автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Совершенствование разгонных качеств машинно-тракторного агрегата с трактором ДТ-175С, имеющим упругое звено в навеске

И Й9 3 $

ВОЛГОГРАДСКИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ОР АЗМАМЕДОВ ОВЕЗМАМЕД

УДК 629.111.2.001.13

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАЗГОННЫХ КАЧЕСТВ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА С ТРАКТОРОМ ДТ-175С, ИМЕЮЩИМ УПРУГОЕ ЗВЕНО В НАВЕСКЕ

Специальность 05.20.0,3 — Эксплуатация, восстановление и

ремонт сельскохозяйственой техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград — 1990

■ч

! ,

Работа выполнена в Волгоградском сельскохозяйственном институте и Туркменском ордена «Знак Почета» сельскохозяйственном институте дам. М. И. Калинина.

Научный руководитель — доктор технических наук,

профессор КУЗНЕЦОВ Н. Г.

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

профессор АЛЛИЛУЕВ В. А.

— кандидат технических наук, АБРАМОВ В. И.

Ведущее предприятие ■— Государственный агропромышленный комитет Туркменской ССР.

Защита диссертации состоится « //I 1990 г.

_ часов на заседании специализированного Совета К — ¡20.56.02 в Волгоградском сельскохозяйственном институте по адресу: 400041, г. Волгоград, ул. Институтская, 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского сельскохозяйственного института.

Автореферат разослан « V »

1990 г.

Ученый секретарь специализированного Совета к. т. п., доцент В. И. ФЕДЯКИН

1ТСПТ"

) ОЕЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОШ

... { '

' Актуальность теш. В'Основных направлениях экономическо-^-¡го-и'социального развития СССР на 1986-1990 года и на период до' 2000 года отмечено: "Организовать изготовление новых моделей гусеничных пахотных, колесных универсально-пропашных и тяжелых промышленных тракторов. Увеличить в 3 раза выпуск набора орудий к энергонасыщенным тракторам".

Выпуск тракторов с повышенной энергонасыщенностью направлен на повышение производительности машинно-тракторных агрегатов (МТА).

Но внедрение в производство энергонасыщенных тракторов, кроме положительных результатов, выявило негативные явления," возникающие в их работе из-за увеличения процесса нагружения, особенно в период переходного режима, то есть при трогании и ' разгоне МТА.

Полученные в разных регионах нашей страны данные свидетельствуют об увеличении частоты и амплитуды колебаний крюковой нагрузки. Это вызывает:

- увеличение нагруженности механизмов и узлов трактора;

- увеличение динамических воздействий их ходовых частей на почву;

- ухудшение условий нагружения двигателя, снижая его коэффициент загрузки;

- снижение средней скорости движения.

Негативные явления, связанные с ростом динамичности'на-груяения трактора, необходимо ликвидировать путем~совершенст-вования механизма передачи мощности двигателя к~сельскохозяй-ственной~машияе. Это совершенствование может быть достигнуто за счет введения упругих звеньев. Поэтому с этой точки зрения задачи данной работы являются -актуальными

Цель работы. Целью настоящей работы является изучение влияния жесткости упругих элементов на работу узлов и механизмов и-всего МТА в целом-при разгоне.

Объект исследований. Гидравлический навесной механизм, механизмы и узлы серийного гусеничного трактора ДГ-175С.

Методы исследования. Математическое моделирование процессов трогания и разгона МТА; полевые испытания эксплуатационных показателей МТА.

Научной новизной в работе является: разработка упругих

элементов и выявление оптимальных характеристик упругого звена, которые позволят снизить ударный импульс передачи тягового усилия на почвообрабатывающие машины ж предотвратят увеличение амплитуды колебания крюкового усилия при росте скорости движения;

создание методики расчета разгона МТА с механической и гидромеханической трансмиссиями;

создание математической модели процесса разгона МТА и алгоритма расчета,' позволяющей провести анализ влияния различных параметров и факторов на динамику трогания и разгона агрегата, и'внбрать оптимальный режим разгона МТА, что"открывает возможности дальнейшего совершенствования сельскохозяйственной техники; ,

экспериментальное исследование процесса трогания и разгона, которое тлеет большую сходимость с результатами математической модели трогания и разгона МТА.

Практическая ценность. Разработана математическая' модель процесса разгона МТА с механической и гидромеханической трансмиссией, позволяющая исследовать" динамику трогания и разгона, и рекомендовать рациональную яесткость упругого элемента без трудоемких полевых экспериментов. Предложенная установка с упругими элементами молет быть рекомендована при проектировании МТА как один из вариантов снижения динамических нагрузок в трансмиссии тракторов." •■

Реализация результатов исследования. Результаты проведенных исследований доложены и приняты к использованию на Волгоградском' тракторном заводе им. Ф.Э. Дзераинского.

Апробация. Основные положения диссертационной работы обсуждены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Туркменского СХй им. М.й. Калинина в 1982-1989гг., на республиканской научной конференции "Современные вопросы механизации сельскохозяйственного производства", посвященной 70-летию Великой Октябрьской социалистической революции, 1987 г., на всесоюзном координационном совещании вузовской науки по вопросам использования, надежности'и ремонта машин, электронизации процессов и технических средств в сельскохозяйственном производстве, 1989 г.

Публикация. Основные-положения диссертационной работы опубликованы в 9 научных статьях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех ос-ювных глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы и 1риложения.

Работа изложена на 131" страницах машинописного текста, ¡одертат 76 рисунков, II таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во• введении дано обоснование актуальности изучаемой темы, ¡формулированы цель и задачи работы,- приведены сведения о новиз te, практическом'значении и реализации результатов работы.

В первой главе "Состояние вопроса и задачи исследования" [риводятся результаты анализа литературных источников, посвя-(енных математическому моделированию процесса трогания и раз-"она, и применению упругих связей для уменьшения динамических [агрузок в трансмиссии тракторов.

Для успешного решения задач анализа или синтеза слояных технических систем, в частности, сельскохозяйственных машин и" агрегатов, целесообразно прибегать к построению их математичес-их моделей, то есть динамических систем, имитирущих с той гаи иной степенью точности поведения реальных объектов.

■ Вопросам математического моделирования процесса трогания [ разгона посвящены работы Василенко П.М., Беляева Б.М., Льво-ia Е.Д., Морозова-А.X., Дегтярева В.Л., Кутькова Г.М. и др.

Вопросам теоретических и экспериментальных исследований [рименения упругих связей для уменьшения динамических нагрузок 1 трансмиссии тракторов посвящены работы Кузнецова Н.Г.,-Строева В.Л., Токарева H.A., Дикова О.С., Цукурова A.M., Нур-кауо-ia А., Гневковского В.Г., Бутова А.Г.' "и др.

■ На основе приведенного анализа работ, касающихся вопросов ©тематического моделирования процесса трогания и разгона МТА : применения упругих связей для уменьшения динамических натру-ок в трансмиссии тракторов можно выделить следующие основные юлояения: • •

I". Правильно выбранная математическая модель' МТА гаранти-)ует наибольшее'приближение результатов теоретических расчетов : действительности, однако существующие модели процесса трога-

шя и разгона требуют совершенствования.

2. Для предварительной оценки параметров процесса разгона часто используются" упрощенные двухмассовые динамические модели, полученные без учета влияния упругости и демпфирования элементов трансмиссии, ведущих колес, сцепки и буксования движителей.

3. В большинстве работ по математическому моделированию процесса разгона МТА расчеты проведены на ЭЦШ численным интегрированием методом Рунте-Кутта.

4. При выполнении основных сельскохозяйственных работ тлеются значительные колебания крюковой нагрузки, влияюцие на основные показатели работы МТА. Отрицательное влияние неустановившегося характера нагрузки может быть снижено введением упругой связи в систему трактор-сельскохозяйственное орудие. Весь эффект упругой связи в процессе разгона МТА получается в период деформации упругого элемента.

5. Применение упругой связи улучшает не только разгонные качества МТА, но и установившийся процесс работы.

Исходя из изученности проблемы процесса троганля и разгона МТА, в настоящей работе ставятся следувдие основные задачи: ''

- составление математической модели разгона UTA, учитывающей наличие упругостей силового привода МТА и физическую природу взаимодействия движителей с почвой;

- разработка алгоритма числового исследования математической модели с учетом нелинейности в системе;

- изучение влияния на работу МТА нагруяенности его узлов, жесткости упругих элементов в системе навески и наличия гидродинамического трансформатора"на-математической модели;

- экспериментальное исследование пахотного МТА с упругими элементами в навеске с механической и гидромеханической трансмиссиями трактора.

Во второй главе "Математическая модель динамики трогания и разгона МТА с гидромеханической трансмиссией" приводится принципиальная схема МТА с гусеничным-трактором ДТ-175С, с гидромеханической трансмиссией, с упругими звеньями в сочленениях и 'соответствующие им основные дифференциальные уравнения движения сельхозмашины.

Трогание трактора с 17?! и схемой компоновки трансмиссии (муфта сцепления +■ ГДТ + коробка передач) мокет осуществляться:

4

I. Включением муфты сцепления при заполненном ГДТ. 2; Включением муфты сцепления и заполнением"ГДТ.

3. Заполнением ГДТ при блокированной муфте сцепления.

4. Путем перевода двигателя с пониженного скоростного режима на номинальный рукояткой подачи топлива.

Разгон насосного колеса ГДТ

Мф =J3MHOM, = c°nst непрозрачный ТДТ

где М<р - момент на выходном валу фрикциона . /3 - коэффициент запаса муфты сцепления; Мном - номинальный момент двигателя; Л]в - коэффициент пропорциональности крутящего момента

на насосном колесе ГДТ; -jf - удельный вес рабочей жидкости. Линеаризованная характеристика трансформатора ЛГ

Мд = f( Uf) ,

где Мд - момент двигателя;

А OJ

в,

А2 иГ

В2 В2

где А - постоянная величина;

В - угловой коэффициент прямой. -

Первый этап разгона турбинного колеса и трансмиссии

— = (р 1дк '

С И.

Мт -т~~г-? - • 9„ <? - ig«(JT +Jtk) <Р =0 9К /дк 9* !дк

1 Гм С9 И9 .7

^ -¿9«(Jt+Jt«)L Т ignrjg* ? \д1< 7]дк

й

где СЧТ - угловая скорость выходного вала трансмиссии; гди - передаточное отношение трансмиссии; ^ - угол закрутки упругого элемента привода звездочки; Мт - гидравлические момент на турбинном колесе ГДГ; Су - коэффициент жесткости валов; ?]дН - КПД трансмиссии;

/Су - коэффициент внутреннего трения валов; Зт - приведенный к ведущему валу момент инерции трансмиссии ;

^тк - момент инерции турбинного колеса. ~ Второй этап разгона турбинного колеса и трансмиссии X ~ХТ , так как СЖ не стронута с места.

От! [Мт ~ Мвг ~

■дк ^тн 1

¥ = '^ " 1Т г^сЪО-ЯГ

2—/.Г - Куф С9у у /9 (Осг+аО)2

+ ^ + 235 + 36 Хт}

С к

Мвг = . 9 (р +-—+ ,

гдк Цдк гдк Vдм

где X - сяатие пружины механизма навески; Хт - путь, пройденный трактором; Хт ~ скорость трактора; Хг ~ ускорение трактора; г - радиус звездочки;

- коэффициент буксования; Мвг- момент на выходном валу ГДТ;

- коэффициент пропорциональности; Сг - жесткость упругого ■элемента;

- коэффициент пропорциональности сопротивления перемещению упругого элемента;

- коэффициент пропорциональности; Лзвп - момент инерции (приведенный) гусеничного движителя; (¡)ст - статическая нагрузка на задние катки; лф - догрузка одной задней"каретки; гр - расчетное количество траков; 5 - длина трака; с - жесткость почвы; Ъ - ширина трака; ' Ру - усилие, реализуемое движителями.

Расчет должен заканчиваться при достижении = где РИр - сопротивление сельхозорудия. ' Третий этап - разгон СХМ

Г.(7-сР) Г 7

Лг== ¿-дх ¿ти <- Мт ~ МвГ ~ V ^ $]

... 7

(Р*р + тсл Хт - ЯГХ - СГХ)-^

[сгЛ + КГХ +ттХг-Сег#] .._ ; . _ . _ С? г Г5 ((рС7+л(?)

Щ. + 6 Рт''3 +235 + ЗбХт^

С я

сди <1дк <-дк '¡дк

Здесь Р„р = РиРо (Г + ИХГ) ,

где ПХсх - масса сельхозмашины;

Ркр - сопротивление .сельхозорудия при нулевой скорости; И - коэффициент пропорциональности. Разгон будет закончен, когда X станет постоянным на каждом следующем шаге интегрирования.

На основе дифференциальных уравнений составлен алгоритм расчета процесса*трогания и разгона МТА с упругими звеньями на третьем этапе,- представленный на блок-схеме (рис.1), который имеет следущие допущения: движение агрегата прямолинейное, площадка при- трогании и разгоне строго горизонтальная, колебания остова трактора не рассматриваются, сопротивление агрегата нарастает пропорционально перемещению трактора относительно сельхозмашины (сжатию пружины) без колебаний.

- Алгоритм-реализован в виде программы на алгоритмическом языке ФОРТРАН.

При'машинном счете предполагалось, что исходные сопротивления орудия при разных жесткостей в системе навески -были- одинаковы, то есть не учитывалось влияние величины упру-гостей на формирование среднего сопротивления орудия. ' "

Это делалось для того, чтобы можно было сравнить характер нарастаний нагруженности деталей я узлов, времени разгона, а также максимальные динамические нагрузки трактора с разными " пружинами в навеске при одинаковых начальных условиях разгона.

Результаты расчета показывают:

1. Колебания перемещения упругого элемента X , а значит и крюкового усилия Р-^р . продолжается примерно 4,5 с.

2. Для малых яесткостей пружин 420...530 кН/м эти колебания носят апериодический характер и практически затухают на первом периоде.

3. Для всех остальных жесткостей пружин колебания затухают при t =4,5 с и количество периодов колебаний увеличивается с увеличением жесткостей.

4. Динамическая нагруженность трактора со стороны орудия для I передачи характеризуется данными табл. I.

5. Характер изменения перемещения упругого элемента на

П передаче идентичен ранее приведенным данным для 1 передачи. Процесс стабилизации воздействия сельскохозяйственного орудия на трактор примерно*заканчивается'в 4...4,5 с, динамика этого процесса характеризуется данными табл.2, а периоды колебаний нагрузки практически остаются постоянными.

6. Анализ всех остальных параметров разгона (перемещения трактора Хт , скорости трактора Хт ' , ускорения трактора

Хг , утла закрутки трансмиссии ^ , коэффициента буксования трактора , тягового усилия трактора , момента

с

н

а л

1

1 Ввод Хт(о),Хт(о),Х(о),Х(о),е?(о),¥(о), <р(о),мт(о), /0

2 Вычи сление аЦ > 1,2,..., 5

1

3 I Р а с ч е т ~0 у?

1

4. Р а с ч е -г (11( р) — О

5 Выбор 1,57/слУт

б Р а сч ет А £ хТ, х, я

7 Ра счет Рг , Мт, Мвг, Мзв , оин , Ыт , г , и

I

8 Печать t, X, Хт, Хт > Xт > <]Р > > Рт Мт, МвГ, Мзв, иУн , а!т, г , и

9 1 н ет

^ Останов. ^

Рис. I. Блок-схема расчета третьего этапа разгона СШ

о

I. Динамическая нагруженность трактора в зависимости * - от жесткости-пружин на I передаче

Жесткость ¡Перемещение ¡Максималь- Количество ¡Коэффициент

пружины :пружины ное усилие¡колебаний •.динамичности

кН/м : X , м \ сгх :до.затухания: Лтах ^^ • • Xстау

420 0,0824 34,61 4 130,38

530 0,0632 33,50 ■ 4 127,42

660 0,0480 31,68 4 123,07

730 0,0452 32,99 4 125,56

800 0,0383 30,64 4 118,30

980 0,0332. - 32,54 4 125,76

2. Динамическая нагруженность трактора в зависимости от жесткости пружин на П передаче

йесткостъ Перемещенке •Максималь- |Количество ¡Коэффициент

пружины пружины Гное усилие :колебаний ¡динамичности

Сг ,кН/м X ,м ; сгх ;до затуха- :: Хтах тпояг

;ния • у ...... 1 ±ии/о : Л стаи

420 0,0752 31; 58 4 120,50

530 0;0568 30,10 4 114,50

660 0,0456 30,09 4 III,70

730 0,0408 29,78 4 110,80

800 0;0392 28,80 4 109,50

980" 0,0296 . 29,01 4 112,10

на турбинном колесе-ГДТ Мг , момента на выходном "валу ГДТ Мвг ¿-момента на звездочке трактора Мзв , угловой скорости насосного колеса ГДТ (х1н , угловой скорости турбинного колеса ГДТ С0Т , коэффициента трансформации ГДТ К ) показывают, что"В основном все колебания крюкового усилия в трансмиссии гасятся.

7. Влияние величины горизонтальной упругости навески мало сказывается на динамичности процесса разгона (см.табл.3...4).

3, Влияние жесткости пружин на динамические показатели узлов трактора на I передаче

Жесткость Параметры в % к установившемуся движению

пружины С г ,кН/м 9 ! г : мвГ | Мзв

420 530 660 730 , 800 ' 980 ' 221,25 220,27 230.51 226.52 228,48 231-,10 255,55 225,69 235;41 231,25 233,33 236,11 ■ 233,37 229,92 234,32 231,95 233,72 237¿74 - 23СГ,87 228,03 237,29 233,09 235,38 - --239,35

4. Влияние жесткости пружин на динамические показатели узлов трактора на Н- передаче-

Жесткость ; Параметры в % к установившемуся движению

пружины .-: * 1 Мег • ... - .

Сг,Ш/и\ 9 ; : Мзв

420 186,01 191,09 189,51 194,39

530 182,94 188,35 186,57 190,67

660 183,88 188,35 186,25 189,81

730 186,93 190,41 189,03 192,04

800 185-, 24 189,04 186,70 189,89

- 980 186,04 190,41- 187,22 191,04

"8. Наибольшее влияние упругость оказывает на ускорение трактора и на коэффициент буксования трактора при разгоне. Оно тем больше, чем меньше жесткость пружин. Tai?, например, максимальное ускорение трактора при жесткости пружины 420 кН/м превышает максимальное ускорение трактора при жесткости 980 кН/м на 0,78 м/с2 на X передаче и на 1,18 м/с на П передаче.

Максимальный коэффициент буксования практически лежит в ■пределах 3... 3,5^5, врем стабилизации в пределах 4,5 с, но он медленно снижается s случае наличия в навеске пружин меньшей жесткости.

9. Сравнение данных табл.1,3 и 2-,4 показывает, что динамическая нагруженность МТА с трактором с ГДГ при разгоне на П передаче на 20...25% ниже чем при разгоне на I передаче. Конечная скорость разгона примерно на 2,5% выше (4,2 м/с и 4,1 м/с). Это объясняется'работой'ГДТ в зоне наибольшего КПД.

В третьей главе "Математическая модель динамики трогания и разгона МТА с механической трансмиссией" изложены дифференциаль кые уравнения вращения трансмиссии и движения вала двигателя.

На всех трех этапах процесс разгона МТА описывается разными дифференциальными соотношениями, в зависимости от того, ыень ше или равна угловая скорость СОф -ведомого вала муфты сцепления угловой скорости О-Гд коленвала. При этом описаны 4 различные возможности заканчивания процесса:

а) аГф атг , ат7 - угловая скорость коленвала, соответствующая переходу•с'первого участка-регуляторной-характеристики двигателя на второй участок, причем первый участок включает и точку холостого хода.

б.) В начале ссУф о!1 , затем в ходе разгона становится ^ ах, .

в) аг<р а/7 .

г) В начале о!<р С&} , 'затем в ходе разгона возможно Сл1ф ^ СсГ; . Далее процесс■ монет заканчиваться так, как предусматривается пунктами а, б.

Первый этап процесса

Мер = рМд

где о^гв — приведенный момент инерции двигателя. Второй этап'процесса;

. СШ не стронута с места.

(CrX + ¡Á^X + mTXr - C¿ d) H<?f 7

.. -__C_9_ r Í9 «?cT + *Qf

? 1 Jsen ? Jeen?+J3en\4 Í2pS2cb(1-éf +

+ f> +SPt's+ 235 * 3eJcrJ

ce—-

cj 1 ы А

Jaeb Jae у в

¿ge" "ge

Третий этап процесса

c(?d = c'rx + ¡ÁrX + mrX7

mcx T ■ mcx mcx mt

. c9 xT r [9 (Qct+*Q? JeenV^Jaen9 r<1-¿)J3en [4 i%S*cb(l-<?y

+ PT(1+ £F>°'S)+36XT +235J

$ г-ГГ-cf1) f .. 1 .

— —7— <рМном - , ' (K? <? + Со, y -

+

~JT ¿дк f)j » если °J~<p ^

На основе дифференциальных уравнений составлен алгоритм расчета процесса, программа и получены результаты расчета при тех :=се исходных"крюковых усилиях, что и при расчете разгона МТА с ГДТ, из которых видно:

I. Сравнение характера изменения"перемещения упругого элемента, а значит и усилия, действующего на трактор со стороны

орудия, при разгоне МТА с механической трансмиссией показывае что разгон МТА с механической трансмиссией более динамичен, ч разгон МТА с ГДГ.......

2. При всех жесткостях навески наблюдается-колебание упр гого элемента, а значит силовое воздействие на трактор со сто ны орудия. Частота этих колебаний определяется принятым в рас чете мгновенным набросом нагрузки на двигатель. Поэтому колеб ния упругого элемента осуществляются с частотами, соответству щими частотам собственных-колебаний орудия на упругой навеске Эти частоты переменные" в связи с тем,"что они определяются не только массой самого орудия, но и ростом крюковой нагрузки в процессе разгона. Частоты этих колебаний лажат в пределах меж ду частотами, определяемыми средней крюковой нагрузкой частотами, определяемыми массой самого шгуга при определенной жесткости упругого элемента (см. табл.5).

3. 'Продолжительность затуханий расчетных колебаний лежит в пределах 4,5 с. Динамическая нагруженность со стороны оруда для разгона МТА с механической трансмиссией характеризуется данными табл.6.

5. Частоты-собственных"колебаний упругой системы-

Жесткость пружины

С,- ,кН/м : УтР ; Усхм ; У«Р

420 7^25 18,40 12,70

530 8,14 20",75 14,27

660 9,09 23,16 15,93

730 9,56 24,36 16;75

800 Ю;01 25; 50 17,54

980 - - 11,08 ----- 28,22 19,41"

Анализ данных показывает, что максимальная нагруженностз трактора в составе" МТА при его разгоне крюковым усилием имее: минимальное значение для навески с пружиной жесткостью Сг = SCO кН/м {21%).-

4. Сравнение динамической нагруженности трактора с"ГДГ и механической трансмиссиями (см. табл.1 и 6) показывает, чтс при экстремальных условиях разгона максимальная нагруженное?]

6. Динамическая нагруженяость трактора в зависимости от жесткости пружин на I передаче

Жесткость ;Перемеще- Максималь- ¡Количество ¡Коэффициент

пружины :ние пру- ное усилие :колебаний ¡динамичности

Су, кН/м |жины с^х ;до затуха-:ния ! Лстац.

420 0,1572 57-,624 II 227', 906

530 0;1120 59,360 12 235,294

660 0;0938 61,908 13 257,692

730 0,0882 64,386 14 286,360

800 0,0644 51,520 15 219,047

-980 0,0532 ■52,136- 13 223,529" -•'"

трактора с ГДГ во .всех■случаях почти вдвое меньше, чем трактора с механической трансмиссией. Все это позволяет сделать вывод, что наличие ГДТ в трансмиссии трактора резко снижает динамические ■нагрузки на него со стороны орудия и динамическую нагружен-ность его узлов и механизмов (см. табл.-З и 7).

7. Влияние жесткости пружин на динамические показатели узлов"трактора на-I-передаче • --

Жесткость пружины.-

Параметры в % к установившемуся движению

кН/м • 9 : еР : М : /у'зв : Мф ; мяв

420 330,621 350,000 348,571 321,428 120,211

530 390,660 360,866 352,933 313,571 118,421

660 380,600 341,705 334,555 319,843 122,368

730 359,777 336,024 383,120 330,185 120,526

800 368,691 328,570 324,242 310¡344 117,385

980 370,800 339,285 350,000 333,333 121,184

5. Анализ результатов расчета процесса ускорения трактора показывает, что снижение динамической нагруяенности с упругим элементом в навеске 800 кН/м объясняется более плавным протеканием ускорения в зависимости от времени разгона, " снижается при этом и динамическая нагруженность валов трансмиссии в первые

мгновения разгона. Совершенно идентично изменение коэффициента буксования в период разгона. Максимальное буксование при работе МТА с ГДГ примерно вдвое меньше чем максимальное буксование при работе МТА-без ГДГ.

6. Наименьшую продолжительность максимальной нагруженности муфты сцепления имеет трактор, оборудованный также упругим элементом жесткостью 800 кН/м (0,38 с).

Однако на работу трения муфты сцепления этот факт практически не имеет большого влияния. Интенсивное скольжение в муфте сцепления практически для всех жесткостей в упругой навеске кончается в 0,4 с, ас времени разгона "Ь =1,5 с оно совсем прекращается. " '

7. Все упругие элементы в системе навески практически защищают двигатель от интенсивных колебаний нагрузки, хотя максимальное значение момента двигателя с жесткостью упругого элемента в- навеске 800 кН/м несколько меньше максимальных значений других жесткостей.

В четвертой главе "Методика экспериментальных исследований и результаты""приведены методика измерений я проведения полевых опытов, тарировка датчиков, приборов и оборудования. " "В связи с тем, что оценка режима работы МТА при выполнении какой-либо технологической операции должна производиться не по крюковой нагрузке, а по качеству выполнения агротехнических требований к этой операции, исследуемый объект (трактор+плуг• 1ШГ5-35) настраивался при всех исследуемых жесткостях' "горизонтально расположенных упругих элементов'навески на одинаковую глубину пахоты. В процессе экспериментов производилась настройка плута на заданную глубину пахоты (27 см), визуально наблюдалось за качеством крошения почвы. При выполнении такой работы МТА по предварительным испытаниям на крюке трактора должно развиваться усилие порядка 26 кН. • -

При работе МТА супругам элементом жесткостью примерно " 800 кН/м среднее крюковое усилие оказалось наименьшим. При -исследовании нами изучались вопросы динамики нагружения трактора и его узлов и механизмов при тех же средних значениях крюкового усилия.

Анализ результатов исследования работы '.¡ТА с ГДТ при раз-гене с разными .чсесткостямц упругих элементов навесх-а на I и П

передачах позволяет сделать следующие вывода:

1. Резко неустановившийся характер воздействия сельхозору-дия на трактор длится примерно 4', 5 с, что соответствует и расчетным -данным. •- • *

2. Динамическая нагруженность трактора в зависимости от 1 жесткости пружин на I передаче характеризуется данными табл.8.

'Сравнение данных этой таблицы с расчетными данными (см. табл.1) показывает высокую сходимость по динамичности крюкового усилия. Однако сравнение динамичности, нагружения ведущей звездочки и коробки передач (см.табл.8,3)-показывает, что между теоретическими -нагрукенностями' ведущей звездочки и коробки передач имеется существенная разница.

Теоретически рассчитанные величины■составляют порядка 230$ от установившейся средней,-а экспериментальные - 140...170$. Это же наблюдается и при сравнении теоретических и экспериментальных данных при работе с ГДТ на П передаче. Теоретические величины составляют примерно 180...190$, а расчетные - порядка 130...150$ (см.табл.9).

8. Динамическая нагруженность трактора в зависимости .....от'жесткости пружин-на"I-передаче с"ГДТ-

Жесткость пружины

Су., кН/м

М-

зв

МКГ7 = МвГ

коли- ¡коэфйи-: чество:циент ; колеба:динамич; ний до;ности ; зату- :у : хания

'■Лстау !

коли-: коэсрфи-; колиг-чество;циент да:чество колеба:намичнос ¡колебаний до;ти ;ний до зату- :у ;зату-

'Хстац •

хания

коэффициент дина-шчности

max

Л

■100$

стац

420 4 121,16 4 116,41 4 157,57

жестко се-

рийное

сцепное

устройство 5 124,44 4 116,92 4 158,13

530 4 120,89 4 117,46 4 158,40

360 4 118,46 4 142,14 4 161,98

730 4 129,45 4 138,65 4 161,53

BOO 5 118,40 4 115,17 4 157,27

380 " 4" ' 129,92 4 - 147,36 4 - 157,89

9. Динамическая нагруженность трактора в зависимости -•от жесткости пружин на П"передаче с ГДТ • -

Жесткость: пружины Су., кН/м

р

М:.

Зв

Кп = мвг

¡коли- ;коэффи-;коли-:чество;пиент ;чество ;коле- :данамич;коле-;баний ;ности ; баний •до за-т -до за-|туха-" Г~^100^|трса-:ния -/стац :ния

коэффициент динамичности

Xg¡gx-\

^стац

коли- : коэффини-чество ; ент дина-колеба-: мичности ний до ;.

S^jferoq*

'•Лстац,

420 4 115,49 4. 134,37 4 127,71

жестко-серийное сцепное устройство 4 118,84 4 133,89 4 128,39

530 4 116,17 4 133,33 4 127,50

660 4 III,29 4 158,62 4 126,92

730 4 109,23 4 153,57 ' 4 130,46

800 4 107,69 4 131,37 4 126,76

980 4 127,27 4 149,09 4 140,50

3. Эксперименты показывают, что при наличии ГДТ в трансмиссии колебания" крюковой нагрузки на узлах и деталях трактора практически гасятся за Г,5...2 с.', что подтверждает теоретические данные. " "

Анализ экспериментальных данных разгона LITA с механической трансмиссией показывает:

1. Характер нагружения двигателя крюковым усилием соответствует характеру нагружения при расчете на ЭШ.

2. Динамическая нагруженность МТА в зависимости от жесткости пружин характеризуется данными табл. 10.

На ней явно выражено снижение динамичности нагрузки на крюке при жесткости упругого элемента примерно 800 кН/м.

3. Динамические нагрузки ведущей звездочки достигают порядка 300$ от установившейся средней и двигателя порядка 130$.

4. Гашения колебаний на звездочке при отсутствии в трансмиссии ГДТ не происходят.

5. Наблюдается колебания момента двигателя. Разница в амплитуде колебаний незначительна, но минимальное значение крутя-

10. Динамическая нагруженность трактора в зависимости от-десткости'пружшгна I передаче'безТДТ" ' -

Жесткость пружины

Сг ,кН/м

р

коли- ¡коэффици-чество.'ент дина-колеба:мичности ний до; зату- :у хания

•л

; Мае

|коли- ;коэффици-;чество ;ент"дина-;колеба-:мичности :ний до : :зату- :у :хания •

стац

•X

стац

Мип

вг

коли- :коэсЬфици-чество:ент дина-колеба;мичности ний до: зату- \у

'С^Ш-10 0%.

'Летоц

хания

■420 II 128,88 10, 271,42 7 132,85

жестко ■

серийное . сцепное устройство

II 127,68 II 272,72 7 ' 127,02

530 12 122:,72 12 258,06 7 127,77

730 14 123,25 12 286,20 7 128,57

800' ■15" 116,47 ' 14 ' •' -257,14- 7 126,08

щего момента наблюдается при. испытании с 'упругим элементом с жесткостью 800 кН/м.

6. Сравнение количественных показателей экспериментальных и расчетных-данных указывает на большую разницу в динамичности крюкового усилия (порядка 116... 128% и 230. .'.280$) и момента на звездочке (200 и 400$), хотя совпадение расчетной динамичности крутящего момента экспериментальных и расчетных данных почти полное. ■ - .

Отмеченные в этом разделе все экспериментальные и расчетные данные по амплитуде колебаний разных параметров ( Р^р

Мзв"» ) при совпадении частот их изменения говорят о

том, что оценка сил сопротивления в колеблющихся системах произ' ведена с недостаточной точностью. В расчете действительное сопротивление в упругой навеске не учтено ( /(^.=0).

" Дальнейшее совершенствование математической модели по оценке сопротивления в колеблющихся системах и- экспериментальная оценка времени включения муфты сцепления при мгновенном сбросе педали повысило'точность расчетов по математической моде ли амплитуд колебаний рассчитываемых параметров при сохранении достигнутой точности по среднему значению параметров в любом

промежутке времени.

Настоящая работа выполнена комплексно с инженером Жидковым Г.И., в диссертации которого показано, что использование упругого элемента жесткостью в 740.,.840 кН/м, повышает эксплуатационные показатели работы МТА за счет снижения средней нагруженности трактора крюковым усилием при-выполнении однотипных работ по сравнению с МТА с жесткой навеской. Экономия топлива составляет 8...10/2.

ОБЩЕ ВЫВОда И РЕКОМЕНДАЦИИ

')

■" I. 'Создана математическая модель для расчета динамики'разгона МТА с гусеничным трактором, оборудованным ГДГ и механической" трансмиссией. Она учитывает - наличие упругих элементов в' • системе навески, жесткость'трансмиссии трактора, аналитически .оценивает сопротивление движению самого трактора'в зависимости от" режима нагружения и жесткости почвы, учитывает также влияние характера нагружения на взаимодействия движителя с почвой.

■ 2."Произведена оценка соответствия математической модели по' действительному натруженшо деталей и механизмов трактора в экстремальных условиях. -

Математическая модель" дает высокую сходимость- по средним параметрам нагружения и времени разгона с действительными процессами при разгоне.

3. Совершенствование аналитической" оценки сопротивления в колеблющихся системах дозволяет получать с-достаточной точностью значения амплитуд колебания параметров или максимальных значений этих параметров, а значит"и использовать математичес-' кую модель для оптимизации-жесткости упругих элементов навески, жесткости трансмиссии и характеристик двигателя в рабочем диапазоне "частот вращения. ._....

4. Введение упругих элементов не увеличивает времени на разгон МТА........- ■" "

" "5." Наличие ГДГ в трансмиссии трактора способствует гашению колебаний "в узлах и дбталях трактора. Амплитуда колебаний нагрузок (как расчетных так и экспериментальных) снижается почти в 2 раза. - - ................

6. Введение упругих элементов разных жесткостей в горизонтальную систему навески трактора тлеющего ГДГ в основном влияет

на формирование величины среднего крюкового усилия,способствуй при определенной жесткости его снижению и меньше влияет на изменение характера нагружения узлов и деталей трактора.

7. Динамические нагрузки деталей и узлов трактора с механической трансмиссией значительно выше нагрузок трактора с ГДЗ Интенсивность колебания этих нагрузок в период разгона до 4,5 сохраняется достаточно высокой.

8. Введение упругих элементов в систему трактора с механк ческой трансмиссией не только изменяет среднее крюковое усилие но и влияет на динамику разгона: изменяет максимальные нагрузк крюкового усилия £ , момента звездочки Мзв .момента коробки передач Мкп , буксование d1 , время буксования муфт сцепления, по которым можно определить оптимальное значение жесткости упругого элемента.

Исследования выявили, что рациональная жесткость упругого элемента в навеске трактора лежит в пределе 800 кН/м.

9. Учитывая результаты•испытания МТА с упругим элементом : системе навески на установившемся режиме и данные испытаний по разгону тех же МТА, можно рекомендовать с целью повышения экономичности работы ыТА оборудовать трактор с механической трансмиссией и блокируемым ГДТ, использование которого при разгоне трактора резко снизит нагружеяность его деталей и узлов, а при блокировании на установившемся режиме будет способствовать снижению затрат топлива при выполнении одних и тех же работ. ТакоБ. трактор должен будет оборудован упругим элементом жесткостью 800 кН/м.

10. Экономия топлива от внедрения упрутой связи в МТА составляет 8... 10/?.

Основные положения диссертации опубликованы а следующих работах:

1. Оразмамедов 0. Влияние упругой связи в гидронавеске на некоторые разгонные показатели тракторов.- В кн.¡Исследования по механизации сельского хозяйства Туркменской ССР,- Ашхабад: ТСХИ, 1981, том 24, выпуск 2, с. 73...75.

2. Оразмамедов 0.,1Сидков Г.И. ¡Летодика испытания тракторов по выявлению влияния упругих связей в гкдронавеске на их эксплуатационные показатели.-Информационный листок Туркмен-

21

НИИНТИ, а 106.- Ашхабад:-ТуркменНИИНТИ, 1985,- 4 с.

3. Кузнецов Н.Г., Оразмамедов 0. Анализ динамики трогания и разгона трактора. - Экспресс-информация ТуркменНШНТИ. Выпуск УЛ.- Ашхабад: ТуркменНИИНТИ, 1985.- 14 с.

4. Оразмамедов 0. Алгоритм расчета трогания-разгона гусеничного трактора с упругими звеньями в сочленениях.- Сборник научных трудов Туркменского сельскохозяйственного института "Повышение эксплуатационной надежности сельскохозяйственных агрегатов при возделывании хлопчатника", том 29, выпуск 4.- Ашхабад: ТСХИ, 1286, с. 118...125.

- 5. Кузнецов К.Г., Оразмамедов 0. Моделирование процесса разгона гусеничного трактора.- Республиканская научная конференция "Современные вопросы механизации сельскохозяйственного' производства", посвященной 70-летию Великой Октябрьской социалистической революции: Тез.докл.- Ашхабад,1987, с.23...24.

6. Оразмамедов 0. Влияние упругих связей в гидронавеске на параметры гусеничного трактора при разгоне.- Сборник научных трудов Туркменского сельскохозяйственного института "Пути повышения надежности и эксплуатационных показателей машин и оборудования для растениеводства в условиях Туркменской ССР", том 30, выпуск 3.- Ашхабад: ТСХИ, IS87, с. 51...55.

7. Оразмамедов 0. Анализ трогания и разгона МТА с механической трансмиссией при работе на пахоте.- Сборник научных трудов Туркменского сельскохозяйственного института "Повышение эффективности эксплуатации и ремонта"хлопковых агрегатов", том ЗГ, выпуск 3.- Ашхабад: ТСХИ, 1988, с.28...34.

8. Оразмамедов 0. Анализ на ЭВМ разгона МТА с механической трансмиссией.- Сборник научных трудов Туркменского сельскохозяйственного института- "Повышение эффективности эксплуатации

и ремонта хлопковых агрегатов", том 31, выпуск 3.- Ашхабад: ТСХИ, IS88, с. 94...96.

9. Оразмамедов 0. Результаты счета на ЭЦВМ разгона машинно-тракторного агрегата с гидромеханической трансмиссией.- Всесоюзное координационное совещание вузовской науки по вопросам использования, надежности-и ремонта машин, электронизации"процессов и технических средств в сельскохозяйственном производстве: Тез.докл.- Ашхабад, IS89, с.35.,.36.