книги из ГПНТБ / Коптев, В. В. Вопросы динамики сложных сельскохозяйственных агрегатов

Поправка. На стр. 83 текст после формулы (II.176) следует читать: Коэффициенты А ( и Б( определяются в зависимости от расположения арматуры в растянутой зоне поперечного сечения: при расположении арматуры по рис. 11.10, а — по формулам (11.157) и (11.158); при расположении по рис. П.10, б — по фор­ мулам (11.157) и (11.159); при расположении по рис. II.11 — по формулам (11.160) и (11.161).

Зак. 731

СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ

АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКИЙ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

В. В. Коптев

ВОПРОСЫ ДИНАМИКИ

СЛОЖНЫХ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

АГРЕГАТОВ

Издательство Ростовского университета

1974

УДК 531.3:631.3

Печатается по решению Ученого совета Азово-Черноморского института механизации сельского хозяйства

Ответственный редактор канд. техн. наук Е. М. П ир ож ен ко

В. В. К оп тев . Вопросы динамики сложных сельскохозяй­ ственных агрегатов. Издательство Ростовского университета, 1974,

184 стр.

В работе рассматриваются вопросы формирования поступательного движения тракторного агрегата. С новых позиций рассматривается сцепление колесных движителей с учетом режимов работы и движения на базе теории случайного поля коэффициентов сцепления. Рассмотре­ ны вопросы динамического сцепления, связанные с процессами в транс­ миссии -при неустановившихся нагрузках. .Построена механика ан­ самбля тел, составляющих сложный тракторный агрегат, позволяющая решать задачи формирования воздействий на тягач от носимых тел агрегата за счет их относительных движений.

Книга рассчитана на научных работников, инженеров-конструкто- ров сложных сельскохозяйственных машин, аспирантов и студентов старших курсов институтов механизации сельского хозяйства.

Гос п бличная

ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА j

© ИЗДАТЕЛЬСТВО РОСТОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА, 1974г.

В В Е Д Е Н И Е

Важнейшая задача девятой пятилетки — обеспечение значи­ тельного подъема материального и культурного уровня жизни народа. Эта задача должна решаться на основе высоких темпов развития всех отраслей производства, научно-технического про­ гресса и роста производительности труда.

В докладе на XXIV съезде КПСС Л. И. Брежнев, говоря о сельском хозяйстве, отмечал, что мы «должны в новой пятилет­ ке сделать большой шаг (вперед в создании такой материальной и технической б-азы сельского хозяйства, которая поможет в бу­ дущем полностью решить проблемы сельскохозяйственного про­ изводства и преобразования села, уменьшить зависимость земле­ делия от стихийных сил природы» *.

Дальнейшее совершенствование материальной и технической базы сельского хозяйства потребует создания принципиально но­ вых орудий труда и технологических процессов. Так, например, система машин для сельскохозяйственного производства на 1971— 1,97(5 гг. предусматривает разработку и внедрение в про­ изводство 1045 наименований .новых машин, оборудования, при­ способлений-. Это приведет к качественному и количественному скачку ряда основных отраслей сельскохозяйственного производ­

15 км/час. Они должны обеспечить повышение .производительно­ сти тракторных агрегатов с колесными тракторами в среднем

1 «Материалы XXIV съезда КПСС». М., Политиздат, 1971, стр. 47—48.,

3

на 20%. Для эффективного использования таких тракторов не­ обходимо агрегатировать их со скоростными, широкозахватными и многорядными машинами-орудиями.

Приводимые в данной работе исследования и их результаты относятся к общей динамике таких агрегатов.

Тракторным агрегатом будем называть динамическую систе­ му, предназначенную для выполнения одной или нескольких сельскохозяйственных операций в заданных условиях за опреде­ ленное время. Элементом агрегата будем называть часть дина­ мической системы, выполняющей определенные функции при ра­ боте агрегата.

Под общей динамикой агрегата будем понимать динамику комплекса: двигатель тягача, корпус, трансмиссия, ведущие ко­ леса (гусеничный движитель), прицепные или навесные маши­ ны-орудия.

Основные трудности в изучении общей динамики таких агре­ гатов связаны со спецификой и многообразием условий работы элементов комплекса, с наличием оператора в системе управ­ ления.

Все элементы комплекса образуют единую энергетическую систему, взаимодействующую с внешней средой. Следует отме­ тить, что такие комплексы-системы обладают многими новыми свойствами, не выявляющимися у отдельных элементов.

К настоящему времени работ по исследованию динамики ком­ плексов практически нет. Однако работ по исследованию дина­ мики некоторых элементов комплексов (например плугов) до­ статочно много, но они отроятся обычно так, что нельзя сделать каких-либо определенных выводов о их влиянии на 'поведение остальных элементов системы.

Одной из основных проблем общей динамики тракторных агрегатов является исследование переходных режимов в элемен­ тах комплексов и в комплексах в целом.

Теоретические и экспериментальные исследования переход­ ных режимов, по-видимому, целесообразно производить .по сле­ дующей схеме (рис. 1).

Использование в практике результатов таких исследований позволит:

а) повысить производительность агрегатов, способность дер­ жать заданное направление движения, равномерность высева

■и др.;

б) снизить число аварий, установить ряд новых требований для промышленности, выпускающей те или иные элементы ком­ плекса; ‘ -

4

Рис. 1. Общая схема исследований

5

в) получить необходимые данные для создания надежных автоматизированных и автоматических систем вождения трак­ торов и тракторных агрегатов;

г) определить дополнительные динамические нагрузки, воз­ никающие на переходных режимах в элементах комплекса, что в свою очередь приведет к повышению ресурса и надежности элементов;

д) создать наиболее рациональные конструкции трансмиссий

соптимальной металлоемкостью.

Внастоящее время отсутствуют достаточно надежные мето­ ды расчета переходных режимов двигателей, почти не изучены переходные процессы в трансмиссиях тракторов, совсем не изу­ чены переходные процессы в движителях и рабочих органах

элементов комплекса, а также самих элементов и комплексов в целом.

Исследование переходных режимов может 'выполняться из­ вестными методами теории автоматического регулирования ли­ нейных систем с широким использованием ЭВМ. В этих иссле­ дованиях может иметь место изоморфизм разнородных элементов комплекса, что в некотором смысле облегчит исследования. По­ лученные таким путем аналитические результаты нуждаются в обязательной экспериментальной проверке. Постановка экспери­ ментов такого рода в настоящее время связана с некоторыми трудностями.

Распространенные измерительные и регистрирующие приборы и устройства не позволяют получать экспериментально многие важные характеристики режимов работы элементов комплекса (мгновенные значения и переходные процессы по угловой скоро­ сти ведущих колес, динамическому радиусу качения, переходные процессы по сцеплению и др.). Последнее вынуждает получать такие характеристики либо косвенным путем, либо с помощью специально сконструированной и не всегда хорошо изготовлен­ ной аппаратуры.

Для получения сравнимых результатов исследования всех основных схем, агрегатов должны проводиться в соответствую­ щих, специально выбранных и достаточно обоснованных «стан­ дартных» условиях. Выбор и обоснование таких условий являет­ ся специальной задачей. Необходимо учитывать переменную мас­ су элементов комплекса и рассматривать динамику комплексов с элементами только постоянной, только переменной массы и комбинированные комплексы с элементами постоянной и пере­ менной массы. Для этого следует предварительно эксперимен­ тально определить возможные законы изменения масс элементов комплекса.

6

Нами проводились исследования динамики колесного тягача классической схемы.

На рис. 2 приведена блок-схема динамических связей между элементами тягача, который сам может рассматриваться как энергетический комплекс.

Рис. 2. Блок-схема динамических связей между элементами тягача

Выполненные и выполняемые работы по двигателю доставля­ ют сведения об изменении индикаторных, мощностных и эконо­ мических показателей двигателя, работающего !в режиме неуставовившейся нагрузки. Так, например, установлено, что двига­ тель со свободным впуском в неустановившемся нагрузочном ре­

7

жиме снижает мощность до 14%, двигатель газотурбинным над­ дувом— более чем на 20%.

Однако сведений, полученных в результате таких исследова­ ний, недостаточно для оценки тягово-динамических свойств трак­ тора в целом. В самом деле, в процессе формирования поступа­ тельного движения тягача кроме двигателя участвует значитель­ ное количество элементов (инерционные массы трансмиссии, упругие элементы: валопроводы, сцепки, прицепные и навес­ ные машины), существенным образом влияющие на характер его продольного движения. Неучет динамического поведения этих элементов не позволяет полностью решить задачу.

Наметившаяся в последние годы тенденция к повышению рабочих скоростей агрегатов сопряжена с одновременным ро­ стом неравномерности нагрузки. Это обстоятельство обосновы­ вает актуальность выбранного направления исследований. Неустановившийся режим нагрузок существенно влияет не только, «а показатели работы двигателя, но и на тягово-динамические качества трактора.

На последние основное влияние оказывают:

а) эффективность реализации сцепных свойств основания; б) характер тяговой нагрузки.

Как известно, характеристикой сцепных свойств является ко­ эффициент сцепления, который определяется на одном из поч­ венных фонов и принимается неизменным для одинаковых фонов в разные годы в разных местах страны1. Между тем, этот коэф­ фициент имеет статистическую природу и эффективность его. реализации связана с параметрами машины, с характером ее режимов работы и движения.

Формирование характера тяговой нагрузки представляет со­ бой сложный процесс, связанный, во-первых, с процессами вза­ имодействия рабочих органов буксируемых машин с внешней средой и, во-вторых, с динамикой движений этих машин и их воздействием на тягач.

Проведенный анализ состояния вопросов, связанных с рас­ сматриваемой задачей, показал, что существует настоятельная необходимость в теоретическом и экспериментальном исследова­ нии комплекса (вопросов, касающихся динамических явлений в процессе формирования поступательного движения колесной са­ моходной машины.

Из сказанного вытекают главные задачи исследований:

а) наметить основные теоретические и экспериментальные методы статистического подхода в оценке коэффициента сцепле­ ния и прогнозирования его эффективной ‘реализации;

б) теоретически и экспериментально выяснить вопрос о влия­

8