автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Улучшение прямолинейности движения полноприводного МТА путем рационального распределения тягового усилия между движителями трактора и сельхозмашины

ЧЗШБИНСКЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО 3НйМИШ ГОСУДАРСТВЕННЫ?. ЛГРОУНИВЕРСК137

на проэгх ру:;оп;;си

СТАРЦЕВ АНДРЕЯ ВАСИЛЬЕВИЧ

с/к-

ШЧЗЕШ ПЕ2.:ОЛ}52ПКОСИ1 ЩВЕВЯ ПОЯНОПаЯЗОДГОГО НТЛ ПУТЕМ РАЦДОНАШИГО Р/ШВДЗЕНИД ТПГОВСГО УСИШ Д2ШПЕГ05 1РАКГОРА К (ЭДДОЗШ&21

C5.20.GI - Мзхви/зйц;:;; сельскохозяйственного производстве

А В 70 Р Е 5Е р А 7

диссертации на соксканле ученой степени кандидата технячзских неук

ЧЕЛЯБИНСК - 1992

Рвбота выполнена не кзфедре "Тракторы и автомобили" Челябш _ ского ордена Трудового Красного Знамени государственного агроиняеперного университет?.

:йундай руководитель - кр.чдидят технических таук, профессо;

1'ычзв З.К,

О'- 'гцкгльгшо оппоненты - доктор техшгчизких наук, профессор

кг.федры "Посевные к пс-вообрг.бетшы кщяе ¡«шины" ЧГАУ Рехкмсв P.C.

~ квндндг-т технических кзук, заведующий лабораторииЛ Государственных яспитвнйй УралНШ Н№1 .(гЛебаредш Карлов Л.Г,

Ведущее предприятие - НПО "Целине ел ьхозмехя/шз.-цм11

( г.Кустадай )

•Рл

_ч, j

Защита состоится пг, £ _

заседании специализированного совета К 120,46.01 Челябинск! государственного агромиенерного университета по адресу: «54080 г.Челябинск, проспект ил. В И, Ленина, 75, ЧРА7

.С диссертационной ¿»ботоЯ можно ознакомиться s библиотеке д'.низерс.итез'».

. ¡,\$7.(\ре$&рат р.* зоелгн " " г Й!£»шГ! ¡секретарь

cr.feiwas.B8KpciBai5№ro совете j

■глпдидм- технических наук, доцен?"Патрушев A.j

-О'"-" /

ОЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЛЕОЩ

Актуальность темы. Зопнзйзей задачей сельскохозяйственного производства в соыреиенлих условиях »¡зляется обеспечении дальнеП-кого роста производительности труда на всех операциях по возделывании сельскохозяйственных культур при сохранении высокого качества проведения работ. Созданы к получали повсеместное риепро-стргнеттттё Етирокосггезатпге сгрггат::» пр::"од;7".!е в дгяпскет сягерго-насыщенными тракторами. Однако темпы поашснпя мощности двигателей тракторов превосходят темпы повышения производительности составленных на згх базе мспинно-тракторных агрегатов. Причем, чем вьгае онергонасыщенность, тем больше разница в темпах. Зто обусловлено наличием агротехнических, физиологических, тягояо-сцеи-ных и других "барьеров" стоящих на пути реализации возрастающей мощности тракторов. Перспективным направлением повышения производительности МТЛ путем более эффективного использования мощности двигателя является применение полноприводнмх агрегатов, в ко-торих трактор используется не только как тяговое средство, но и как мобильный источник энергий дал привода двинителей всего технологического модуля.

Вместе с тем, изменение кеханических параметров агрегатиру-екых машин, а тагсхз перераспределение тягового усилия с трактора на сельхозкаиину приводит к существенно^ изменен«) динамических и кинематических параметров движения полноприводных ЫТА. Сниге-ние устойчивости прямолинейного "двнаенкя таких агрегатов влечет за собой соответствующее ухудзенпр качественных показателей их работы. В этой связи поиск путей улучшения прямолинейности двияе-ния полноприводных агрегатов является актуальной задачей а научной и пр»ктическок отношении. Проведение исследований б данном напрев-

представляется необходиккл и своевременном.

Целью работы является улучшение прямолинейности дшжения шпрннркосочлекенного.полнсприводного ¿¡ТА путем рсц¡тонального распределения тягового усилит между движителями тракт< ре п сельхозмашины.

Обтек? исследований. Взаимосвязь прямолинейности движения шаршгрноиочлекенного полноприьодного ЫТА с коэффициентом ряспр деления тягового усилия между движителями трактора и агрегатир; емой сельхозмашины с учетом их механических параметров в разли ных условиях оксплуатацпи.

Кяучняя новизна работы заключается в следующем:

- обоснован критерий оценки распределения тягового усилия мекд ведущими осями полноприводного агрегата по условиям "техническ устойчивости" движения;

- разработана математическая»модель движения шарнирносочлененн полноприводного машинно-тракторного агрегата, имеющего перемен нуи технологическую массу, с учетом изменения величин возмущаю щего воздействия и коэффициента распределения тягового усилия между ведущими осями трактора и отрестируемой сельхозмашины;

- получены аналитические зависимости, позволяющие определить д пустимкз значения величины коэффициента распределения тягового усилия между ведущими осями юарнирносочлененного полноприводно МТА с учетом требований агротехники в зависимости от величины возмущающего воздействия, 'переменкой технологической -массы и конструкционных особенностей сельхозмашины.

Пглу?]""-,сг."я ценность работы состоит в том, что проведет исследования позволяют определить параметры привода ходовых кс лес ягреглтируемоП сельхозмашины, в частности коеффщиент распределения тягового усилия, с учетом конструкционных особенное тей и условиП "технической устойчивости" прямолинейного двит'еь

полноирпводного мпшгюю-трпкторного «1 греглтг»." Что' позволг'ь.т обосновать предельную онергонрсвд&кносгь грпгторя г? /»грог/ те с солъхозкотч'иой, снебкенноИ приводом ходов!« колес. 1Ь основе полученных ачврскмоствй могут быть определены кглодшс к;»-, ромстры, неос'ходггые д л я г.п„*отм п эточптгакр ^кш ип.-к с»\;у управления движением полнопрнзоднмх млкпшно-трпкторпых ягрегэтсв.

* .""""Р0""". Дв^трушгарй ГФГЧГ НплНоНринО,ИНОГО КПГггГлпе^вии-

садочного агрегата а состяве тректорп МТЗ-80 и картофелепосадочной кпшинь! КСМ-6-1 испытан в учебно-опытном хозяйстве ЧГАУ, Материалы диссертгцчонкоП работы используются в учебном процессе ия кафедре "Тракторы и автомобили" ЧГЛУ.

Апробация. Основные положения диссертационной работы до-лонены, ибсуидень? и одобрегет я:< ¡{руто-тсхглпюяютх гоа^сраа:!'-ях ЧГАУ ( г.Челябинск, 1020...1992 гг.), на ХХ/Зи научной конференции Свердловского СЛ1 ( г.Свердловск, 1390 г.), на УШ научно-практической конференции НПО рЦелинседьхозмехяннэпцш" ( г.Кустаной, 1992 г.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работа отражено а 8 публикациях.

Объем габоты. Диссертационная работа состоит и я введения, шести глав, выводов и предложений. Она содержит 158 страниц основного тексте, 50 рисунков, 5 таблиц, 126 наименований использованных литературных источников.

ГОДЕРЙАНИЕ РАБОТЫ

Ро введении обоснована актуальность работы, ее научная и практическая значимость. Определена цель исследований и вопра-сн выносимые на защиту. Показана связь проведенных исследований с тематическим планом научных работ ЧГАУ.

В первой главе на основе анализа литературннх источнике)»

установлено, что рост енергонлскпенности тракторов вызвал недоиспользование мощности их двигателей, что привело к снижению темпов прироста производ;ттельности тяговых агрегатов по сравнению с темпами прирост" мощности их двигателей. Пути реализации "избыточной мощности" двигателя трактор« через его ВОН привели к созданию полноприводнкх агрегатов с достаточно большой шири-» ной захвата, что негативно отразилось на прямолинейности их движения. Так, в работах Ксечзвича 1Л.П., Киртбап С.К., Кацнги-на В.В., Кычева В.Н., Любимова АЛ!., Шалягина В.Н., Горина Г.С., Гячева Л.В., Рахимова P.C. и многих других, установлено, что увеличение рабочей ширины захвата машинно-тракторного агрегата сопровождается ростом отклоняющих моментов, обусловленных случайным характером нагрузки на рабочих органах сельхозмашины.

Отмочается также, что передача части ттгового усилил с трактора на а гре га т иру э мую сельхозм.тшицу способствует снижению практической устойчивости прямолинейного движения полноприводных агрегатов. При этом немаловажное значение имеет способ агрегатирования сельхозмашины, особенности ее конструкции, поперечная жесткость шин и другие характеристики агрегата. Вместе с тем, несмотря на достаточно большое количество научно-исследовательских работ,посвященных распределению тягового усилия между ведущими осями полноприводного агрегата, вопросы его рационального распределения в отношении устойчивости прямолинейного движения изучены недостаточно.

В связи с изложенным, поставлены следующие задачи ксследо-j?"Hiiü:

- разработать математическую модель движения шарнирносочленен-ного полноприводнсго МГЛ, позволяющую обосновать ргцкональцую еоя!г<!!Г5* коэффициента распрзделенкя 'тягового усилия меаду дзк-китряпмр тргктор". « сельхоЕкалкьи с «оэкцгк устоЛчивостп. прямо-

Рис. I. Расчетная схема полноприводного «грегатя линейного движения;

- оценить влияние кинематических,сглоигл и .коиптрукциоимх пирометров полнопргаэдного !47А im прямолинейность его движения;

- провести оксперииенталыз'о проверку результатов теоретических исследований, дать экономико-энергетическую оценку использования кяшкшо-тракФорного агрегата с опорно-Ееду^кми колеса--, ми прицепной сельхозмашины.

Зторяя глпвр посвящена вопросам теоретических исследований. устойчивости прямолинейного движения полноприводного UTA, psc-четнпя схем?! которого представлена на рис. I. При разработке математической модели были приняты следующие .допущения:

- рассматриваются малые изменения углов поворота звеньев агрегата относительно принятого поколения равновесия;

все элементу систенк имеют линейные характеристики;

- трлктор' к сельхозмашин* представлены в вида однородных стер-■дной, имеющих эквивалентные длины, соединенных шарниром с одной степенью свободы;

- сила сопротивления im рабочих органах сельхозмашины приведон* к ее центру млсс и представлен« продольной силой сопротивления

Р. и п.* рой сил, образующих раэворячнвввдий ш:;ент ¡i , вуз° . е

8«Н!ИЙ РСйВДегрмей силы сопрот}шявш:я Pr ¡ .

- ыокеьте от рпзкоити сил сопротивления кг*;еми:о колес, расположенных но одной оси, предстоглены суьгмарни'в рпзворгчигпляи'ми MOMtfirrsKt: ссотзвтственно трактора Mpj и сельхоомястины lí ^ i

- двгяенго рассматривается равноксрио«, по ровной гормзопт?льт поверхности.

С учетом принятых долуаениГ,, реакции сносей практически h¡ зависят от скоростей, следонг.*?ельно ург.мнения дшиенкя дгнчой

механической системы могут бтъ получены из уравнения Лагрпгая

/

второго род?) для нзкокеервлтпвной системы:

- (Щ тгka coi¿ - &¿n¿) +m¡к(ртр -f>íwft =

-Pf {Jínp -sin¿)

{mf * ¡r)r>)§+m2k u sin¿ +¿2cm¿) * m¿ k(ps¿np +p2mp)* = P{ ( - CDlfi)

(Ц * mstf) 1+щкк.см (¿~fi)p * /ngkcoó¿ x +

p4. Á ' * m2J±sw¿ y * m2 kk.jinU-fe)p *

- - /¿Asá u-p) i MPi + mC{

* ЩеА)p * Mq coi u-fiZ *

хЩ^тр j -m2 Mi¿in(¿-fi)¿8*№fi-Mú2 MPs.

Выразив Л и у из первых двух. уравнений через Д/ и в тпкже принимая во 'внимание малость значений углов ¿0 и р окончательно получим

У I

Л'^/Л -

>>v Л ni

ХАУ-Í , \

j:v ,<:а

■ lf,v ¿

, ч

^ i 'л9РХ^о > S tАс/А Л»;

i try л /# * *

J / — > *¡ i

К

Рис. 2. Расчетная схем? сельхо^м-гп^гщ нагрупе-м'ой pa?sso-

ОЯЧИРЧГЛВИМ М0!.1-?КТСИ ЯЗЯ ¿ОКОВЛ?. Г-пчп»

(5, * fj^ms ¿/\} + тАк.5 * ^..а) г ¿L¿

щ^Ч) •'

№>*!Пп) J

ríp'MC2-Mp¿

1'сследоеав возуущешое движение'механической систкми Ipí'C. 1) , №ПО.)П..1уя Teopt'r/y j уры«;г, бьЛО Or.l.r.r.f леи'.: #>itt.fc'.ls;,; ¡¡wj.s^t.pi'Cm/Ahoro м-реггтя будет неасшП'ГОтически устойчиво относительно его линии дапченкя только при услории-, что трактор т;е-туп^ет » роя« «сягозого то н* гр;у:с ?,.л.гс.}.* ¡ip.-

•■'У 1 V.-y»-'r i'ftrOrC'UH: VíUV rC'- ¿V.!«ll"r f'j I JVWWVM'T "»UoftIUCi'ú «V- гт.-ло-телгьно нгьсдг.чг.чоЧ chkíwi г.осрдил»-? »кмн^д««»:;**'*.

S íí-.нзи с т«-м, что jpw'-t ^.".¡и-лю-тр^кгорного агрегата iwT.Hr. с'ссмзтргнлть не только как увэд от выданной лилии двтае-kv.h, h.j н клк отклонения сельхозмашин« от лит«)'"'дягчекмя трактира в процессе работы были рассмотрены два предельных случая: дм-

оольхогш^т- пр* ¡кЪыгт постоянного разворрчива:ацпго «о-

Рис. 3. Расчетная схеме сельхозмашины при снятии действия рловорвчивчищего момент« или боковой сюш

>>

момента или боковой силы ( рис. 2. ) и'движение сельхозмашины при снятии действия разворачивающего момента или боковой силы ( рис. 3 ). Предложенные предельные случаи были призваны смоделировать процесс движения сельхозмлаиш, как отклонения от точ! прицепа трактор*, при любом характере возмущующтос воздействий, том числе, и динамических нагрузках.

Движение сельхозмашины при действии постоянной боковой силы или разворачивающего момента < рис. 2 ) может быть описано системой дпЗДороицквяьньгх уравнений

\(тгщ1(рр + р2) - о ^ ^

-- Р0(£ *Ь)д - р (ё-а)р

где § - суммарный угод уьоде ведущей оси сеямсозм&щины; - ткгопоо усилие сельхозмашины.

Принимая «а ышкрнко далоеть угле К4 и р-шет.м получим и&одноро;

ное диЭД^ренцмаяьчое уравнение второго поркдкл с_лс0¥0*ннши

г "Л U*b)i

F *10 ? ' ' < » >

- циклическая частот* суободшлс колебаний сельхозма-

шины, .¡A(i-a)

и - w L

•( 5 )

mg£e

Pjjhd уплннемее ( 4 ) от'отг^телию получил

SPS (i'ô)S .¡, coi,

. f'-JiTW™ ■

Уравнение ( 5 ) описывает свободные колебания сельхозмашины относительно точки прицепа трактора. Одкчко силы сопротивления среды оказывают значительное влияние на процесс движения сельхозмашины. Поэтому уравнение движки .и я сельхозмашины в поперечном направлении с учетом сил сопротивления среда Mу имйет вид

2 Р. (¿'6)1 г М/ р ta --—р- • , в ,

Последовательно проинтегрирован уравнение ( 6 ) било заключено: продолжительность дшпкения сельхозмашины из одного крайнего положения в другое л резита полупериодах, при принятых нами допущениях, остается постоянной, то есть не зависи* от сил сопротивления среды и раанн полупериоду свободных колебаний; сельхозмашина совершает периодические колебания, затухающие по закоцу арифметической прогрессии с разностью, равной Л => ^£ ¿¡j^), за известный промежуток времени переходящие в установившееся движение. При котором сельхозмашина будет отклонена относительно линии движения трактора на некоторый постоянный угол

л

ист Pc(ù-â) ' - -<7i

Очевидно, что величина угла & возрастает с увеличением

г уем

доли тягового усилия реализуемого сельхозмашиной, 'называемой в в дал»>нг-йаем ковффиипеитом распределения тягового усилия-Кpi

ш

к

Рис. 4. Изменение угла отклонения сельхозмашины во времени при снятии действия боковор силы

Кв

Движение сельхозмашины при снятии действия боковой силы или разворачивающего момента описывается системой уравнений

{

(щ +т2) у * щ I (+ - о ?+ (а-1)р

С 8 )

Произведя аналогичные рассуждения, в дополнение к сказанному, можно добавить, что затухающие колебания сельхозмашины будут продолжаться до некоторого I -го наибольшего отклонения ^ , при котором будет выполнено неравенство ( рис. 4 )

/У/ > С 1^1 ,

где с - постоянный коэф$ициент"упругости" : с * Р,( I- а ), то есть абсолютная величина момента от сил трения окажется больше или равной абсолютной величине "упругого" момента.

Те км) образом, предложенная математическая модель двикения

шарнкриосочлсненпого полиоприьодного машняно-тракторнсго ьгуо--гято позволяет оценить качественное к количественной ьл::.т':;:о коз^кциенга распределен;!« тяговохч) усилия Кр кл "техническую устойчивость" его движения.

В этой яе главе рассмотрено влияние «ес?г» рпеполсг*зн;:я точки прицепа трактора л стпбнлкзггора сель::оз.\«яаиш иг. мусору. устойчивость и управляемость агрегата. Произведен теоретический птг'лнз злпянпл блокировки мелколесного •дицфзр^и^галр нп ттргг">-линейность движения трактора и мяпщнно-тракторного агрегата в целом.

В третьей главе приведены цель, программа и методика проведения экспериментальных исследований. Обоснован выбор измерительно-регистрирующей аппаратуры и методов измерений.

Е- качестве физического объекта исследований выбрпн макетный образец полноприводного агрегата в составе трактора тягового класса 14 кН ( М13-80 ) и шестирядной картофелесажалки КСМ-6-1 ( агреготируемой в тяговом режиме с тракторами класса 20...30 кН).

Проведение экспериментальных исследований осуществлялось в три этапа:

г

- первый этап - лабораторные экспериментальные исследования, проведенные с целью уточнения технических характеристик макетного образца картофелесажалки КСМ-б-1 после установки на нее привода ходовых колес;

- второй этап - основные экспериментальные исследования. С целью сокращения числа опытов при сохранении достаточной точности экспериментальные исследования на данном этапе проведены по трехуровневого плану Бокса-Бенкина для трех варьируемых факторов, определенных р результате теоретических исследований: изменение веса сельхозмашины; изменение силы тяги на крюке тракторе цутем варьирования величиной кинематического рассогласования в приводе ходовых колес сельхозмашины; изменение плеча приложения нагрузки,

имитирующей силу сопротивления на рабочих органах сельхозмашины; - трети!! этап - сравнительные (хозяйственные) испытания. Сравнительные испытания проводились в хозяйственных условиях на базе Учебно-опытного хозяйства ЧГЛУ.

Измерительно-регистрирующий комплекс аппаратура, состоящий из двух осциллографов К-12-22, работающих параллельно, десяти-канахьного тензоусилителя "ТСПАЗ-З" , многоканальной измеритель?) регистрирующей аппаратуры ЗМА-ПМ (ИП-170) и электронного счетчика расхода топлива ГС1-179, размещался на тракторе, сходящем з состав исследуемого полнопрнводного агрегата. Погрешность измерительной аппаратуры не превышала 5 %.

Обработка опытных данных осуществлялась методами теории вероятностей и математической статистики с использованием ПЭВМ серии 1Ш РС/Л7.

Б ч'.тпеотой гдапе- произведена проверка адекватности математической модели движения полноприводного агрегата результатам экспериментальных иссладоганкй,

Б результате проведенных экспериментальных исследований было установлено, что движение агрегата, при наличии смы тяги на крэке Трактора и постоянном разворачивающем моменте, приложенном к одному кэ звеньев вгрегата, можно условно разбить на два характерных вггдя двкмвиин: неустановившийся неуправляемы.'! поворот и установившийся «управляемый поворот играгрте ( рке. 5 }. Причем, время неустеу.овившггсся неуправляемого поворота достаточно мм о (при малых углах складывания не преЕлает 0,3...1,0с! что дает право при определении предельно-допустимых значений коэффициента Кр пренебречь данным видом движения к рассматривав двкяенге агрегата только в режиме установившегося неуправляемое поворота. Тогда « 0 ; р = 0 ; -р - Ж -р . В сьясг с отим,1 система дифференциальных уравнений ( 2 ) будет иметь в решении1

,л I

> !

/

' ; . ;

Рис. E. Каменок^- yvr.r. сгл.ч,П1лзан:1Я агрегат.г в ппсгтгсее неуправляемого поворота: I - неустяноснвпиПся неуправляемы* попорот; II - установившуюся нз-упргзляемг,'! поворот

flf

•.л. _

!ра - Д'сл

Р i fhlrfkLLj

< 1 3(fiii*m?) /

i 9 )

pjnij

где Ilpa - суммаргай разворачивающий мзмент; Мра<= Up т Ыр? Ир^, да исследуемого ггрег»та - lip ; WCft ~ су^/ярний помет- сопротивления noisoco-ry агрегата:

!'cis~ 4:1 + '''с2 ' исследуемого пожноприкадного »гр*г»тг! ( pi;c. 7 ):

н

-0,02770 -с 0,6456 Мг

ся ----- ------ р

Величина 1>.ч1гус:' «юупра»лжмогс поворота -¿грагахо яр.» »юм мокет бить определена у. г г.

А

о пея

i ¡.0 )

ГД"! Ьп"п - пер^мднччя "Irs? :

/jri-п ~ \/Jri- * + '"'-у- ;

\р - суммзргай угол увода шин колес агрегата; для после-

У.

ряд

2 4 6 8 Мр.кШ Рис. б. Зависимость суммарного угла увода шин колес

исследуемого агрегата от величины разворачивающего момента

М .

"са»

кНм

2 4 6 8 Ыр, кНм Рис. 7. Зависимость суммарного момента сопротивления повороту исследуемого агрегата от величины разворачивающего момента

дуемого <?грегйтя ( рис. С );

Ф = 0,000996 6,004115 . ^ у

В результате проверки адекватности математической модели результатом окелгриментальных исследований установлено, что в

изводит исследуемый процесс с< учетом его сложности. Сравнен;:*:

гипотеза об адекватности математической модели движения полко-призодного агрегате не отвергается, уравнение ( 9 ) статистически значимо описывает результаты экспериментальных исследований.

В пятой■главе представлены результаты оксперименталько-теоретических исследований движения шарнирносочлсненного полноприводного агрегата переменной технологической кассы.

Установлено, что рациональное распределений тягового усилия мекду ведущими осями полноприводного агрегата является действенным и, в известной мере, достаточным способом улучшения прямолинейности его движении.

По результатам эксперт, 1ентально-теоретическнх исследований разработана номограмма для определения допустимого коэффициента распределения тягового усилия мегсду движителями шарнирносочле-ненного полноприводного агрегате с учетом требований агротехники и соблюдении условий "технической устойчивости" движения1рис.8). Отмечено, что изменение технологической массы сельхозмашины,в границах факторного пространства, вызывает соответствующее изменение радиуса неуправляемого поворота агрегата на 2,Б 5?, поэтому зависимость ( 9 ) для практических расчетов мояет быть записана. в виде

пределах факторного пространства среднее рас::о;гдстг иссдчдоемда!» чо прспивгет 14,04 Г>, что вполне корре'

»

( II 5

где.- КскоэЭДкци^нт-пропорцкогтальгае'ги:' = I - ( А+р )>

длп после,:|у-:,.оге ггрегг.та 1С = 0,1544 . Вместе с • то:.:, уи;л;ьал:н«и тсхнологнческой кг-ее;; впнчое расходом посадочного т-^кг-ха^ дргаоАкт « ухудайщю ек сягэво-ецежпис поч'*загс,чс:1. Яофчеякчк згтпт^лгхкгл з.пзг.С] • роо^зд'.сижв Ир о г ьйльчкны кинематического рясеокисозэ к:-я и. ялся пгч!1.хоэк'~<ч»гг' ¡г."-:-?

1 - Кр = -2,912 + 0,179 и-,, + 3,444 Кк - 0,161 Ку , ( 12 )

где - вес ргреттрул'.оП сельхозмашины, кН ;

К у - коэффициент кинематического -рассогласования се-

% 1

,пущими мостами ?ра!тсрл к сельхозмашины: К у = У и/

где \1 ^ и Ум - теоретические скорости двниен/я трактор' я сельхозмашгнн соотвогстзйнно. Лнахиз показывает, сеяьхсжгедил начинает работать и уягэ-

вои ¡хгиме при 1,10___1,17 ; при 55,61 кН ) и при

Ку= 1,12. .Л, и. (при 0М= К,23 кН ) С см. рис. 9 ).

Предельно допустили; М1:1;:а:?льн*я величина продольной сос-тдвлякгцей тягового усилия трук'порр не долина быть меньше се срсднсквадратического отклонения

где 0(дисперсия продольной состввлявдяй тягового усилия на кряке трактора, которая независимо от изменения ¡¡-•С!* сеяьгоаггаэткм и ве.тичиш разиорачх-за.-ссим-о момента дйя исследуемого агрегата мож&т быть определена 0 ^1, -б,166 -1- 8,о79 К у „ у.Н''*. ,Пр». изменении величины коэффициент* кинематического рассогласо-гласозання в пределах факторного пространств,' от 0,94 до 1,10 рост величин« 0(?т) составил

2,0В к'.г.

Изменение ус-гаиовяшегоея угла отклонения а трестируемой сн^бжанко-й приводом ходозых колес, от линии дви--

- го -

. к" Р™* О

Рис. 9. Зависимость коэффициента распределения тягового усилия от коэффициент« кинематического рассогласования между ведущими мостами трактора и л/агаииы и веса сельгсовыашзши

;г.сипя трактора работающего в упрпздлсмом режиме в зависимости от епличикы коэффициенте распределения тягового усмия, ьозму-ыги^сго воздействия и компановки сальхоэмасшньт шкет быть описано ЕЫреиениам, полуденным на ссноье зависимости ( 7 ):

V - К?§ Р уса~

/-К

I

[ ¡4 )

:\цз ^ - !.-ог>ф^;щланг, учитыьещкй место расположения рабочих оргашв по отношению к осп ведущих ходовых колес:

----- Л^-l-^-^ndJ)------------

где U - го1-рд:п;лтя топки nj>:vrcscH»i сиги Р., , при ,ус;::>-г.и:;, V'i'O нглохо роордп:»?т сосждов? с томней грк-лс-окнч стал F^ ( см. рис. 2, 3 ) . ирнмс'мпгльно к з ■коо^';'" ■

/,£ posno Kt - 0,50 , величина доиусткмсго устпновктаегоея угг~ с7к.-сл~1:::л С,С5£С рлд.

Скорость ьпзвращения сельхозмгыкны ц работоспособное состояние после енлтря действия боковой силы или рвпворрчивлЫ'Я'о момент? определяется частотой ее поперечных колебаний. Установлено, что по "стечении ухе первого полупериода величина изменения угла отклонения сельхозмашины, при дзижентии агрегата в управляемом режкм», остлйтоя в пределах о'цибги измерений. Осэтг.му, время возвращения сельхозмгшикы в работоспособное состояние можно принять г.чечнм половине периста ее поперечных колебаний.

Чаиболее интенсивное -увеличение частоты поперечных колебаний машины наблю^/ется при росте силы сопротивления рабочих органов от 0 до 4...5 кН. Увеличение технологической массы сельхозмашины на 3000 кг приводит к уменьшению частоты ее поперечных колебаний в среднем на 26 %, независимо от величины сита сопротивления рабочих органов.

Анализ показал, что функция СО-/ (Ь) имеет перегиб. Оптимальное значение величины 2. ( см. pre. 2, 3 }, соответствующее максимально возможной для сложившихся условий скорости возвращения сельхозма'.икчы з работоспособное состояние, ¡.'.отлет быть определено ^ддft ~ & • Применительно к картофелесажалке KCM-6-I. величина I. - 2,65 м , с оптимальное значение ^¡¡¡¡щ~ 2.10 м, поэтому изменение частоты поперечных колебаний составляет всего около 2,2 % . : >

Шестая гяавя содерикт оценку экономико-энергетической о*-

фгктивнсстп от внедрения результатов проведенных исследований. Р,-спеты проведены для агрегмя в составе трактора МТЗ-БО и картофелесажалки КСМ-5, снабженной приводом ходовдх колес, в сравнении с суцестзущнми картофелепосадочными агрегатами. Схкдее-ыое сокращение энергетических затрат, при замене картофелепосадочного агрегата с кертофелесааалкой КСЫ-4 - предлагаем»! полно-прпводныА? «грггатом, составит около 4000 ЦЦж на один агрегат в год, при его годовой наработке - 90 га. Поддеркение р'ационадьног распределения тягового усилия меаду двкнитслкми трактора и сель-хозмашинн,удовлетворяющего условиям "технической устойчивости" движения,позволит дополнительно сни01гть удельйыи энергозатраты тсхналопгческого процесса'ня 270...ЗООВДгку^ в сравнении с оти.м эг.с агрегатом, ргботс&цем при рационально значениях Кр = 0,34...0,49,принятых по критерию максимальной потенциальной производительности, при условии, что сила сопротивления на рабочих органах сельхозмашшы не превышает 4...5 к!1.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

I. Н? "техническую устойчивость" прямолинейного движения шярнир-носочленекного полноприводного машинно-тракторного агрегата наиболее существенное влияние оказывают его механические параметры, наличие специальных стабилизирующих устройств,' о такие распределение тягового усилия мег-сду его ведущим:! мостами. Увеличение доли тягового усилия, реализуемого егрегатируемой сельхозмашиной, сопровождается ухудшением прямолинейности движения агрегата.

'2. Нарушения требований агротехники по критерию допустимого отклонения стыковых междурядий нугно рассматривать как отклонения сельхоэцашшы от заданного направления движения в результате неуправляемого поворот? агрегата, я такде как угловые отклонения с*льхо;'л,атаиы от линии движения трактора, работающего в управля-

»

емон режиме.

3. Для oiyaimr движения гаарнирносочзгзнениого поиноприпопиого ЮТ> по условиям "технической устойчивости" в качестве критерия предложено использование мексим*льно допустимого значения КОЗ^'ЦН-ента распределения тягового усилия, представляющего' саб^Я отно-кзение тягового усилия реализуемого оельхозм^ииой к силе сопре-тивления ее рабочих органов Ко = ^ .

Л. Разработана игтгият.чес^я модель движения шарнирнопояж-н«?!«- • ного полноприводного машинно-тракторного агрегата. В отлития, от существуших моделей, она .позволяет обосновать допуст!-му» величину коэффициента распределения тягового усилия Кр с учетом требований агротехники в аависжости от изменения технологической массы сельхозмашины, кинематических параметров привода ее ходовых колес и величины р^зворачи^а-чаиго момента, приложенного к одному или сбоим звеньям полноприводного агрегата. Математкчес-т'-и модель является универсальной и позволяет на стадиг проектирования оценить влияние конструкционных параметров агрегата на прямолинейность его движения.

5. Траектории установившегося движения шарнирносочлененного агрегата, при действии на него постоянного-разворачивающего момента, иогут быть описаны уравнением окружности. Влияние изменения технологической массы сельхозмашины не рад^с неуправляемого поворота arperaTi незначительно - ке превышает % .

6. Установившийся угол отклонения ссльхоом*шииы при работе трактор,- в управляемом режиме прямопропорщкшаяен величинам приложенного разворачиванпего момента, и коэффициента распределена* тягового усилия Кр , урвксит от места расположения ее рабочих органов.

7. Установлено, что величина циклической частоты л периода попе-речтяс ;годсбен::й сельхозмаяяш относительно точки пргчелг тргч- .

определяется величиной сглы сопротивления на рабочих огг.-»

н^х, местом йх расположения, массой машины и расстоянием от точки прицепа до вертикальной поперечной плоскости проходящей через се центр масс. Силы сопротивления среды, при м.*лкх отклонениях ссль-}Г0знлш1«Г;1, не оказывают'большого влияния на изменение частоты ее поперечных колебаний, однако их периодичность в чистом штде отсутствует .

Б. Экспериментально определено, что предельно допустимая ыпнималь пая ведчрпни продольной состгв-якхцей тяголого усилия па кряке тра тора, с учетом ее вероятностно-статистических характеристик, для' полнопрпводгого агрегата в состаче трактора МТЗ-Ш и картофелеса-ка.лки КСУ-б не должна быть меньше £,7...2,3 кН в зависимости от величины косффициеита кинематического рассогласования.

9. Внедрение полнопркводкого картофелепосадочного агрегат? в составе трактор? ЫТЗ-СО и картофелесажалки КС1.1—С, ввз^меи тягового агрегата, в составе трактора М13-80 и картофелепосадочной машины КС",1-4, позволяет получить увеличение производительности на 25... ...30 при сокращении удельных энергозатрат на 40...50 ЦДяуг?1. Общее сиввение энергетически: затрат при годовой наработке агрегата равной 90 г? составит около 4000 ВДж на один лгрегат в год.

10. Поддержание рациональных значений коэффициенте распределения тягового усилия Кр на уровне удовлетворяющем условкям"техннчес-кой устойчивости" прямолинейного движения, взамен рациональных значений этого коэффициента,обоснованных по критерию максимальной потенциальной производительности ( Кр- 0,34...0,49 ), при силе сопротивления рабочих органов картофелесажалки КСЫ-б равной Рс~ 4 кН позволит дополнительно сократить удельные" энергозатраты технологического процесса ка 270...300 №уг?

Основное содержание диссертационной работы опубликовано: I., Коровин В.Л., Старцев Л.В. Некоторое- пути улучшения тягово-

сцелнмх показателей тракторов типа "Беларусь" // Псвотекня использования моцностх двигателя сельсксхсзяйстзеютзго трактора: Сб.паутт.тр. / ЧЖЭСХ. - Челябинск, 1990. - С. 43...47

2. ]цл»в» Ь.Н... Старцев A.B. Лятокчтлгескгя бюкгрогк- уекколас -iioro дкффере.гцяРАа. // ¡0221 научная .леои^гревдтя, поемвцмкк.я 50-летп:з 1:;хг;путг ( 28.,,30 ноябре 1590 г,). локдадоя. 0а!сультет механизации / Свердловский СХИ. - Свардлог-ок, IC9C, --С. 41...42 ' '

3. Кокарев А.ЗЗ., Старцев Л.В., Ким С.Л. Картофелепосадочный ■ агрегат с приводом опоряо-ведувдах колес сажалки // J-'нформ. листок ],'= 525-90. - Челябинск, ЦНТИ, 1920. - 2 с.

4. Старцеп А.З., Самойлов S.A. Кинематика неуправляемого поворота машинно-тракторного -грегатл // Погияение эффективности работы сельскохозяйственных тракторов и их двигателей: Сб.науч. тр. / ЧГАУ. - Челябинск, 1991. - з печати.

13. Шлчев В.Н., Старцев Л.З., Самойлов ¡O.A. Аналитическое' исследование устоЯчиаости трактора МТЗ-80 // Повышение эффмстнэмостк работы сельскохозяйственных тракторов и их двигателей: Сб.науч. тр. / ЧГ/У. - Челябинск, IS9I. - в .печати.

G. Старцев A.B. Устойчивость движения полиоприводпэго агрегата з состазе трактора ЖЗ-80 и картофелепосадочной мапжкы ¡\Cm-6-I // Проблемы механизации сельскохозяйственного производства Северного Казахстана з современных условиях. Тезисы докладов УИ научно-практической конференции ( 15,..16 апреля 1992 г.). / НПО "Цехинсельхозмеханизец'кя". - Куст а пай, 1992. - С. 62.. .03 7. Леванидой З.В., Стпрцад А.З. Кссдедогаипе услогкн устойчивости дзгагения полпопркэодного агрегата в составе трактора MT3-Ö0 и кертс^елесгяелкк KCM-G-I // Совершенствование экспяуатациопкчх качеств сельскохозяйственных тракторов: Сб.науч.тр. / ЧГДУ. -- Челябинск, 1002. - в печати.. -.

8. Старцеи Л.В. Исследование поперечных колебаний картофелепосадочной машины КСЫ-6-1, снабженной приводом ходовых колес относительно точки прицепа // Совершенствование эксплуатационных качеств сельскохозяйственных тракторов: «Сб.науч.тр. / ЧГАУ. -- Челябинск, 19Э2. - в печати.

г

Подписано /.' пеуо/ли г{ 12.92. Формат 60* 90, фб ! Тираж ЮО э,"3 во/еаз л/6 У ГАУ.