) относится к управляемым динамическим системам, на эффективность работы которых влияют разнообразные факторы, имеющие, как правило, случайный характер. Особенности движения этой системы и соответствие ее своему функциональному назначению по многом зависят от совершенства МТА. Дальнейшее расширение технологических возможностей и сферы применения тракторов требуют углубленного изучения процесса их движения. Ибо динамика этих процессов в связи с отмеченными тенденциями усиливается вследствие увеличения многообразия и способов соединения частей МТА, расширения диапазонов внешних и управляющих воздействий, роста энергонасыщенности тракторов, использования мощности двигателя трактора не ' только для передвижения агрегата, но также для привода рабочих органов сельхозмашин или колес трапспортно-технологических модулей - тележек, имеющих оборудование для выполнения полевых и транспортных операций.

Сложившаяся практика сводит в отдельных случаях изучение движения МТА к оценке его устойчивости и управляемости, определяющих, в основном, выполнение требований агротехники. Динамические характеристики агрегата и их влияние на его движение при этом не раскрываются в должной мере. Фактически изучается движение только одной части, агрегата - трактора без достаточного учета массо-геометрических параметров и режимов работы других составных частей . Ряд методов оценки функционирования МТА как динамичсской системы (например, определение тягового КПД) основан на квазистатических расчетах движения машин. Средства экспериментальных исследований.не обеспечивают получение в требуемом объеме всей необходимой информации о движении агрегатов для вычисления соответствующих статистических оценок.

Функционирование МТА есть совокупность движений его частей, связанных единой целью - выполнением технологических операций с высокой производительностью при минимальном расходе материально-энергетических ресурсов и совместимости с экологической средой. Поэтому решение научно-технической проблемы повышения эффективности агрегата связано с исследованием его движения на основе достижений фундаментальных тук и технического прогресса.

Цель исследования — разработка методов к средств изучения движения МТА, позволяющих на стадиях проектирования п совершенствования устанавливать закономерности функционирования, выбирать конструктивные . параметры машин и технологические режимы их движения, обеспечивающие использование в максимальной мере потенциальных возможностей МТА: повышение технико-экономических показателей работы и достижение экологической совместимости с почвой.

Объектами исследования выбраны: модульное эперготехнологическсс средство (МЭС) тягового класса 3...5, МТА на базе гусеничных и колесных факторов тягового класса 3 (Т-74, Т-150, Т-150К, Т-150К-07, Т-150КМ), а также четырехгусеничные тракторы, созданные на базе тракторов Т-150К и Т-150.

Методы исследований базируются на теоретических положениях динамики иеголономныхщ нелинейных систем, теории случайных функций и статистической динамики. Экспериментальные исследования предусматривают использование методов планирования многофакторного эксперимента и регрессионного анализа, адЯкже обработку результатов полевых испытаний с помощью вычислительной.тсхники;

Научиую новизну с о сга ал я ют м ате м ат и ч е с к и с модели движения МТА: представление агрегата многозвенчатым материальным объектом, составные части которого определяются, в отличие от известных схем, не только с помощью силовых факторов, но и с учетом массо-геометрических размеров и режимов движения этих частей, особенностей взаимодействия их между собой и с почвой. Новым также является решение задачи о движении МТА, как относящейся к классу задач С.А. Чапльцрша о движении неголономных систем, с использованием в качестве свободных параметров квазикоординат в виде линейных соотношений мевду их производными и обобщенными скоростями:

Практическая значимость исследования.

— разработаны методы и средства исследований, обеспечивающее выбор параметров и режимов движения МТА, при которых достигаются высокая эффективность и рациональное соотношение между ростом ресурсоем-костн, производительности и использования энергетического потенциала агрегата, а также повышается уровень экологической совместимости ходовых механизмов с .ючвой и выполняются требования, связанные с устойчивостью движения и управляемостью МТА;

подтверждена целесообразность применения в сельскохозяйственном производстве на основе трактора тягово энергетической концепции модуль-

них эперготехнологпческнх средств, расширяющих функциональные гшзмо 'л-косш и повышающих унниерсалыюсть тракторов, улучшающих техннко-эко-номическне показатели их работы.

Рспияацил результатов работы осуществлена при создании макетного образца модульного эпсрготехнологнческого средства класса 3...5 на базе трактора T-I50K, а также в конструкции тракторов Т-150 и Т-150К при решении задач, связанных с особенностями их агрегатирования, комплектации, регулировок и режимов работы механнзмоп. В частности, обоснованы рекомендации но установке к сдваиванию колес и выбору режимов работы мостов трактора, регулировкам ходовых механизмов, совершенствованию управления движением и определению рациональных скоростей движения трактора,при сохранении устойчивости движения его, выбору длины прицепного ус1ройствп и координат точки прицепа.

Реализации результатов исследований позволила улучшить тягсзо-сцен-нме качества трактора, повысить устойчивость движения и управляемости МТА, снизить вредное воздействие его на почву, улучшить условии труда водителя. Повышена производительность МТА и снижен расход топлива.

Методы и средства исследований, предстаплсниые в настоящей работе, использованы при испытаниях, проводимых НЛТИ и кафедрой "Тракторостроение" Харькопского политехнического института, а также в учебном процессе: и Харьковском политехническом институте - в курсах "Устойчивость движения и управляемость тракторов и автомобилей" и "Испытания тракторов и автомобилей"; в Московском гссударстеенном агроинженерном университете - в курсе "Испытания тракторов и автомобилей"; п Московском автомеханическом институте - в спецкурсе по теории и расчету трактора.

' Апробация работы. Основные положения работы докладывали на науч-ио-тсхинчсския советах, конференциях, совещаниях в г. Харькове (полнтех-нячсншП институт» тракторный завод, областные и республиканские мероприятия) в 1968... 1994 гг.; на Всесоюзных научно-технических конференциях: п Москве (ЯАТИ, ПИСХОМ, МИН СП) в 1982, 19S3, 19S7, 1938 гг.; а Минске т: 1988 и 1992 гг.; на специализированном постоянно действующем семинаре Бюро СМ СССР но машиностроению "Проблемы формирования систем машин и техники новых поколений". Москва, 1991 г.; на второй научно-практической конференции "Маучно-тсхничсский прогресс о инженерной сфере ЛПК России", Москва, J993 г., на научно-техническом сосете ИАТИ, 1994 г.: на международной научио-тсхничсскоИ конференции "Знергссберг-гаадщле технологии и энергетические средства в ссльскохозяйсгосниом производстве", Украинская академия аграрных пар:, ¡995 г.

Пу&шкации. По теме работы опубликовано 70 научных трудов, в три числе 12 авторских свидетельств на изобретения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ .

1. Постановка задачи исследования. Движение МТА всегда было предметом теоретических и практических исследований. По мере развития с.-х. машиностроения внимание к этому усиливалось, так как динамические факторы, действующие в МТА, проявлялись все о большей мере, что отражалось и на его функциональных качествах.

Первоначально уравнения отражали движение агрегата как одного плоского твердого тела, подверженного действию постоянных сил. Существенное углубление изучения движения произошло в связи с установлением бокового увода эластичных шин и других'особенностей взаимодействия с опорной поверхностью ходовых механизмов. В дальнейшем неадекватность полученных моделей действительным физическим устранялась рассмотрением пространственных моделей и дополнительным введением соотношений, отражающих характер изменения действующих сил, неоднородность внешней среды, переменные кинематические соотношения, запаздывание реакции угругих элементов связи, принадлежащих одновременно разным подсистемам.

Однако известные сейчас математические модели имеют ограниченные возможности, так как отражают достаточно подробно, в основном, движение только трактора. Они не учитывают, например, в явном виде размеры с.-х. орудия и сцепки, особенности взаимодействия орудия с почвой и особенности связей между трактором и орудием. При таком подходе анализ динамических процессов в системе не отражает в достаточной мере реальную картину изучаемых процессов.

Для более точного описания движения МТА необходимо при аппроксимации исходной модели адекватной ей упрощенной моделью движения МТА с сосредоточенными параметрами пересмотреть подходы к дискретизации -пространственных координат и усреднению значений параметров сплошной среды, выделипио дискретных элементов.

Для МТА характерны подчиненность целей функционирования всех его частей общей цели функционирования агрегата и наличие системы управ-

ления. Поэтому МТА можно предстаолять иерархически организованной и целенаправленно функционирующей совокупностью большого числа информационно связанных и взаимодействующих элементов. При этом МТА может быть элементом системы более высокого иерархического уровня, например, системы машин.

Систематизация рассмотрения процесса движения МТА предполагает упорядочение, а в отдельных случаях н установление показателей, отражающих суп. исследуемых процессов. Для определения некоторых показателей необходима разработка методов и средств их замера. Это касается главным образом того, что связано с энергозатратами на движение МТА, положением МТА и его частей на поле, скоростями движения и ускорениями частей, отдельными массо-геометрическими параметрами и взаимосвязями частей МТА.

Стремление вскрыть физическую сущность процессов и установить влияние параметров на движение машины предполагает составление такой мате-матшеской модели, которая без ущерба для точности результата учитывала бы влияние лншь основных факторов на протекание исследуемых процессов, а не имитировала реальную систему во всех подробностях. Поэтому в исследовании отдельных фрагметов возможен и детерминистический подход, несмотря на ярко выраженный вероятностный характер процесса движения в целом. Сочетание аналитической формы решения задачи со статистическими методами оценки результатов эсперимента позволило связать качественную и количественную стороны процессов.

Основополагающими для данного исследования стали труды русских механиков A.M. Ляпунова, Н.Е. Жуковского, С.А. Чаплыгина. В ряде случаев применены положения, содержащиеся в работах M.D. Келдыша, Н.Г. Че-таева, И.Г. Малкииа, Н.Д. Моисеева, А.М. Летова. Движение трактора и машин в агрегате с ним рассмотрено с учетом подходов, принятых в работах известных в сельскохозяйственном и автомобильном машиностроении ученых: В.П. Гсрячкина, Е.Д. Львова, Е.А. Чудакова, М.И. Медведева, D.H. Болтннского, И.И. Трепененкова, Л.В. Сергеева, B.D. Кацыгина, A.A. Хачату-рова, В.Ф. Коновалова, А.Б. Лурье, В.Ф. Бзбкова, A.C. Литвинова. Применены результаты современных исследований В.Ф. Платонова, Д.А. Антоном, Я.Е. Фаробина, С.С. Дмитриченко, Л.В. Гячева, И.П. Ксеневмча, В.В. Гусь-кова, В.П. Тарасика, В.А.СветЛнцкого, ААПолунгяна, А.Т.Скойбеды. Использованы также результата исследований зарубежных ученых М.Г. Вечера, Ж. Грейдануса, И. Рокара, 0. Камма, М. Митчке, Д.Р. Эллиса.

Значительное влияние на постановку задач исследования и выбор мето-доа их решения оказали основоположник тягово-энергетической концепции трактора Г.М.Кутьков и специалист по динамике управления движением трактора М.Н. Коденко. Роль этих ученых во многом была определяющей в оценке полученных результатов и выработке рекомендаций для их практического применения.

Для достижения поставленной цели сформулирован ряд зада*.

1) установить принципы представления схем движения МТА как много-звенчатой технической системы, предназначенной для работ в сельскохозяйственном производстве и состоящей из трактора, одной или нескольких машин (орудий), которые связаны соединительными устройствами, силовыми приводами, устройствами управления; распространить эти принципы на рассмотрение движения тракторов различных компоновочных схем, включая модулыю-энерге^ические средства на основе трактора тягово-энергетической концепции;

2) систематизировать существующий перечень показателей (параметров) движения МТА, которые отражают его свойства как для иерархически организованной и целенаправленно функционирующей совокупности большого числа информационно связанных и взаимодействующих элементов;

3) уточнить метод оценки затрат энергии на движение и управление МТА, обеспечивающий получение не только усредненных оценок, но также оценок текущих и суммарных затрат за длительный промежуток времени, без упрощений статических и динамических факторов;

4) разработать методы и средства экспериментальных исследований, позволяющие получать информацию о движении МТА как функций его состояния: определение траектории движения характерных точек, угловых скоростей и ускорений,мастей агрегата при повороте, изменение установки управляемых колес; определение момента инерции, массы и координат центра масс, статической устойчивости трактора; регулирование в ходе эксперимента бокового увода трактора;

5) оценить возможность рассмотрения ряда нестационарных (неустановившихся) процессов, характерных для МТА, как процессов стационарных в широком смысле, эргодических и подчиненных нормальному закону распределения;

6) обосновать методы обработки и представления экспериментальных данных и определения оценок исследуемых факторов;

7) проверить адекватность математической модели движения МТА, полученной в результате предложенной дискретизации пространственных коор-

дннат н усреднения значений параметров сплошной среды;

8) найти экспериментально закономерности, которые отражают движение МТА в виде функций состояния системы, связывая эффективность и динамические свойства агрегата, и обусловливают рекомендации по выбору параметров и совершенствованию конструкций машин.

2. В работе исходили из того, что движение МТА - это изменение с течением времени положения агрегата и его частей на поле и по отношению друг к другу в зависимости от действующих на них сил, которые известны или заданы как функции времени, координат точек агрегата и их скоростей. Полагали, что движение МТА можно достаточно полно отразить системой дифференциальных уравнений пила:

¿х(0Дк - Н1, х<о, и(01, <0

где х - переменная, характеризующая состояние МТА; и - закон управления; Р - функция, удовлетворяющая условиям существования решений уравнений (I).

Нормальное функционирование МТА предполагает, что движение х(1) некоторой его точки следует за заданным движением !Т0. Процесс движения следует организовать так, чтобы при г(1) •= х(1)-Г(0 соблюдалось неравенство I | г(1) || £ е, то-есть обеспечивалось выполенне требования технологической операции, когда бы агрегат или его часть не выходили за полосу шириной 2 е. Поскольку при движении МТА нужно учитывать не одну, а несколько его характерных точек, то получаем совокупность движений, определяющих зону возможного движения агрегата.

2.1. Примеры различных агрегатов указывают на то, что в составе МТА может быть не одна, а несколько частей, имеющих одного порядка массо-гео-метрические параметры и одинаковые скоростные режимы движения, равнозначных по степени влияния на динамические свойства всей системы. Части связаны между собой и взаимодействуют с окружающей средой. Поэтому правомерен вывод, что МТА, входя в иерархию объектов, является часть» системы более гысокого уровня н. одновременно - системой для объс;аоз Солее низкого уровня. Отсюда следует иреадожение о трех иерархических уровнях исследования движения МТА (рис. I): верхнем - А,-среднем - Б, нижнем - В.

Иерархические уровни Объекты исследований \ Характер математической модели Определяемые параметры (показатели)

А МТА Функциональная - энергозатраты, - режимы движения (скорость, нагрузка), - время движения (пуп.), положение на поле

Б Составные части МТА Динамическая (сосредоточенные параметры) - положение на поле (траектория движения), линейные и угловые координаты, кривизна траектории движения; - скорости и ускорения движения, - массо-геометрические параметры

В Компоненты МТА (сборочные единицы и детали) Динамическая (распределенные параметры) - взаимное перемещение (положение) частей, - действующие нагрузки, - регулировка установки (положения) и режимов работы,

|- управляющие воздействия

Рис.1. Уровни исследования движения МТА

2.2. Определяя схему движения МТА, исходим из того, что его составными частями являются трактор, сельхозмашина (орудие), сцепные устройства. В свою очередь, трактор и сельхозмашина могут быть представлены гакже в виде нескольких частей. Схема движения такой многозвенчатой системы представлена на рис. 2. Положение каждого ¡-го эвена на плоскости определяется двумя линейными координатами х\ и }Ч, например центра масс С I. и одной угловой - курсовым углом <р|. Взаимное положение звеньев известно, если определены угловые отклонения последующего звена от предыдущего и расстояния между их центрами масс.

V

О ——---- а

Рис. 2. Схема движения МТЛ

Полагали, что система имеет К связей, включая неголономные:

Г1 1, у ¡, г! , х >, у ¡, I ¡, I) = 0, 1= 1,2, ..., К. (2)

Для качения колеса характерным является неустановившейся режим бокового увода, который определяется не только деформацией шины и про-.скальзыоанием контакта в боковом направлении, но и боковой деформацией и сдвигом грунта в опорном основании. Связь центра колеса через эластичную шину и податливую почву с неподвижной частью фунтового основания выражается в отсутствии перемещения о боковом направлении условной точки колеса, лежащей на границе распространения напряжений (деформаций). Уравнения связей не содержат при этом предварительных упрошяюшкя допущений, присущих схеме качения тела без проскальзывания. При движении с углом у бокового увода ;-го колеса ¡-ой части МТА инеем (рис. З.а):

Г ^ ~ X у 5Ш((р I - у у) - У \ С05(ф 1 - у м) О)

Рассматривая отдельно движение двух частей МТА — сцепного устройства 4 и с.-х. орудия 5 (рис. З.б), можно записать уравнение кинематической связи из условия отсутствия скольж;ния с.-х. орудия в направлении, перпендикулярном вектору скорости центра сопротивления с.-х. орудия. Полагаем, что части могут поворачиваться относительно друг друга вокруг точки прицепа О 4, смещенной от центра масс части 4 на расстояния I и е. Согласно (2) и (3) имеем:

4 2 =4 1 - L ф 4 sin ф А - 1 ф 5 sin ф 5 - е ф 5 COS <р 5,

2 - 1") 1 - L ф 4 cds ф 4 - 1 ф 5 COS ф 5 - е ф 5 sin (р 5. (4)

Рис. 3. Схемы движения частей МТА.

В случае рассмотрения движения с.-х. орудия отдельно от других частей МТА можно записать уравнение неголономной связи:

jrsin <р - у cos ф = 0. (4>)

В работе использован также принцип освобо;кдения, согласно которо-' му механическую систему можно считать свободной, если действие наложенных на нее связей заменить силами реакций этих связей. При таком подходе к составлению уравнений движения системы колесо — деформируемый грунт уравнения рассматриваются не как уравнения связей качения упругого колеса, а как уравнения, оцределяющие параметры относительных перемещений звеньев системы и через эти параметры — действующие на них силы и моменты.

С использованием метода множителей Лагранжа получили уравнения движения. Имея и виду традиционные допущения при рассмотрении аналогичных систем, считали, что функция Лагранжа г. ряде случаев совпадает с •выражением для кинетической энергии. Общая кинетическая энергия может "быть найдена как сумма кинетических энергий звеньев системы. Во многих звеньях можно выделить остов и ходовые элементы, совершающие riocryrm-тслы е и вращательное движения.

21 Динамические модели движения частей МТА представим для наиболее значимых случаев.

- 132.3.1. Отличие колесных и гусеничных движителей сказывается на боковом уводе Машин. В сравнении с колесными гусеничные движители имеют большую жесткость, поэтому их увод, в основном, определяется податливостью опорного основания — почвы. Можно выделить составляющие бокового увода у гусеницы, обусловленные элементарным скольжением в боковом направлении в зоне контакта, упругой деформацией почвы под зоной контакта и необратимостью пластической деформации почвы под зоной контакта и скольжения. Величиной, характеризующей взаимодействие гусеницы с деформируемой почвой, считаем буксование 6.

Уравнения движения гусеничной ветви с боковым ■людом имеют вид: "'i = l/m[ (Р k - R f-R о) cos <р - Р к (1-5)/ ь eg Y sin (<p - у)], у = 1/ml (Р к - R f-R о) sin ф - Р к (1-6)/ 5 tg у cos (<р - у)], (5) Ф = 1/1 (М п- М г), vY = <p - acrtg у/х.

Здесь: m, I - масса и момент инерции гусеницы; Р к, R f, R 0 — силы: тяги,сопротивлсния перекатыванию, реакции остова; М п и М f- моменты: внешний поворачивающий и сопротивления повороту.

Представленная модель использована при оценке бокового увода 4-х гусеничного трактора на базе Т-150К. Расчеты показали, что замена колес гусеницами уменьшила угол бокового увода на 30...35%, а среднеквадратическое отклонение центра масс передней секции гусеничного трактора - до 0,056 м вместо 0,083 м у колесного и задней секции - до 0,071 м вместо 0,106 м.

2.3.2. Аналитическое предствление движения МТА, составленного из трактора Т-150К, трех культиваторов КПС-4,0 и сцепки СГЫ6, позволило установить влияние упругих свойств ходовой системы и параметров сцепки на показатели движения агрегата. Учтены (рис. 4) упругие реакции Тл и Т в шин трактора, действующие при их поперечном сдвиге; моменты М а и М и, возникающие при скручивании шин; движущие силы F а и F в передних и задних колес (с учетом сил сопротивления их перемещению), силы сопротивления R рабочих органов прицепной машины, приложенные » центре сопротивления D.

Обобщенными силами приняты главный момент внешних сил, действующих на трактор, относительно гертикальной оси OZ его поворота, и момент сил сопротивления относительно точки прицепа С. Уравнения движения МТА, полученные с помощью уравнений Лагранда второго рола, имеют вид:

С учетом реальных значений коэффициентов системы (6) агрегат имеет асимптотическую устойчивость движения. Анализ проведен для исходных дшшых, содержащихся »таблице 1.

Полученные результаты позволили определить границы устойчивости движения, изменяя параметры, характеризующие упругие свойства шин {сл,сд,кА,к#/А/в) и масср-геометрические размеры машины (/г/;//,/;), при застопоренном и растопоренн^ы маятнике. Оценка проведена в предположении, что усилия и скорости движении постоянны, а движущие силы передних и задних колес трактора одинаковы и каждая из них равна половине тягового усилия. Допускается, кроме того, что к^к ¡ьк,сА=с На рис. 5 представлен один из вариантов расчета. Области значений с'и / лежащие левее прямых 1...7 и соответствующие конкретной величине к, равной 0,3; 0,5; 0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 рад. м - ' , определяют границы устойчивости движения М'Г...

Данные для исследования поведения системы при изменении го'и "

прицепа у МТА с упругими и жесткими колесами выбраны из области значений, соответствующих устойчивой системе. Па рис. 6 и 7 представлены графики, указывающие границы устойчивости при соответствующем изменении коэффициентов т/ характеристического уравнения для системы (6) и определителя А Гурвнца. Здесь представлены (рис. 6): сплошная линия - для с» 50000 кг/м, Г ** 200000 кгм/рад, к = 1,5 рад/м; пунктирная линия - для с'=» 70000 кг/м, Г = 100000 кгм/рад, к = 0,5 рад/м.

Таблица {

Исходные данные для анализа устойчивости движения МТА

Наименование параметра Обозначения и размерность Величина Примечания

Момент инерции трактора относительно оси 02 IT кгмс 2 1553

Момент инерции машины относительно оси Б м 2 /С кгмс 2 — Величина варьируется

Скорость трактора (Ь м/с

Коэффициенты, связанные с упругими свойствами шин ка,кь, 1 /м са,сь, 1/кГМ fajb, 1/кгмград Величина варьируется

Нагрузка на крюке R ra- 3000

Масса прицепной машины in кгс 2/м 447 '

Движущие силы передних и задних колес трактора . Fa,FB кг 1500

Расстояние от центра масс трактора до передней оси а м 1,06

Расстояние от центра масс трактора до задней оси b м ----------- 1,8

Расстояние от центра масс трактора до точки прицепа с м" I Величина варьируется

Расстояние от центра масс орудия до точки прицепа h м — Величина варьируется

Расстояние от центра сопротивления орудия до точки прицепа d м Величина варьируется

На рис. 7 показан один из вариантов расчета, при котором к = Г=»0. Сплошная линия соответствует /с- 10000 кгмс 2, а пунктирная — /с - 3000 кгмс 2.

Для МТА с абсолютно ;::есткимн колесами положение точки прицепа в центре масс трактора соответствует границе устойчивости системы. При «и-

носе точки прицепа вперед по отношению к центру масс трактора система теряет устойчивость. Также наблюдается потеря устойчивости при выкосе точки прицепа назад больше определенного предела. Движение МТА является асимптотически устойчивым по Ляпунову во всем диапазоне положения точки прицепа от центра масс трактора до центра сопротивления орудия.

Рис.6. Границы устойчивости движе- Рис. 7. Гранины устойчивости дви-иия МТА с упругими колесами для жения МТА с жесткими колесами разных положений точки прицепа для разных положений точки прицепа с.-х. орудия

В случае сисгемы-с упругими шинами потери устойчивости при выносе точки прицепа вперед относительно центра масс трактора не наблюдается.

2.3.3. Почва при некоторых условиях является упругим элементом, а силы трения Я между гусеницей и почвой пропорциональны скорости 1 скольжения гусеницы: Это является предпосылкой для колебаний корпуса в продольном направлении, то-есть перемещений х (буксования) относительно поверхности контакта. Движущая сила реализуется с помощью 'упругого элемента (почвы), жесткость которого С, и сил трения К=соп<>(. Жесткость определяется С-2 СЬ&^/Л (СЬ - коэффициент объемного сжатия почвы; Ь%Ш • ширина и глубина части ¡-го зацепа, погруженной в почву; п -число зацепой). Если на трактор, имеющий массу т, действует нагрузка на

крюке, изменяемая с амплитудой Д/Ч* частотой со, то уравнение относительного движения трактора имеет вид:

тх+£х+сх=к пш / (7)

При повышенном буксовании движителя силы трении К не остаются постоянными. В соответствии с законом Кулона можно различать силы трения покоя /?\ и скольжения /Ь,- Выделив постоянную составляющую буксования 5, обусловленную действием постоянных сил на упругий элемент (почву), и приращение буксования х, вызванное разницей сил Я\ и У?2, и Приняв ЛЛ-О, получим другое уравнение относительного движения трактора:

тх-сх=сЬ+Л\-Я1 (8)

Частоты собственных колебаний корпуса трактора; полученные из уравнений (7) и (8), составляют, например, для трактора Т-74 2...10 1/с; а изменение силы тяги на крюке и звенчатость гусеницы (вынужденные колебания) обусловливают частоты 0,01...3 1/с и 7...20 1/с. Совпадение собственных и вынужденных колебаний приводит к резонансным явлениям в системе, следовательно, к дополнительным затратам энергии на передвижение и уменьшению тягового КПД трактора. Это подтверждается нашим экспериментом, результаты которого представлены на рис. 8.

е. <«

№ №

Г

и

и

а

Рис.8. Зависимость КПД трактора от частоты колебаний нагрузки на крюке (И передача; 1- целина, Р = 2750 кг; 2- стерня, Р =2 600 кг; 3- поле под посев, Р = 2500 кг)

Рис.9. Схема движения машины с передними управляемыми колесами

2.3.4. Известно, что режим качения колеса по многом определяется параметрами его установки. Это оказывает влияние на движение машины а целом. Аналитическое представление движения машины, отражающее такое влияние, можно осуществить в соответствии со схемой дшгжеяия колесной

машины (рис. 9). Выражая реакции Я и в управляемых колес с помощью стабилизирующих моментов М, можно получить зависимости этих реакций от параметров установки колес. Уравнения имеют вид:

{ту-А \у*А1уукн}к=3\+Н\,

т,/- масса и момент инерции машины; А,В,к - коэффициенты, определяемые скоростью движения машины, упругими свойствами и параметрами установки колеса. ,

Зависимости, полученные при решении этих уравнений, отражают связь показателей движения машины и параметров установки управляемых колес. Установлено, что при движении машины по ровной дороге наибольшее влияние на курсовую устойчивость и управляемость машины оказывают поперечный и продольный наклоны шкворня и плечо обкатки колеса, а развал колес не обусловливает изменений этих показателей. При движении по неровностям наибольшее влияние оказывает плечо обкатки колеса и в меньшей мере поперечный наклон шкворня и развал, а влияние продольного наклона шкворня при этом практически не замечено.

2.3.5. Анализ управления движением МТА (в частности, воздействий водителя на рулевое колесо) указывает на постоянство количественных показателей рассматриваемых процессов. Например, во многих случаях остается постоянной периодичность воздействий (3...4 с), время воздействия на рулевое колесо (1,2...1,5 с), время пауз (1,4...2,5 с). Типичная форма управляющего воздействия опытного водители аппроксимируется Воздействия нормированы по времени, амплитуде и темпу включения; но для разных водителей они могут отличаться в зависимости от опыта, физического состояния, условий работы водителя и т.д.

Управление движением трактора во многом определяется особенностями его как машины в целом, имеющей массу т и момент инерции /относительно вертикальной оси, проходящей через центр масс, и особенностями элементов его трансмиссии, характеризуемых жесткостью О, демпфированием V/, массой /|. Уравнения движения в соответствии со схемой, представленной на рис. 10 а, имеют вид:

Р\+Р1- Р/[-Р/1- Р/со^)сощ+Лътузшф^), +/*1-Рд~Р/1-Р/соэу^ п ф=0, (10)

¿Цг-{Р1-Р\-Рду ^)^2-/'//со57+/,7кт7+Л/=0.

0

1 п,

Л я

1 с, С„

я % 1

'Рис. 10. Схемы движения .т^^ктора (а) и его частей (б)

Взаимодействие элементов .трансмиссии применительно,к трактору Т-150 можно установить по схеме на рис. 10 б с помощью уравнений Лангран-жа второго рода:

/5^5+«7(ф5-<р7)+УЗ(ф5-ф?М/з , ,(1.1)

!0(ф8-ф,10)=-/1/б . • /|1^М+С9,М(Ф9-ФМ)=-Л//.

|На систему действует,ряд ¡внешних сил, которые представлены моментами, содержащимися в правых яастях уравнением). Моменты Ш связаны с .касательными силами тяги. Воздействие .водителя на элементы трансмиссии при управлении трактором приводит к изменению эти* моментов, скоростей движения ^сещщ, .угловых скоростей масс, имеющих моменты,инерции /ю, /и,и.соединенных,с.»¡ими других.масс..Изменение углового перемещения ц> трактора, связано с; изменением угловых скоростей ведущих колес и буксования движителей.

Уравнения (¡10) и (11).позволили найти зависимость мевду касательными силами тяги, линейной и угловой скоростями трактора и угловыми ско-, ростом».ьедуии«,колес. ¡На основании этого определено влияние

управляющих воздействий водителя на движение МТА. Установлено, чю дли трактора Т-150 оптимальным является крутящий момент, передаваемый муф той при повороте, равный 50 Н м, а интенсивность его снижения должна составлять 4000...6000 Н м/с.

2.4. Функциональные модели движения М ГА позволили оценить, в частности, положение киждой части агрегата на поле при выполнении им сельскохозяйственной операции и получить условия, ограничивающие дьиже ние центров масс его звеньев, яри соблюдении которых ни одна из характерных точек не выйдет за допустимые пределы.

2.4.1. Представим функциональную модель движения МТА на базе трактора Т-150 К, доведя дискретизацию системы до четырех звеньев: двух секций трактора, сцепного устройства и. сельскохозяйственного орудия (рис. 11 а). Примем в» внимание не только эластичность шин, но и деформируемость опорной пЬперхности в продольном и поперечном направлениях. В качестве обобщенных координат принимаем координаты центра масс передней секции дг1, у\ и курсовые углы tp каждого из четырех звеньев. В этом случае уравнение связи для колес звеньев МТА соответствует (3), а согласно (4) уравнение связи для орудия принимает вид:

jtysi n<p4-_y4COS<p4-д!ц|)4=0 (12)

Неопределенныее множители Лагранжа в соответствующих уравнениях представляют собой боковые реакции грунтового основания. Значения других сил определяем с помощью известных зависимостей.

При малых значениях углов поворота звеньев и малой массе подвижных деталей прицепного устройства имеем систему уравнений илоско-парал-лельного движения МТА:

'Л-А№2=- А)ф22Ч>2-/<1«?2+/<2^ 1~><2ф 12ф +Х'|0у 11 + к 11 у 12+* 12Y23+*I 3Y24,

•Г|<Р1-.И+£|8ф1 (13)

УИ~Л1+>МР1+*19фГ

,Г1ф1->1-£18ф1

у 1-;-----

Д'1+>'!<М+Х'19ф1

___.У1Ф2">»+*5<И +^20ф2______

-ПФ2->1+^5ф1+Х20ф2

у?4=-—~ 1-----—-----

ДНЛФ2+Х'5Ф!Ф1-*5Ф1 9Ф2'

Ф

Ч*

I

V:

«я

У?

/ I 1 Л-

9г,л

ЦJ «« 4» и. » 4> ч«-

е

-4»

—

/

/ к

' 1 J л 1.,

Зависимость углов бокового упода колес от частоты колебаний передней секции трактора

Параметры траектории движения трактора при воздействии гармонического возмущения

Амплитудная .фазовая и временная частотные характеристики процесса боковых колебаний оекиий трактора

Рис.11. Схема движения (а) и изменение показателей движения (б)

МТА на базе трактора Т-150К:-- передний мост - - - - задний мост

Здесь К - коэффициенты, определяемые массо-гсомстрнческимн параметрами МТА. связями ходовых механизмов с почиоН, свойствами почти (и

частности, ее деформируемостью). На рис. II 6 показаны изменения показателей, характеризующих движение МТА. Расхождение расчетных н экспериментальных данных не превышает 7%.

Представленные математические Модели были решены методом чиши нош интегрирования Руиге-Кугга 4-го порядка. С помощью разработанные пакетов прикладных программ можно решать задачи диижения МТА, связа! ные, в частности, с определением его скоростей. Установлена зависимость между скоростью движения МТА, частотой ы колебаний Передней секции трактора Т-150К, едпигом фаз колебаний передней и задней секций, опреде ляемого расстоянием между их центрами Масс (рис. И). Исходя Из уел о пня уменьшения уплотняемой колесами трактора площади, необходимо, чтобы траектории движения центров масс секций совпадали и амплитуды их колебаний были равны: А]^А2, что возможно при частоте ш «= 1,05 1/с. Скорость движения трактора тогда должна бить 9,25 м/с, то есть выходящей за рамки возможностей трактора. Но если допускать <а - 0,05...О,ВО 1/с, то скорости движения должны находиться в диапазоне 2,07...6,47 м/с, отвечающем реал? ным условиям эксплуатации. Траектории центров масс секций при этом близки друг к другу. Улучшение управляемости обеспечивается за счет ухудшения устойчивости движения. Достигается это с помощью маятникового прицепного устройства (МПУ) путем изменении положения его точки крепления на тракторе.

2Л2. Представим модель движения МТА, состоящего из двух материальных тел (трактора и с.-х. орудия), имеющих кинематическую связь (рис. 3 б). Между с.-х. орудием и почвой существует неголономная связь, отражаемая уравнением (4). Воспользуемся при рассмотрении такой системы известной задачей о движении "саней" Чаплыгина, к которой, ио нашему мнению, можно свести задачу о движении агрегата с заглубленными в почву рабочими органами сельскохозяйственного орудия (машины). Как известно, С.А. Чаплыгиным рассмотрена механическая неголономная система, зависящая от двух свободных параметров у и q\, с которыми связано любое количество зависимых параметров ч, ... соотношениями вида:

K-aipam,-t\=bq*b[q\ (14)

Введем свободные параметры: g - длину дуги траектории диижения центра сопротивления (центра масс) тела 5 (рис. 3 б), <pi - курсовой угол тела 5. Тогда неголономная связь (14) имеет вид:

4-¿COSq>|ffHnSÍn<p| <15)

Для получения уравнения движения системы -применим уравнения Чаплыгина в виде:

) ZW2iî>2COS<tp—tp Ф 2St П (ф Д 2>

Рассматривая движение двухмассовоД системы Чаплыгина, можно заметить аналогию со случаем движения гусеничного трактора с прицепным с -х орудием по деформируемому грунту (рис. 12). Уравнения движения МТА имеют вид:

-С?$г)-(/Я2<1>22-/Я2ф2фО! /tos(<f>|-</>2)+<5in(9 ( -ф2)],

j&nnftyh УЩ2т1\ £os(m 1 -ф2)+йт(<р 1 -ф2)]= ( 17)

Çfrn[h\t\{(p l -<p2)-jèCos((|) 1-ф2)1+^ 1 nn Z[/tos(91 —<p2>—

y

fia рис. 12 представлены результаты расчетов поданной модели, которая более полно отражает реальные процессы движения МТА, чем другие модели. Она дает возможность судить не только о движении трактора, но и о движении с.-х. орудия, учитывая массо-геометрические размеры их, в частности, массы т\ и тг, длину прицепного дышлэ-L , координаты точек прицепа 1 и е. Модель позволяет получать траектории движения трактора и с.-х. орудия, решать задачу минимизации пути, проходимого частями МТА. На указанных рисунках сравниваются результаты расчетов и эксперимента (сплошные и пунктирные линии соответственно).

2.5. В настоящее время энергетические затраты, производимые трактором, оцениваются по величине тягового КПД или на основе баланса мощностей. Используемые методы отражают лишь усредненный результат действия всей системы в квазистатнческом режиме, но не отражают в полной мере алия-иие на показатели движения динамического характера исследуемых процессов.

m

-/

m

^ /7Н-1

где y?/"=eos<|4,;ft, — обобщенные силы, функция

г)

Ч

■002

К у 1

1/ ¡г \\ гV "Ч

\ А А

1\ И £

V ■г 3 У У

V/ > А 1с

Изменения курсового угла (а) и уголоной скорости поворота культиватора: I—Мсо=1000 Им: 2— Мео=5000 Нм; 3—Мсо=30000 Нм

е»»

рас

цог

-цчг

-004

о

-в,а}

>

\ N * / / —\ ч ¿г

г м >

3 V \ У 1

Л • / и \ А > N 2

2 3 4 5 б г,с

Расчетная I и опытная 2 траектории Изменения курсового угла (а) и движения центра масс а - при посто- угловой скорости поворота куль-г.нном курсовом угле трактора; б- с тиватора: I- Ь=3м; 2—Ь=2м; 3—

учетом малых колебаний курсового Ь=1м

угла трактора

Рис. 12. Схема движения (а) и изменение показателей движения (б) МТА.

Усреднение действующих в МТА сил сопровождается предположением о неизменяемой (абсолютно твердой) системе материальных точек (агрега-к тов), что означает отсутствие потерь, связанных с действием сил инерции и деформацией частей МТА. Все это приводит к заведомо неточным оценкам эффективности МТА.

В действительности- составляющие энергетических затрат на движение МТА имеют случайный характер изменения, поэтому их количественное сравнение должно осуществляться на основе оценок, присущих случайным функциям, то-есть не только по среднему значению (математическому ожиданию), но и по-дисперсии, корреляционной функции, спектральной пл относ-ти-« т.п.

Недостатки известных методов оценки энергозатрат МТЛ связаны с сутью понятия мощности как отношения произведенной работы к протекшему времени то-есть быстроты совершения работы. Это следует из определения мощности: Н = Р V = И (]г / 61, когда тело совершает перемещение г со скоростью V под действием силы Р. Мощность здесь отражает либо мгновенные (текущие), либо усредненные значения показателей, что допустимо при рассмотрении квазистатических процессов. Для динамических процессов такое усреднение не обеспечивает полноты оценки. И это усугубляется, если рассматриваются случайные процессы/Возможен другой подход к оценке функционирования МТЛ, когда действие сил и связанные с этим затраты знергнк оцениваются по работе сил как меры произведенного труда, для которой; число единиц работы А=. Р г и, например, количество использованного топлива пропорциональны. Предполагаемый подход к оценке МТЛ обеспечивает получение не только усредненных, но также текущих и суммпр- .. пых затрат энергии за длительный промежуток времени (пути), учитывая действие статических и динамических факторов, включая силы инерции к внутренние силы.

Если известны полезная работа, затраченная работа и работа вредных сопротивлений, то можно определить КПД. Затраты энергии на движение МТЛ можно установит!,, если известны действующие силы как функции соответствующих перемещений, вычислив, например, полную работу А через проекции сил Р, действующих на каждую К-го трчку, положение которой определяется координатами х, у, г при ее перемещении из состояния Мм\ з состояние Л/ю:

п'

I

Для реализации такого метода необходимо, чтобы схемы движения МТА учитывали массо-геометрические параметры и режимы работы всех его составных частей, взаимосвязи между этими частями и их взаимодействие с внешней средой (почвой). При опенке энергозатрат на движение МТА

можно, для сравнения различных вариантов, вести подсчет работы только для тех факторов, которые отличают эти варианты между собою. А в ряде случаев — ограничиться подсчетом работы лишь тех сил, какие принимаются во внимание, т.е. оказывающих существенное влияние на-конечный результат.

Исследование движения МТА в настоящей работе увязано с обратной задачей динамики — определением движения по заданным силам. Это означает, что при составлении схемы движения агрегата приняты во внимание те его части, которые определяют механическое движение тел в зависимости т причин, их вызывающих. С учетом этого осуществлены дискретизация пространственных координат, усреднение значений параметров сплошной среды и сосредоточение в полученных узлах выделенных дискретных элементов с их параметрами.

3. Методы и средства экспериментальных исследований движения МТА разработаны в соответствии с предложенной схемой уровней исследования движения агрегата (рис. 1).

Положение МТА на поле считали известным, если установлены координаты характерных точек его частей, то-есть получены данные для нахождения совокупности траекторий, определяющих зону движения агрегата. Разработанные методы определения траектории движения МТА можно разделить на прямые и косвенные.

3.1. Прямые методы позволяют непосредственно измерять отклонения точек МТА. К ним относится фазовый метод радиопеленгации, основанный на измерений разности фаз сигналов, исходящих от установленного вблизи центра масс трактора источника гармонических колебаний, которые регистрируются двумя приемными антеннами, расположенными в конце или начале гона. Линейные отклонения прямо пропорциональны разности фаз (Рис. 13). " „

Предлагаемый способ обеспечивает: точность регистрации линейных отклонений — 0,5 см; дальность уверенного приема на длине гона до 1000 м; регистрацию отклонений не менее 5 точек МТА, суммарную погрешность измерений — 3...5%, а также возможность подключения к ЭВМ.

3.2. Непрямой метод определения траектории движения МТА предполагает замер п каждый момент времени курсового угла <р и действительной скорости V с последующим пересчетом этих величин в линейные отклонения МТА.

мтл.

ш

Ч1Н

16 I

С» _ 8 18

10

]-«- 11 ]—»1 п

Рис.13. Схема фазометричсской установки 1, 2, 17 передатчики; 3, 4, 15, 16 — антенны; 5. 6 смесители (преобразователи); 7 - гетеродин; 8, 9, 11 -усилители; 10 — фазометр; 12 — самописец; 13 - контакт "пятого" колеса; 14 - - кодировщик; 18 — приемник.

Согласно схеме (рис. 14) имеем:

Рис. !4.Определение положения точки на плоскости и аппроксимация ее траектории движения.

Рис. 15. Устройство для определения скорости движения трактора и курсового угла: 1 — путевое колесо 2, 15—редукторы,3— тахогенератор, 4—двойной шар, 5—гироскоп,6—потенциометр,7— осциллограф,8—электромагнит,!?, ! 1— двигатели, 19—пружина, 12—преобразователь, 13—токосъемник, 14—вольтметр.

В дискретной форме записи с шагом квантовании по времени Д/для i-

го момента При малых <р и постоянных V имеем: Улm,yt* Hiф). Для полу-

1

чения х и у необходимо участок осциллограммы с записью изменений <р и V разбить на п равных интервалов и определить текущие значения .их. Скорость движения замеряется с помощью путевого колеса, а курсовой угол с помощью гироскопа (рис. 15). Графическое интегрирование позволяет получить функции x(t) и y(t) для построения траектории движения трактора. В связи с большим числом экспериментальных точек замера аппроксимация полученных массивов непрерывными гладкими кривыми нецелесообразна. -Рекомендуется проводить кусочно-линейную аппроксимацию методом наименьших квадратов (рис. 14). Каждый из К участков траектории аппроксимируется прямой.

3.3. Текущее значение действительного радиуса кривизны R траектории движения трактора определяется по формулам:

/im „ VlB

Я*

(19) , R=-

(20).

ух-}'х . ...

В - поперечная база трактора, У\ и Ух - скорости отстающей и забегающей сторон трактора. Для определения У\ и Ц и решения зависимости (20) применено специальное устройство (рис. 16). ц ^ > ♦ I з

Рис. 16. Устройство для определения радиуса кривизны траектория движения трактора: '—путевые колеса, 2, 3,

Рис.17. Установка для определения угловой скоросги и углового ускорения

4—тахменераторы, 5, 9—редукторы, 6, поворота трактора: 1—ротор гироскопа,2

10—потет«!ометры,7—усилитель, 8-двигат'-ль, И—осциллофаф, (2—переключатель, 13, 14—сопротивления.

рамка, 3~подшинники,4—рычаг, 5-демпфер,6—пружина, 7,8—щетки потенщюметрических дгйчиков, 9-двигатель.

- 29-3.4. Для измерения угловой скорости и углового ускорения отклонений частей МТА предложен гироскоп с двумя степенями свободы (рис. 17). При наличии одного гиродатчика ускорение определено с помощью дифференцирующего трансформатора.

3.5. Оценку энергетических затратна движение МТА сведем к определению затрат, совершаемых машинами, и затрат водителя на управление. Пер-еый вид затрат можно определить путем непрерывного измерения тягового КПД трактора с помощью специального устройства (рис. 18). Устройство состоит из трех блоков: А - для определения эффективной мощности двигателя, г,.

!

Рис.18. а) Устройство для определения тягового КПД трактора; I— динамометрический вал, 2 ,5 ,12 , 13—потенциометры, 3—стержень, 4, 8-тахоге-нераторы, 6—путевое колесо, 7, 11—редукторы, 9—усилттль, 10—двигатель;

б) образец осциллографнческой записи изменения тягог.ого КПД (п), силы (Р) на крюке, крутящего момента (М) и оборотов двигателя трактора, оборотов правого и левого (л„,/т/) путевых колес.

Б — для определения тяговой мощности трактора, В — для определения КПД. С помощью блоков А и Б определяются также крутящий момент двигателя, тяговое усилие трактора, угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя, скорость движения трактора. Узел В обеспечивает операцию деления. Узел Г является коррект ирующим устройством, обеспечивающим улучшение свойств делителя В. Устройство непрерывно регистрирует текущее значение КПД на любом интервале пути (времени) движения МТА.

Рис.19. Пример квантования харак- Рис.20. Устройств для подсчета рабо-теристики привода управления. ты водителя:!— квантователь, 2—хра-

повой механизм, 3—счетчик им пульсов

Второй вид затрат определяли на основе характеристик привода управления, то-есть зависимости усилия Ф на элементе привода от перемещения х элемента (рис. 19, 20). Работа, совершаемая силой Ф, пропорциональна площади, ограниченной кривой Ф (х) и осью х. Вычислить указанную площадь можно путем представления ее п отдельными дискретными значениями Л, с шагом квантования Ддг/. Условием квантования должно быть равенство

п

......~Лп- Общая работа будет . Иными словами, каждый им-

I

пульс тока выражает в определенном масштабе некоторое значение измеряемой величины. По числу зарегистрированных импульсов можно судить о произведенной работе. Подсчет импульсов производится по схеме, представленной на рис 20.

Рассмотренный способ имеет погрешность определения работы, затрачиваемой водителем, 1...2 %.

3.6. Устройства для измерения крутящего момента на рулевом колесе и

его угла поворота не должны изменять массу рулевого колеса (момент инерции) и ограничивать свободу действий водителя, не обусловливать увеличение люфгов и появления других нелинейностей при передаче. Схемы названных устройств приведены на рис. 21 и 22.

Рис.21. Устройство для измерения крутящего момента на рулевом колесе: !—рулевое колесо, ¿—торсионный цилиндр, 3—фланец, 4—рулесой вал, 5—запор.

Рис.22. Устройство для измерения угла поворота рулевого колеса: I— рулевое колесо,2-потеициометр, 3, 4-шестернн,5—опора (утолок).

Рис.23. Устройство для установки управляемых колес.

3.7. Регулирование параметров установки управляемых колес осуществляется независимо друг от друга. Оно не влияет на динамику движения машины, обеспечивает сохранение величины подрессоренных масс, жесткости и КПД рулевой системы, не изменяет конструктивные параметры машины. Устройство создано на базе оси управляемых колес, для чего предусмотрена возможность перемещения и фиксации деталей, которые определяют параметры установки колес {рис. 23): рулевой тяги 1, регулировочных шп!:5 2, шкпорня 3, поворотных кулаков 4, фланца 5.

Контроль установок осуществляется штангельциркулем и линейкой для замера схождения. Обеспечены следующие пределы регулирования с шагом 0,5 град: для поперечного наклона шкворня б *= 0...12 град, продольного наклона шкворня и угла развала колес р « у -16... +16 град., а для плеча обкатки колеса а -30...+200 мм с шагом 1 мм и для схождения колес е = -100...+ 100 мм, бесступенчато. Точность регулировок: для 8,(5,у — ± 05 мин., а для а и е — ±00,5 мм.

3.8. Определение массо-геометрических параметров частей МТА произведено с помощью устройства, схема которого представлена на рис. 24. Определение моментов инерции осуществляется по параметрам свободных угловых колебаний, возникающих после сброса трактора на платформу. Момент инерции машины 1 массой ш огносительно оси, проходящей через центр масс С перпендикулярно плоскости симметрии, можно определить, зная период Т малых качаний машины при подвесе ее в точке О, находящейся на расстоянии а от точки С.

g - ускорение силы тяжести.

Масса и координаты центра масс машины могут быть определены, если измерить вертикальную нагрузку на силовом цилиндре при двух крайних положениях опорной плиты. Уравнения моментов сил, действующих па систему относительно горизонтальной оси вращения платформы при принятых положениях плиты, определяют указанные величины.

Возможность подъема платформы, на которой устанавливается машина, с одновременной фиксацией угла подъема, когда наблюдается отрыв колес машины, позволяет определить показатели статической устойчивости. При наличии скользящей по платформе опорной плиты с машиной, установленной ца ней, можно определить критические скорости скольжения и углы наклона машины, изменяя ¿корость скатывания оперной плиты путем установки разных углов подъема платформы и разной начальной установки опорной плиты.

3.9. Регулирование бокового увода трактора позволяет стабильно поддерживать углы увода за счет создания постоянного бокового усилия, вызывающего боковой увод, с помощью звена, положение которого может быть строго фиксированным (рис, 25). Нагрузка трактора 1 создается тележкой 2,

а боковое усилие — с помощью гибкого звена 3, концы которого закреплены на остове трактора в центре масс. Выбрав звено малой растяжимости, можно добиться, чтобы угол отклонения направления движения т рактора совпадал с

углом у установки направляющей 4. Изменение положения направляющей определяет угол бокового увода.

массо-геометрическнх параметров иия бокового увода трактора, трактора.

3.20. Предложен способ управления, при котором часть управляющих воздействий водителя выполняется специальным устройством, настраиваемым для работы с частотой срабатывания, исходя из условий эксплуатации. Такое устройство (рис. 26) испытано на тракторе Т-150 н агрегате с плугом ПЛН-5-35. Импульсный датчик 1 с помощью тумблера 2 может соединяться с электромагнитами 3 и 5, управляющими клапанами 4 и 6 сброса давления либо на правом, либо на левом боргах. Датчик предстааняет собой мультивибратор, работающий в генераторном режиме. С выхода мультивибратора

Рис. 26. Схема устройства для уменьшения числа управляющих воздействий водителя.

импульсы через усилитель подаются на обмотку электромагнита, а сердечник

электромапшта при этом воздействует на клапан сброса давления. Возможно регулирование частоты повторения импульсов и длительности этих импульсов.

Предлагаемые экспериментальные методы и средства позволили получить информацию о движении МТА как функций его состояния, характеризуемого с помощью переменных х(1).содержащихся в уравнениях (1), при осуществлении агрегатом заданного движения Г(1) и реализации принятого закона управления и(1). Расчленение МТА на сколь угодно большое число частей не создает в принципиальном плане затруднений для сбора экспериментальных данных.

4. С помощью разработанных методов и средств исследования движения МТА выявлены закономерности и зависимости, имеющие практическое и теоретическое значения.

4.1. Представление МТА многозвенчатым материальным объектом создало возможности для расширения и углубления исследований движения агрегатов, имеющих в своем составе сколь угодного сложные и многочисленные звенья, включая и тракторы раз пых компоновочных схем. Сопоставление результатов метаматической интерпретации и экспериментов показало, что 10...12 степеней свободы, отражающих состояние МТА, являются достаточными для адекватности математической модели физической, с одной стороны, а с другой — не переразмереной для праш ического использования, в том числе и при решении на ЭВМ.

Предлагаемые математические модели и пакеты прикладных программ о сочетании с разработанными экспериментальными методами и средствами позволяют решать задачу движения во взаимосвязи всех частей МТА и независимо от их числа. Так,1 для МТА, представленного в разделе 2 динамической системой, состоящей из двух секций трактора Т-150К, сценного устройства и сельскохозяйственного орудия, удалось оценить положение каждой части на поле при выполнении агрегатом сельскохозяйственной операции. Благодаря этому получены условия, ограничивающие движение центров масс частей » другие их характерных точек. При соблюдении условий ни одна иэ указанных точек не выйдет за допустимые пределы. Модели позволяют решать залечи минимизации пути, проходимого частями МТА, устанавливать условия уменьшения площади, подверженной воздействию движителей. А эксг-рименты дают возможность найти в плане дорог и или поля совокупность траекторий характерных точек агрегата, определяющих полосу, внутри

которой водитель организует Наиболее рациональное выполнение технологической операции. Такая совокупность траекторий по своей физической сущности определяет зону возможного движения машины.

Разработанные методы и средства были использованы дг.я доказательства целесообразности применения в сельскохозяйственном производстве тракторов тягово-энергетнческой концепций- Известно, что улучшение технологических показателей тракторов, расширение их универсаольности и повышение производительности возможно путем перехода к тракторам тяго-во-знергетической концепции прн условии изменения классической схемы агрегатирования таких тракторов с сельхозмашинами. При этом разрешается противоречие между необходимостью снижения массы трактора и сохранением его тягопо-сцепных свойств за счет использования в качестве сценной не только массы трактора, а массы всего агрегата, включая технологическую часть. Реализация этой концепции в модульных энерготехнологических средствах (МЭС) приводит к сочетанию модулей энергетического (трактора) и транспортно-технологического (ТТМ), что позволяет более эффективно использовать в технологическом процессе мощность двигателя ЭМ за счет активного привода колес ТТМ Или активных рабочих органов сельхозмашины.

Расчленение функций трактора на энергетическую !? технологическую заметно расширяет функциональные возможности МТА, но при этом появля ются проблемы, связанные, в частности, с его устойчивостью движения и управляемостью. Последнее вполне понятно, ибо техническая система (МТА) дополняется новыми частями, имеющими свои кинематические связи и сложные динамические звенья

4.1.1. Опыты, проведенные с использованием МЭС кл. 3...5 на базе трактора Т-150К с присоединением к нему дополнительною ведущею моста (рис. 27), подтвердили высокую устойчивость движения и хорошую управляемость МЭС. Это обеспечило выполнение агротехнических требований, например, при пахоте (рис. 28). Линейные отклонения частей агрегата относительно борозды незначительны: не превышают допустимых значений. Статистические оценки изменений ряда показателей движения МЭС на скоростях 1, 9...2, 6 м/с при крюкоиых нагрузках 30.,.60 кН (рис. 29) и подавляющем большинстве опытов имеют одинаковый вид и близкие числовое значения. Установлено, что амплитуды управляющих воздействий для МЭС почти на 15% меньше, чем для T-I50K. При крюковой нагрузке МЭС 50 кН среднеквадратнческие отклонения траекторий движения центров масс полу-рам были: передней — 0,01t...0,023 мм, задней — 0,025.. 0,029 м. Трактор Т-150 К при Р= 30 кН имел соответственно: 0,034...0,045 м и 0,069...0,091 м.

-364.1.2. Выполненные исследования выявили заметное превосходство МЭС в сравнении с колесными тракторами тяговой концепции по тягово-сцепным и тягово-энергетическим показателям. Это проявляется наиболее заметно при работе на рыхлых почвах и объясняется, главным образом, "мультипас-зффектом" (табл.2 и 3).

!Ш

CD

1.3 Рис. 27. МЭС класса 3...5 в составе пахотного агрегата 1—энергетический модуль — ЭМ (трактор T-1S0K); 2—двигатель СМД-601 (мощность 160...200 кВт)/ 3—передний ведущий мост; 4—коробка передач; 5—раздаточная коробка; 6—карданный вал привода редуктора ВОМ; 7—задний ведущий мост ЭМ; 8-карданиыЙ шарнир; 9—навесная система Зтс; 10—тягово-тсхиоло-шческий модуль ~ ТТМ; 11—блокировка вертикального шарнира ТТМ; 12— ведущий мост ТТМ; 13—рама ТТМ; 14—навесная система 5тс; 15—плуг ПВД-8-40; 16—карданный вал привода ведущего моста ТТМ; 17—вертикальный шарнир ТТМ; 18—согласующий редуктор; 19—вертикальный шарнир ЭМ; 20—редуктор ВОМ; 21—вертикальный шарнир ЭМ; 22—карданный вал привода заднего ведущего моста ЭМ; 23—карданный вал привода переднего ведущего моста ЭМ.

Рис. 28. Траектории: 1—центра иасс плуга, 2—стенки борозды предыдущего прохода, 3—центра масс переднего моста ЭМ, 4—центра масс заднего моста ЭМ, 5— центра масс ТМ (Ркр ~ 47,7 кН\ Уер= 2,07 ы/с; 2-ая передача).

Рис. 29. Характерный вид нормированных корреляционных функций R (t) углов поворота частей МТА: 1—передней палурамы трактора, 2(5)—задней полурамы и рулевого колеса, 3—технологического модуля; 4—плуга (а) Р^ = 47,7 кН Уср= 2,56 м/с; б) Ркр « 47,7 кН; Уср « 2,07 м/с; в) Ркр = 58,9 кН; = 1,98 м/с).

Тяговые испытания, выполненные на стерне колосовых культур, показывают, что МЭС кл. 3...5 во всем тяговом диапазоне имеет меньшее буксование в сравнении с трактором Т-150К (рис. 30, 31). Причем, разница значений этого показателя становится заметнее по мере роста силы тяга на крюке {Ркр). При одинаковом значении коэффициента использования веса в пределах 0,25...0,40, что соответствует тяговому усилию 20...32 кН у Т-150К и 30,0...47,5 кН - у МЭС, буксование Т-150К в среднем больше на 25% буксования МЭС. Если же сравнить буксование этих энергетических средств при <ркр = 0,44...0,54 (Ркр - 36...44 кН у Т-150К и 53,5...65,5 кН - у МЭС), то разница сравниваемого показателя возрастает до. 50%. При 15%-м буксовании двюгштелей Т-150К способен развивать на стерне тяговое усилие 36...40 кН, а МЭС - 60...70 кН.

40 30 20

10 0

Т-150

МЭС

£ 1 £ 12 о,з ал о,5 а, и г

Рис.30. Зависимость буксования 5 от коэффициента ф использования сцепной массы МЭС кл.3-5 и трактора Т-150К.

Максимальная тяговая мощность у МЭС превышает аналогичный показатель у сравниваемого серийного трактора не менее, чем на 40%. При этом наблюдается и рост максимального значения условного тягового КПД. В целом по своим тягово-сцепным свойствам МЭС-300 практически равнозначен трактору класса 5.

Определяющее влияние на улучшение показателей работы МЭС оказали: снижение буксования машины, относительное уменьшение сопротивления се передвижению, повышение устойчивости движения. Сказалось также устранение несовпадения продольных осей симметрии трактора и плуга, удаление

колес трактора от края борозды на расстояние, соответствующее агротехническим требованиям — не менее 28 см.

Полученные результаты аналогичны данным сравнительных тяговых ис питаний модульного энерготехнологического средства МЭС-200, созданного на основе трактора тягового класса 2.

4.1.3. Воздействие движителей на почву, вызывающее снижение урожайности, у тракторов тягово-эиергегической концепции ниже по сравнению с воздействием колесных тракторов K.-70I и Т-150К. Оно находи гея на уровне воздействия гусеничного трактора Т-150. Это показали опыты,проведенные в Ю.Ф.ИМЗСХ (Украина) с МЭС-200 в 198Й г.

I'hc.31. Тяговые характеристики МЭС кл.3-5 и трактора T-I50K (----);

тягово-динамическая характеристика МЭС кл.3-5 (.....); I-1Y - передачи

Таблица 2

ТЯГОВЫЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА ТРАКТОРОВ НА ПЕРЕДАЧАХ I, II, III

Энергетическое средство Mtpmsx, кВт Ркр, кН V, м/с 5,%

I II III- Г I II III I V И III I П III I II Ш

Т-150К 74 79 85 47 42 36 1,4 1,9 2,4 23 14 10 h 0,58 0,62 0,67

МЗС 102 116 123 70 66 56 1,5 1,3 2,3 16 13 9 0,64 0,72 0,76

К- 701 *> 114 129 139 71 65 55 1,7 2,1 2,6 24 17 10 0,58 0,66 0,70

х) — по данным альбома-справочника "Тяговые характеристики сельскохозяйственных тракторов". — М.: Россельхозиздат, 1979

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ МТА НА БАЗЕ Т-150К, МЭС И К-701

Таблица 3

Базовое энергосредство

Плуг (вспашка)

Режимы движения и показатели работы МТА

Марка Вес, кт Марка Глубина, см Ширина, м V, м/с 5, % и, га/ч G, кг/га

T-150K 8140 ПЛН-5-35 26 1,80 2,17 ~ 12 1,41 21,2

МЗС 12100 ПЛН-7-40 27 2,90 2,17 8 2,26 16,7

(149) (опытный) (102) (161) <100) (67)4 (160) (79)

К-701 13630 ПН-8-35 27 2,86 , 2,19 13 2,25 22,8

(167) (102) (159) (101) (108) (160) (106)

Прииечяние: в скобках приведены относительные значения показателей в сравнении со значениями показателей трактора Т-150К, принятыми за 100%

на полях, подготовленных иод посев ярового ячменя (табл. 4). Плотность и твердость почвы здесь определены по следу прохода тракторов после двух с.-х. операций: предпосевной обработки и посева, выполненных по единой колее агрегатами с равной шириной захвата (10,8 м). Плотность почвы не превысила допускаемого для ячменя верхнего предела 1,3 г/смЗ.

Таблица 4

Воздействие движителей тракторов на почву

Плотность почвы, г/см 3 Отклонение от кон- Ср. уро-

Энергосредство Твердость Урожай, ц/га троля жай на

почвы, МПа ...... ц/r а % опыт, делянках ц/га

МЭС-200 1,27 2,28 34,8 -1,0 -2~8 36,2

Т-150 1,26 2,19 34,3 -1.5 -4,2 34,8

Т-150К 1,28 2,38 32,3 -3.5 -9,8

Т-150КС:

виутр.кол. 1,25 2,30 34,3 -1.5 -4.2 36,0

внеш.кол. 1,20 2,15

Т-70С 1,22 2,09 39,3 +3,5 +9,8 38,6

К-701 1,30 2,59 29,2 -6,6 -18,4 33,1

Снижение урожая по следам прохода МЭС-200, как и lycemiwnuro Т-150 и колесного со сдвоенными шинами T-I50KC. незначительно: оно не превышает наименьшей существующей разности 2,6 u/га. Урожай на делянке пне колен составлял 35,8 н/га.

Основными причинами снижения вредного воздействии движителей МЭС на почву в сравнении с тракторами тяговой концепции являются меньшее давление воздуха в шинах колес и меньшая масса, приходящаяся на одну ось. МЭС-300 не уступает но тигсво-снепним качествам трактору К-701, но обладает свойством щадящего воздействия движителей на почву. Поэтому он лишен одного из наиболее серьезных недос i л гков трактора К-701, из-за которого целые регионы и даже государства СНГ отказались от еи> использования и остались, по существу, без пахотного трактора.

4.1.4. Экспериментальные исследования подтвердили теоретическое предположение, что МЭС является динамической системой, более приспособленной к работе в условиях переменных нагрузок, чем трактор тяговой

концепции. Известно, что эти тракторы в реальных условиях эксплуатации имеют тягово-сцепные показатели на 10... 15% ниже, чем при работе с нагрузкой, создаваемой в ходе испытаний согласно действующим стандартам. МЭС присуща иная картина. На рис. 3! сравниваются тяговые характеристики МЭС, полученные при стандартных тяговых испытаниях, когда агрегат загружался специальным устройством, сглаживающим динамическую нагрузку ш> крюке, а движение осуществлялось без подворотов и переключения передач, с характеристиками, полученными при испытаниях с загрузкой плугом, движении с подворотами и переключением передач, при строгом соблюдении требований агротехники. Как видно, различие представленных характеристик несущественное. Отличия составляют: для мощности на крюке всего 2 кВт, то-есть 2%, для скорости движения - 0,1 км/ч (1,5%), дта буксования - 1%, условного тягового КПД - 1,5%.

Более полная реализация МЭС своих тяговых и энергетических возможностей достигнута благодаря его высокой устойчивости движения I! управляемости, а также за счет создания таких условий взаимодействия ходовых механизмов с почвой, когда возможность появления резонансных режимов в колебательной системе движитель - почва (рис. 4) исключается путем согласования соответствующих массо-геометрических параметров и характеристик упругих элементов системы.

4.1.5. Эксплуатационно-технологические испытания МЭС кл. 3...5 проводили на пахоте и плоскорезной обработке почвы. Условия работы сравниваемых агрегатов были экстремальными для юга Украины. Среднее значение влажности почвы обрабатываемого поля в слое 0...15 см составляло 11,8...¡2,8%, а твердости - 2,8...3,1 МПа.

Результаты показывают (табл. 5), что сменная производительность пахотного агрегата на основе МЭС на 66,3% больше по сравнению с агрегатами ¡¡а базе гусеничного трактора Т-150 и на 68,0% - по сравнению с МТА на основе колесного трактора Т-150К. Основная (чистая) производительность у нового агрегата выше на 68,0 и 73,9% соответственно. Прирост производительности получен как за счет большей (в 1,6 раза) ширины захвата, так и большей (на 5,1...9,1%) скорости рабочего движения МТА иа основе МЭС-300.

Топливная экономичность пахотного МТА на основе МЭС-300 также выше. По сравнению с агрегатом на базе гусеничного трактора погектарный расход топлива ниже на 20%, а по сравнению с МТА на базе колесного трактора Т-150К - на 44%.

Качество крошения почвы сравниваемыми пахотными шрегатами примерно одинаково, чего нельзя сказать о таком важном агротехническом пока зателе, как равномерность глубины обработки. В соответствии- с агротехническими требованиями среднеквадрагнческое отклонение этого показатели, как известно, не должно быть более 2 см. Указанному требованию не соответствует ни один из сравниваемых агрегатов (табл, 5). Однако у пахотного МТА на основе МЭС-300 этот показатель не только наиболее близок к требуемому, но и существенно ниже по сравнению с другими. Так, дисперсионный анализ па Р-кригсрию Фишера показал, что среднеквадратические отклонения глубины пахоты базовых агрегатов имеют между собой случайное отличие как на уровне значимости 0,05, так и на уровне значимости 0,01. В тоже время по сравнению С|Нйвым МТА значения этой статистической характеристики у сравниваемых агрегатов закономерно выше, так как расчетные значения Р-критерин Фишера больше табличных, равных 1,39 для 5%-ного, и 1,59-для 1%-ного уровней значимости.

Одной из причин более равномерной глубины пахоты мрегагом ни основе МЗС-ЗОО является большая адаптивность его к изменению рельефа поля. Конструктивная цепочка: ЭМ - навесно* устройство ЭМ - ТМ -навесное устройство ТМ — плуг лучше копирует профиль поля в продольно-вертикаль ной плоскости, чем цепочка каждого из базовых игреппов н виде: трактор ■ навесное устройство - туг.

Анализ хрономегражных наблюдений показал (табя. 5), что па плоско резной обработке почвы сменная производительность и погектарный расход топлива МЭС в агрегате с КПШ-9 находится н? уровне нормативных поката гелей для аналогичного М'ГА на основе трактора К-700А Базовый агрегат в составе Т-150К и КПШ-9 в аналогичных почвенных условиях мог работать при глубине культивации не более 12 см. Его производи) ельность была ниже более, чем на 40% в сравнении с МТА на основе МЭС, обрабатывающим почву на глубину 16 см.

4.1.6. Трактор тягомо-энергетической концепции обладает существенно большей технологической универсальностью и сравнении с трактором тяготой коннбшши. Так, МЭС-300, со манный на основе трактора ноной технической концепции,одинаково уффективно работаете машинами, предназначенными для работы с тракторами двух т;поиы\ классов. 3 и 5. Это позволяет хозяйствам не обременять парк тяжелыми и дорогими колес нымн тракторами класса 5, обладающими сравнительно нткими агрогехни-ческнмн качествами.

Таблица 5

Эхсплузтационно-техноло1-ические показатели МЭС кл. 3 ... 5

Показатели Состав МТА Т-150 ПЛН-5-35 Т-150 гащ-5-35 МЭС-300 ГОЩ-7-40 (опытный) Состав МТА МЭС-300, КПШ-9 Т-150, КПШ-5 К-700 А, КПШ-9

1 2 3 4 5 6 1

Условия работы:

- рабочая ширина захвата, м 1,75 1,80 2,80 7,6В 4Д6 I)

- установочная глубина обработки, см _ скорость движения, хм/ч 27 6,80 27 6,55 27 7,15 16 73 12 8,0 14-16 2)

- Длина гона, м 1400 1400 1400 1000-1200

Производительность, га/ч

- основная 1,19 1,15 2,00 5,67 3,80 4,1

- сменная 0,95 0,94 1,58 4,67 ЗДЗ

- эксплуатационная 0,95 0,89 1,53 4,б7~~ 3,33

Объем выполненной работы, га 220 70

Заграты:

труда, чел.ч/га 1,05 1,06 0,63 0,21 0,30

топлива, кг/га 20,4 29,1 16,3 7,19 7,40

_ металла, т/га 8,90 , 9,40 8,60 2,89 2,70 3,41

Вспомогательное время, ч 0,62 0,54 0,71 | '

продолжение таблицы 5

1 ; 2 ! 3 4 5 6 1

Коэффициенты использования: |

- сменного времени ! 0,80 0,&2 0,79 0,82 0,88

- эксплуатационного времени < 0,80 | 0,77 0,79 0,82 0,88

- надежности технологического; процесса : - рабочих ходов 1,00 0.91 ! ! 1,00 ! 0,93 1,00 1,88 1,00 0,87 0,99 0.50

Среднее время одного поворота, с ; 41 38 55 51 35

Расчетное значение минимальной ширины поворотной поло- ! сы, м - ; 17,5 ; ..... 22,4

Действительная ширина пово- * ротной полосы, м

Агротехнические показатели:

- ср. значение глубины пахоты, см

- стандарт, см ';

- дисперсия, см 2 ;

- коэффициент вариации, % |

- стандарт ширины захвата, см

- коэффициент вариации ширины захвата. %

7,0 10,5 | 1 14,0

26,6 I ; 27'5 | 28,8

3,4 ; 4,0 2,6

11,56 ' 16,0 1 6,76

13,0 14,5 ; 9,0

— - 6.2

— — 2 Л

15

10

1) — данные ¡987 г.

2) — нормативные показатели

Реэультаты расчетов показали, что новое энергосредство может иайти широкое применение на весенне-летних операциях основной подготовки почвы (пахота, плоскорезная культивация, чиэелепание, дискование -стерни сельскохозяйственных культур и т.д.). Кроме того, оно может использоваться на подготовке почвы под посев поздних культур и на обработке пара. Продолжительность занятости МЭе-309 вогрегагс с КШУ-18 в этот период составит не менее 300 ч (табл. 6). Общая возделываемая площадь будет при этом более 2800 га. Основная доля загрузки в весенне-летний период приходится на апрель. Значительную часть йая и июня МЭС-300 может использоваться без технологического модуля на работах, выполняемых серийными тракторами общего назначения класса 3. '

Занятость МЭС кл. 3...5 в весенне-летний период

п/п

2.

Наименование операции

Культивация зяби под ранние яровые культуры на глубину 6 ...8 см.

Первая весенняя культивация зяби под пропашные культуры на глубину 10 ... 12 см

Первая культивация пара на глубину 10 ... 12 см

Предпосевная культивация под пропашные культуры на глубину 6 ...3 см

Вторая культивация пара на глубину 6 ...8 см^

Летняя культивация пара на глубину 6 ...8 см

ИТОГО:

Сменная производительность, га/ч

9,0

9,0 9,0

9,8

Продолжительность работы, ч

48

48

48

48

56

56 304

Таблица 6

Возделываемая площадь, га

432

432

432

432

549

549 2826

Занятость нового энергетического средства в летне-осенний период составите менее 670 ч. (табл.7). Используется МЭС-300 а это время более равномерно, чем в весенне-летний период.

Таблица 7

Занятость МЭС кл. 3...5 в летие-осешшй период

N9 tf/n Наименование операции Состав МТА Сменная производит., га/ч Продолжи-тельк. работы, ч Возделываемая нло шадь

1, Пахота (стерня колосовых) на глубину 27 ... 30 см. МЭС-300, ПТК-9-35 1,7 160 272

2. Плоскорезная культивация (стерня колосовых культур).на глубину 14 ... 16 см. МЭС-300, КПШ-9 6,5 80 520

3. Дискование (стерня силосной кукурузы) ка глубин V 8 ... 10м МЭС-300, БДТ-10 6,2 64 397

4. Повторное дискование (стерня кукурузы) на глубину 8 ...10 см. •МЭС-300, БДТ-10 6,2 64 397

5. Чизелевание поля под ячмень яровой па глубину 20 ...22 см. МЭС-300, ПЧ-4,5 2,6 144 375

6. Пахота (стерня пропашных культур) на глубину 25 ... 27 см. МЭС-300, ПТК-9-35 1,7 160 272

ИТОГО: 672 2233

Общая занятость МЭС-300 а году достигает 976 ч, что составляет примерно 75% нормативной загрузки тракторов тяговых классов 3...5. Оставшую ся часть времени года энергетический модуль используется без технологического модуля (ТМ). Однако вполне очевидно, что простаивание ТМ н сравнении с простаиванием трактора К-700А или К-701 отличается несравнимо меньшей убыточностью.

Расчеты показывают, что для типичного хозяйства, имеющего площадь пахотных земель 4500 га, необходим один МЭС тягового класса 3...5. Ориентировочная потребность ТМ на 1000 га пашни составляет 0,22 А первоочередной комплекс орудий для нового энергетического средства должен

включать плут ПТК-9-35, культиватор-плоскорез КПШ-9, дисковую борону БДТ-10, плуг-чизель Т1Ч-4,5 и культиватор для сплошной обработки почвы КШУ-18.

4.1.7. Традиционные способы решения проблемы расширения сферы применения тракторов и их универсализации неизбежно связаны с увеличением размеров и массы МТА, что приводит к усилению отрицательного воздействия техники на почву, повышенному расходу материально-энергетических ресурсов при выполнении с.-х. операций, усложнению управления движением МТА.

На рис. 32 отражены результаты проведенного анализа материалоемкости, тягово-сцепных и эксплуатационно-технологических качеств МЭС, трактора Т-150К и на его базе модификаций с увеличенным числом колес: Т-150КС - с четырьмя спаренными колесами (две оси); Т-150К6 (Т-150К: 2x4 и 4x2 - с шестью колесами, три оси); Т-150К8 (с восемью колесами, по четыре на каждый полураме, Четыре осй). Результаты подтверждают, что удельная материалоемкость энергетических средств, за исключением МЭС, возрасла в сравнении с трактором Т-150К на 35...40% и более, при росте производительности на 15...30% и снижении расхода топлива на 8... 10%. Для МЭС, даже имеющего энергомодуль с завышенной массой (Т-1501С), аналогичное увеличение материалоемкости составляет только 15% при росте производительности на 60% и снижении расхода топлива на 20%. По отношению

Рис. 32. Показатели удельной материаломкоСти М, тягового КПД л. расхода топлива О и производительности \У при работе агрегатов на стерне колосовых

к другим вариантам энергостредств МЭС обеспечивает двойное приращение производительности при меньшем в 2...3 раза росте удельной материалоемкости к таком же снижении расхода топлива

Проведенные исследования указывают на необходимость широкого прак тнческого использования тигово-энергетической концепции тракторов. Преж до всего это относится к тракторам тяговых классов 1,4; 2 и 3. Ряд, состоящий из ЭМ трех типоразмеров (мощность 75-90, 110-145 и 185-230 кВт) в сочетании с ТТМ, обладающими тяговыми усилиями 6, 10 и 24 кН, позволяет получать в тяговом диапазоне 14-50 кН (без балласта) семейство из трех МЭС переменного тягового класса 1,4-2, 2-4, 3-5.

4.2. Большая полнота отражения физических процессов, протекающих при движении МТА, позволила уточнить и аналитически определить и много зиенчатом материальном объекте (МТА) характерные взаимосвязи между его частями и их взаимодействие с почвой. Установленные закономерности связывают особенности протекающих динамических процессов с параметрами агрегата, его конструктивными особенностями и эксплуатационными режи мами, регулировками и др.

4.2.1. Непрерывная регистрация текущего значения тягового КПД трак тора на длительном интервале пути (времени) движения МТА при непосргд-ственном одновременным замере крутящего момента и угловой скорости вращения вала двигателя, тягового усилия и скорости движения трактора но зволила учесть влияние факторов, которые при испытаниях по стандарту не регламентируются. В частности, представляется возможным учесть "недоис пользование" мощности двигателя вследствие колебаний действующих натру ю к.

Таким способом определена зависимость (рис. 33} тягового КПД 1|/' трактора Т-74 от прокисании 1т гусениц, положения цешра масс I трактора относительно оси ведущего колеса и эксплуатационного веса О. Показано,что надлежащий выбор укачанных величин повышла ц/ но сравнению со значениями его у серийных машин в среднем на 10... 15%. А за счет райю го натяжения левой и правой гусениц при выполнении трактором пахоты можно уменьшить увод афеика и тем самым сократить число управляющих воздействий водителя н 1,5.. 2,0 раза. Это приводит к сокращению суммарно то времени подпоритон с 12...23 % от общего времени движения до 9... 16% и уменьшению тиоиого КПД на 3...4% вместо 6...1%.

0,75

4 XL .fv

: 20 6 0 \ мм г

two i f¿00 мм G

5600 6000

кг

Рис. 33. Зависимость ¡тягового КПД трактора Т-74 от: провисания j-усемиц (а), положения .центра масс <&) и -веса (в) его.

4.2.2. Оценка движения МТА путем анализа траектории движения центров масс звемьес агрегата даст возможность цри минимальном объеме данных раскрыть внутреннюю структуру происходящих .процессов и достаточно просто сравнить ¡результаты теоретических исследований и натурных полевых испытаний. Так, оценка движения MÍTA на базе трактора Т-950К, производимая с учетом «влияния особенностей агрегатирования, комплектаций, регулировок и режимов работы его, по величине средне-квадратических отклонений центров масс его частей, показывает:

— чю-степени убывания влияния на показатели движения М:ГА некоторые факторы можно расположат, в последовательности: для передней .и задней секций трактора поперечное смещение точки .прицепа от продольной осн ирактора, величина тяговой нагрузки, продольное смещение тонки прицепа относительно заднего моста, длина прицепного устройства, а для сельскохозяйственного орудия (сеялка), в отличие от трактора, продольное .и .поперечное смещения точки прицепа меняются местами, другие факторы остаются на своем прежнем месте. -Наименьшее среднее-квадратическое отклонение рабочих' органов'посевного агрегата, ,равное 0,074 м, при тяге 20 к!1 достигается,если точка прицепа ¡расположена п продольной плоскости симметрии задней полурамы трактора со смещением назад от оси моста 0,24 м. Зти данные получены благодаря применению методов-многефакторного эксперимента;

— в зависимости от режимов работы мостов трактора (два ведущих моста, передний ведущий мост или задний ведущий мост) можно добиться заметного изменения устойчивости движения МТА. На эго указывают (рис. 34) быстроубывающий характер корреляционной функции, если.включен передний мост, и широкополосный спектр частот угла поворота рулевого колеса и его смещение » сторону высоких частот, если включен задний мост. Число управляющих воздействий водителя в первом случае на 15. .20% мень-

шс, чем во втором;

К

о

1,0

Сф-

1

о

■л

<3 с,

о

0,35 0,50 ?

Рис. 34. Корреляционная функция Л и спектральная плотность У изменения угла поворота рулевого колеса для разных режимов работы мостов

трактора:--два ведущих'моста, - - - передний ведущий мост, — • — • —

задний ведущий мост.

— сдвоенные колеса в сравнении с одинарными обеспечивают лучшие на 20...30% показатели устойчивости движения при скоростях МТД 1,7... 2,2 м/с. С ростом скорости до 3 м/с эта разница исчезает из-за более быстрого роста у трактора со сдвоенными шинами поперечной составляющей инерционной силы, приложенной в центре масс. Характг;жо, что максимум спектральных плотностей боковых отклонений центров масс полурам трактора на сдвоенных шинах смещен к нулю, а на одинарных — к частотам 0,3...0,5 1/с, то-есть ближе к частотам управляющих воздействий. При Р > 30 кН для серийного трактора показатели движения на 30.. 40% хуже, чем для трактора со сдвоенными шинами; в ряде случаев при Р > 40кП серийный трактор "плава ет". Траектория движения трактора со сдвоенными шинами, как системы большей инерционности, чем серийный трактор, выглядит более плавной линией. А число управляющих воздействий водителя при сдвоенных шинах в 1,3...1,5 раза меньше, чем при одинарных шинах.

4.2.3. Для грузового автомобиля 10 т общего веса с колесной формулой 4x2 на основании закономерностей, отражающих влияние шрамефов установки управляемых колес (поперечного а и продольною |1 наклонов шкнор ня, плеча а обкатки, схождении е и развала () колес) на показатели движении машины (среднеквадратические отклонения - курсовою уит ах, угла иоиоро

та рулевого колеса ор и крутящего момента на рулевом колесе ол) определено (рис. 35), что при последовательном, неодновременном увеличении 8,р,у на I град, по отношению к нейтральной установке колес значения о* и ар уменьшаются соответственно на 1,5% и 3,3%; 2,5% и 1,6%; 4,2 и 1%. Но большим значениям указанных параметров соответствуют большие значения ото-есть улучшение устойчивости движения достигается за счет ухудшения управляемости машины; особенно это ощутимо при изменении о, у, а. С увеличением о, у, е растет скорость возврата рулевого колеса, а прн изменении а и р эта скорость не изменяется. Прн движении машины по ровной дороге наиболее существенное влияние на о оказывают реличины б и у, а по неровностям — 5 и а.

Показано, что за счет рациональной установки управляемых колес можно снизить: усилие водителя на рулевом колесе на 30%, а число управляющих воздейст вий водителя на 60%. На основании представленных теоретических и экспериментальных исследований получена возможность определения параметров установки управляемых колес, при изменении которых в некотором интервале можно обеспечить требуемые показатели устойчивости движения н управляемости машин.

Рис. 35. Влияние установки управляемых колес на показатели двюхе-ния машины

4.3. Экспериментальное подтверждение того, что управляющие воздействия водителя в большинстве случаев сохраняют длительное время постоянными свои качественные и количественные показатели, предопределяет возможность применения автоматического устройства периодических норми-

рованных воздействий для выполнения подворотов трактора. В табл. 8 привс дятся сведения о результатах действия водителей, имеющих разный опыт управления М'ГА, при работе на пахоте. Опытные водители 2 и 4 более точно копируют борозду предыдущего прохода, обеспечивая при наименьшем математическом ожидании расстояния от кромки борозды до середины опорной ветви гуреннЦЫ наименьшее значение среднеквадратичного отклонения зтого расстояния. Автокорреляционные функции и спектральные плотное!и изменения угла поворота рулевого колеса, представленные на рис. 36, указывают, что способы вождения трактора у водителей 2 и 4 совпадают, а крутой спад функции, характеризующей инертность, является следствием быстрых управляющих воздействий. При более плавном воздействии на рулевое колесо водители 1 и 5 достигают такого же качества управления, как и опытные водители 2 и 4. Для наименее опытных водителей 3 и 6 (для них работа на тракторе не основная) при самом низком качестве управления ими МТА характерно и большее значение рыскания агрегата. Естественно, они больше всех затрачивают энергии при управлении. Оценки этих затрат - интегралы работы получены путем графического интегрирования гистограмм уг лов поворота рулевого колеса водителями.

(в) изменения угла поворота рулевого колеса (для разных водителей)

О напряженности работы водителя можно судить и по временным покл зателям: наибольшее суммарное время пауз между воздействиями у опытной) водителя - 4...54,7 с, что составляет в среднем 68,4% от времени работы. Ми-

Таблица 8

Показатели Бездействий водителей, имегащих^азный опыт управления МПГА

Длительность создейств. Длительность паузы Расстояние до борозды "Среднее квадрат, от-клон. угла курса, град

Водитель Магематич. огеиданне, с Среднеквадратичное отклонение, с Математкч. с Среднеквадратичное отклонение, с Частота воааейст- вий, Гц ■ Математич. озгзщание, см Среднеквадратичное отклонение, град Интеграл работы

1 1,66 1,135 1,37 0,956 0,330 29,9 6,07 1,16 18819

2 0,68 0,096 2,05 ' 1,939 0,365 17,6 5,26 1,77 45195 ?

3 1,69 0,558 0,80 1,189 0,402 23,5 7,83 2,64 127341

4 0,77 0,513 1,82 1,513 0,386 164 ~5ДЗ из 11486

5 1,38 0,683 0,71 0,630 0,478 2 и 6,16 2,15 9560

6 1,25 0,513 2,04 2,658 0,304 22,4 9,64 2,43 ' 26698

нимальное время пауз у неопытного водителя 3...13.9 с, то есть 17,3% от времени работы. В среднем пауза опытного водителя в 2 раза длиннее по сравнению с паузой неопытного водителя. У опытных водителей способ управлении менее утомителен.

На основе экспериментально установленных значений воздействий водителя при управлении МТЛ определены для предлагаемого устройства режимы работы: интервал Т между импульсами, длительность т импульса и минимальное давление Лшп на персональных фрикционах при поворотах трактора Т-150К. В зависимости от этих значений найден интервал времени I между корректирующими воздействиям» водителя. Так, при Т 2,1 с, т ™ 0,8 с и /тш " 3,9 кг/см получены значения I «= 5,0 сек. Это значение » в 1,5...2,0 раза больше, чем значение I для случая, когда управление трактором происходит без устройства (только одним водителем). Увеличение I равносильно такому же уменьшению числа воздействий водителя. На рис. 37 для сравнения указана область (заштрихованная часть) значений I ш 2,4...3,3 с, когда управление трактором осуществляется только водителем.

Эффективность устройства периодических нормированных управляющих воздействий для выполнения подворотоа достигается без заметных конструктивных изменений механизмов трактора. Устройство отличается простотой, его установка на трактор может осуществляться в условиях сельских ремонтных предприятий.

иг ц це & <а а *

Рис. 37. Зависимость управляющих воздействий водителя от настройки устройства

4.4. Установлено, что процессы, связанные с движением МТЛ, притекают как случайные функции, а вид кривых распределения их приближается к нормальному закону (рис. 38). Физика этих процессов такова, что общий

характер воздействий на систему обусловлен суммированием множества независимых и равноценных отдельных факторов. Исследования указывают , также на соответствие характера внешних воздействий реакции динамической системы - МТА.

а) б)

л.

/

; г . д \

/ 0,05 \

У ч

Р '

-32о чбо ,о <бо зао

КГС

900

по о

13оо

\<ГМ

В)

л

г \

№ \

од \

1 о,1 \ г \

/ Ч т

р%

Л?

п А Я V Щ 1 1 1 гТ- ЯШвох/. 1 » >

/ / г / Л \ N

/ / / У \ \ V' N ■ч ч N ч

X .у у ч ч ч о>

о

°>* О.З 0,3

Ц5 <?/ О (7 у р -

Рис.33.Кривые распределения:' а)уснлнй в тягах навесного устройства, б) крутящих моментов на ведущих колесах трактора, я)периодов крутящего момента, г)частот изменений усилий на крюке трактора Кривые распределений величин, связанных с процессом движения агрегата, обычно имеют правую асимметрию, соответствующую систематическому уводу пахотного агрегата в сторону борозды. Интервал, » который попадают более 90% ссея наблюденных частот, соста&ляст 0,25..2,00 1/с, а интервал периодов - 0,5...5,5 с. Частость малых периодов отличается от частости больших периодов вследствие ограничений, вносимых человеком: бы-

стродействие водителя имеет предел.

Экспериментально установлено: выходные величины, характеризующие процесс движения МТА, стабильны, а разброс их цевелик, гак как факторы, стабилизирующие движение, соизмеримы с возмущающими факторами. Но внешние возмущения чаще всего превышают управляющие факторы по изменению среднего значения и периода. Внешние возмущения во многих случаях действуют нескачкообразно, поэтому увод агрегата, как правило, происходит плавно. Подтверждают эго типичные кривые изменения показателей движения трактора (рис. 39): курсового угла ф, боковых отклонений у и скорости V движения трактора. Значения их обусловливаются скоростью воздействия водителя на органы управления трактором, быстродействием системы управления, сопротивлением повороту МТА, инерционными характеристиками и особенностями взаимодействия частей агрегата.

Правдоподобие гипотезы нормального распределения случайных функций проверено с помощью критерия согласия - критерия х3 Пирсона. При этом число наблюдений состааляло не менее 200...300 на пройденном МТА пути, превышающем 300 м. .

Определено, что коэффициенты вариации исследуемых случайных низкочастотных процессов находятся в диапазоне 0,1...0,7, а коэффициенты нерегулярности процессов - 0,3...0,6.

У

8

Рис. 39. Изменение показателей движения трактора: боковых огклоне-ний, курсового угла и скорости с зависимости от времени

Отмечено, что процессы, связанные с движением МТА, протекают во времени приблизительно однородно и имеют вид непрерывных случайных колебаний вокруг некоторого среднего значения, но средняя амплитуда и характер этих колебаний не обнаруживают существенных изменений с течением времени: математическое ожидание и дисперсия их не зависят от времени. Поэтому правомерно предположение, что рассматриваемые случайные процессы в ряде случаев близки к стационарным н эргодическим.

Такое предположение создаст предпосылки для существенного упрощения анализа движения МТА, в частности, для его математической интерпретации. Известно, что при решении практических задач, связанных с анализом и синтезом динамических систем, можно принять аппарат спектральной теории и для нестационарных процессов, когда изменения характеристик случайных функций и параметров системы со временем протекают сравнительно медленно, что является характерным для многих случаев движения МТА.

Выводы

1. При исследованиях следует рассматривать МТА многозвенчатым объектом, состоящим из связанных единой целью частей, определяемых силовыми факторами и массо-геометрическими параметрами, а также режимами движения.и взаимодействием частей между собой и с. почвой.

При декомпозиции общей структуры системы следует: выделягьнеголо-номные .связи в отдельную подсистему; учитывать боковой увод, вызываемый наряду с упругими свойствами колес также упругими свойствами почвы; принимать во внимание наличие упругих и фрикционных элементов в подсистеме, отражающей движение в продольной и поперечной плоскостях ходовых механизмов машин.

Задачи о движении МТА целесообразно решат!, как задачи о движении неголономных систем Чаплыгина, для которых возможно отделение динамических уравнений движения от неинтегрируемых уравнений связей путем введения квазикоординат, зависящих от линейных соотношений между их производными и обобщенными скоростями.

2. Исследование движения МТА и его образующих компонентов, как иерархически организованной и целенапрзатенно функционирующей совокупности большого числа информационно-связанных и взаимодействующих

элементов, необходимо осуществлять на трех иерархических уронях: высшем (МТА в целом) - оценка эффективности, среднем (составные части МТА) оценка динамики системы с сосредоточенными параметрами, нижнем (сборочные единицы и детали МТА) - оценка динамики системы с распределен ними параметрами, Для каждого уровня предложена система показателей движения.

3. Исследуемые динамические процессы могут быть описаны математи ческой моделью с удовлетворительной для практики точностью, если МГА представить 3.,.4-х массовой динамической системой с числом степеней свободы 10...12. Основными частями МТА, которые следует учитывать в качестве отдельных звеньев динамической системы, являются энергетический и тех нологический модули или трактор а сельскохозяйственная машина. В зависимости от исследуемых процессов в математическую модель должны включаться элементы этих частей, сцепные устройства, механизмы улранле ния движением, регуляторы скорости и навесных устройств и др.

4. Достоверность выводов и рекомендаций подтверждена многолетним использованием предложенных методов и средств в практике исследований МТА и была достигнута достаточно полным учетом особенностей исследус мых физических процессов, а также корректностью принятых допущений. Расхождение значений исследуемых величин, полученных расчетным и экс периментальным методами, подтверждает адекватность разработанных мате матнческих моделей действительным физическим процессам. В квазисгати-ческом режиме для всех моделей движения МТА расхождение не превышав 5%, а при рассмотрении четко выраженных динамических процессов нофеш ность достигает 12%.

5. Разработанные методы и средства экспериментальных исследовании представляют единый комплекс с теоретическими методами исследований движения МТА. В соответствии с предлагаемой схемой они обеспечиваю! по лучение данных в виде функций мгновенных значений состояния системы и ее частей: о положении на поле, скоростях и ускорениях движения, внешних воздействиях и внутренних силах, управляющих вшдейспшнх иодшени, м грузке и энергетических затратах М ГА при разных режимах движения. 'Зш методы и средства позволяют определять массу и координаты центра масс, момент инерции, статическую устойчивость трактора, а также регулирован. 41 ходе эксперимента боковой увод и установку управляемых колес трак юра

Наряду с общими методами разработаны частные методики: показана целесообразность представления траектории движения частей МТА в виде ку сочно-линейной функции, установлены условия графического шпа(пфши

ния при определении работы оператора и вычислении траектории» показателей, предложено решение задачи по оптимизации положения прицепного устройства с использованием метода планирования многофакторного эксперимента.

6. Закономерности, выявленные с помощью разработанных методов и средств, позволяют выбрать конструктивные параметры и режимы движения МТА, которые обеспечивают его высокую производительность, минимальные энергозатраты на движение, экологическую совместимость с почвой, выполнение агротехнических требований, устойчивость движения и управляемость. Многолетний опыт эксплуатации тракторов класса 3 (Т-150, Т-150К и их модификаций), изготавливаемых с учетом рекомендаций настоящих исследований, показал, что используя полученные закономерности, достигнуто снижение усилий водителя на рулевом колесе на 20...30%, а числа управляющих воздействий - до 50%,.что обеспечило снижение энергозатрат водителя на управление движением МТА на 10...15%; сокращено в 1,5 раза суммарное время на подвороты трактора, что повысило на 4...5% среднюю скорость движения МТА; уменьшена на 20...30% площадь, подверженная воздействию ходовых механизмов; повышен на 4...7% тяговый КПД трактора.

7. Оценку энергозатрат на движение МТА целесообразно осуществлять по величине работы сил и находить оценки текущих и суммарных затрат энергии за любой промежуток времени как для случайных функций. В отличие от других известных методов, основанных на квазистатических расчетах, это позволяет более полно учитывать статические и динамические факторы, действующие о рсал^ых условиях работы МТА. Нахождение по такому метод)', например, тягового КПД трактора предопределяет возможность учета тех затрат энергии, которые согласно действующим стандартам не приняты во внимание, несмотря на тс, что их доля превышает 10% от общих затрат.

8. При решении задач движения МТА возможно представление, в ряде случаев, динамических процессов стационарными в широком смысле - по математическим ожиданиям и дисперсиям, а также эргодичгскнмк - по совпадению средних значений характеристик процессов, полученных из ансамбля реализаций, со средними значениями по аргументу времени или пути. Это создает предпосылки применения аппарата спектральной теории для исследуемых процессов. Чтобы не превысить допустимое значение ошибки при определении показателей агротехники, следует иметь такие реализации динамического процесса, которые ссотвествуют длине пути, проходимого МТА, не менее 200 м.

9. Подтверждена гипотеза о целесообразности использования в сельскохозяйственном производстве трактора тягово-энергетической концепции наряду с трактором тяговой концепции. Противоречие между необходимостью снижения массы трактора и сохранением его тягово-сцепных свойств может быть решено в составе МТА, если в качестве сцепной использовать массу всего агрегата, включая технологическую часть, а не только массу трактора. Расчленение функций трактора на энергетическую и технологическую заметно расширяет функциональные возможности МТА - обеспечивает одинаково эффективное использование его на операциях общего назначения, пропашных, транспорт но-технологических и уборочных; повышает тягово-сцепные качества - при 15%-м буксовании движителей МЭС развивает тяговое усилие в 1,5...2,0 раза большее, чем базовый трактор; имеет на 30% более высокую навесоснособность; снижает вредное воздействие движителей на почву до уровня воздействия гусеничных тракторов; урожайность по следам движителей и ширине захвата МЭС и гусеничного трактора Т-150 практически равны.

10. Проведенные исследования убедительно указывают на необходимость широкого использования модульных МТА на основе тракторов тнгово энергетической концепции. Прежде всего это относится к тяговому диапа и* ну 14...50 кН, который охватывает наиболее производительные сельскохозяйственные машины массового применения. За счет большей технологической универсальности можно обеспечить выполнение веек ком плекса сельскохозяйственных работ с помощью грех МЭС вместо применяемых в настоящее время тракторов пяти тятовых классов. Столь резкое сокращение номенклатуры энергетических средств должно обеспечить высокий экономический эффект в сельскохозяйственном производстве.

//. Разработанные методы и средства исследования движения МТА позволили получить данные для рациональных инженерных решений на стадии проектирования и последующего совершенствования машин. Использование этих данных обеспечило увеличение сменной производительности тракторов типа T-I50K: на пахоте - на 13... 17%, лущении стерни - на 9... 10%, на других видах работ - на 17. .29%.

Выполненные исследования показали, что применение в сельском suíi ственном производстве МЭС класса 3...5 обеспечивает в сравнении с тракто ром Т-150К, на базе которого он создан, большую на 6(1. .70% сменную про изводигельность, меньший на 30...40% погектарный расход топлива и >ш 20...30% меньшее буксование.

Содержание работы отражено в 70 печатных трудах, в том числе в следующих:

/. Рославцев A.B. Улучшение динамических качеств автоматического устройства для измерения КПД тяговых машин. Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 1967, № 8.

2. Рославцев A.B. Некоторые вопросы динамики коэффициента полезного действия трактора. Вестник Харьковского политехнического института. № 31(79). Тракторостроение. Вып. 1. Вища школа. Харьков. 1968.

3. Рославцев A.B. К вопросу о взаимодействии гусеницы с почвой. Вестник Харьковского политехнического института. № 31(70). Тракторостроение. Вып. 1. Вища школа. Харьков. 1968.

4. Коденко М.Н., Рославцев A.B. Устройство для определения траектории движения гусеничных тракторов. Тракторы и сельхозмашины. 1969,

Ш 10.

5. Рославцев A.B., Цовма В Н. Определение работы, произведенной оператором машины. Вестник Харьковского политехнического института. М? 57. Трактсфостроекие. Вып. 2. Харьков. 1971.

6. Рославцев A.B. О статических характеристиках силы тяги на крюке трактора при работе в различных почвенных условиях. Вестник Харьковского политехнического института. № 57. Тракторостроение. Вып. 2. Вища школа. Харьков. 1971.

7. Коденко М.Н., Рославцев A.B., Огий Г.Е., Кальченко Б.И. Экспериментальное измерение угловой скорости и углового ускорения поворота трактора. Тракторы и сельхозмашины. 1975. № 3.

8. Рославцев A.B., Грива Е.И., Мироненко В.И., Скрыпник И.А. Влияние автоматического регулирования хода плута на некоторые показатели динамики трактора и качество пахоты. Вестник Харьковского политехнического институга. Тракторостроение. № 120. Вып. 3. Вища школа. Харьков. 1976. с. 8-11.

9'. Рославцев A.B., Трстяк D.M. Математическая модель движения гусеничного машинно-тракторного агрегата. Повышение надежности и ресурса зубчатых передач в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении. Тезисы докладов научно-технического совещания . Харьков? 1979.

10. РославЦев А.В .' Третлк D.M. Управляющие воздействия водителей гусеничного машинно-тракторного Агрегата на пахотных работах. Вестник Харьковского политехнического института. № 178. Конструирование и исследование тракторов. Вып. 4. Вища школа. Харьков. 1981.

JJ. Рославцев A.B., Трстяк В.М., Беседки Е.А. Буксование гусеничного трактора при управлении движением. Вестник Харьковского политехнического института. N) 185. Конструирование и исследование тракторов. Вып. 3. Вшца школа. Харьков. 1982. с. 26-27.

12. Рославцев A.B., Авдеев D.M. Теоретические основа исследований устойчивости движения трактора Т-150К. - В кн.: Улучшение эксплуатацион ных показателей тракторе Т-150К. М.: МИИСП. 1982. с. 58-64.

13. Гурковский Е.Э., Рославцев A.B., Беседнн Е.А., Ьондарспко А.Б. Некоторые вопросы устойчивости движения мгшинно-тракторного atperara Всесоюзная научно-техническая конференция "Исследование и совершенст-Сосанне тракторных конструкций". Москва. КАТИ. 1983. c.JÖ-11.

14. Рославцев A.B., Кальченко Б.И,, Авдеев D.M. Исследование устой чивости движегтя и уирааляемости трактора T-15ÖK- Тракторы и сельскохозяйственные -мщмшы. 1986,.Mi? 12.''

¡5. РоашшеаА.В!, Кальченко Б И., Авдеев В.М., Сазонов И.П. Стенд для определения моментов инерции транспортного средства. Авторское свидетельство N? 1332168. 1987.

16. Рославцев A.B., Кальченко Б.И., Авдеев В.М., Гурковский Е.Э. Стенд для испытания транспортного средства. Авторское свидетельство № 1368694. 1987.

17. Третак В.М., НечуПвитер Л И., Коденко М.Н., Рославцев A.B., Сиб-гатуллнн В.Н., Дыбтан С.Б. Сочлененное полноприводное гусеничное транспортное средство. Авторское свидетельство № 1391983. 1988.

18. Рославцев A.B., Авдеев В.М., Гурковский Е.Э. Стенд для испытании транспортных средств. Авторское свидетельство №1397779. 1988.

19. Рославцев A.B., Авдеев D.M., Гуркозский Е.Э. Стенд для исньмання транспортных средств. Авторское свидетельство Ns 1427201. 1988.

20. Сазонов И.П., Рославцев A.B., Авдеев В.М., Авакян Б.Е., Шахбазян Р.В. Устройство для загрузки трактора при испытаниях на полигоне. Автор ское свидетельство N? 1513388. 1988.

21. Рославцев A.B., Авдеев В.М., Сазонов И.П., Черняков Ф.А. Модели рование движения гусеничной ветви трактора с боков;,im уводом при ьотде-лывании и уборке сахарной свеклы. "Интенсификация и автоматизация тех нологическнх процессов работы комплексов машин для сахарной свеклы и кукурузы". Сборник научных трудов. НПО ВИСХОМ. М , 1988. с, 66-72

22. Кутьков Г.М., Амельчеико ПА, Габай Е.З., Рославцев A.B., Киач В I , Черепухии В.Д., Калииовский В.И. Исследовании модульного зиерготехнологм-ческого средства. Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1989, № 12

23. Бздзлов ГЛ., Бягдасаров A.A., Борнсюк D.A., Габай E.D., Куп,кои Г.М., Поповский A.A., Рославцев A.B., Черных А.Г. Сельскохозяйственные вгрегаты. Авторское свидетельство № 1535405. 1989.

24. Рославцев A.D., ГурковекuN Е.Э. Математическая модель движения МТА с учетом нсголоиомной связи между рабочими ортнамн к почвой. Тракторы, и сельхозмашины. 1991, М> 8.

25. Кортунов В.А., Кипва Ф.В., Дудии A.B., Сазонов И.П., Рослыщсв A.D., Авдеев D.M. Способ определения динамических характеристик движения машшшо-тракториого агрегата н устройство для сто осуществления. Аи-торскос свидетельство № 1723485. 1992.

26. Росллвцеп A.B. Колесные тракторы кл.З: расширение сферы применения и особенности математического представления движения МЭС на их основе. Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1992,Nil.

27. Рославцев A.B. Колесные тракторы кл.З: улучшение, тягосо-сценных и эксплуатационно-технологических качеств. Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1992. №8-9.

28. Роеларцсо A.D. Экспсриме1ггальныс исследования устойчивости движения и управляемости многозвенчатых машшшо-гракторныя агрегатов. . Тракторы н сельскохозяйственные машины. 1994, № 1.

29. Рославцев A.B. Опенка энергетических затрат па движение МТА. Тестеры'Н сельскохозяйственные машины. 199!, Кз 12.

30. Рославцев АЛ)., Хаустов В.А. Иерархические уровни псследосаний двнхгення МТА. Тракторы и ссльскохозянстсгшшг машниы. 1995, № б.

3!. Рославцев A.B. Методы оценки эффективности функционирования МТА по энергетическим затратам на его движение. Тезисы докладов мсгсду-народной Tf^>4ira-7exHinicc.%oil "Энергосберегающие техноло-

гии и знергстт^;йаа»%.едед!а в chiwKO,xöKiicTi;c:ii!OH нроизсодстсс". Украинская академия атрарныу наук. 1935.

32. Кутьши Г.М., Рославцса A.B., Надыктс ВТ., Хвустог. DA Исследования МЭС ¡утеса 3...5 па базе трактора Т-150К. Труды МГЛУ, М., 1996.

33. Рсславцеи A.B., Трстлк В.М., Хаусгов В.А. Модульные энорготехно-лоп1чсс;п;с средства на Сазе гусеничных трактора:; кл.З. Трак горы и ссльско-зюаяйстаенннг машпим, 199«, hb 8.