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

реходного процесса. значение ведущего момента трактора, а

М12макс — максимальное значение ведущего момента.

3.При воздействии гармонических тяговых возмущений ко­ эффициент динамичности ц характеризует степень увеличения амплитуды колебаний ведущего момента в сравнении со стати­

ческим нагружением при ю = 0 и выражается зависимостью

макс ( 100)

М]2 const

Анализ кривых переходных процессов, рассмотренных в на­ стоящей главе, с учетом принятых критериев позволяет отметить следующее.

Мг н о в е н н ы й с к а ч о к т я г о в о г о у с и л и я . Переход­ ный процесс для ведущего момента трактора в рассматриваемом случае нагружения описывается выражениями (78) и (80). Гра­ фики функции представлены на рис. 1 1 .

Первый член указанных выражений, равный единице, пред­ ставляет собою значение .ведущего момента, действующего в приводе мобильной колесной машины при статическом приложе­ нии единичного момента сопротивления. Другие члены, образую­ щие выражения для переходных функций, имеют динамическую, инерциальную природу и представляют собой динамические со­ ставляющие ведущего момента. Апериодические составляющие переходного процесса не оказывают существенного влияния на характер его [протекания вследствие значительной скорости зату­ хания (0,01—0,1 сек) и малых амплитуд. Таким образом, пере­ ходный процесс, описывающий изменение.во времени ведущего момента трактора при единичном тяговом возмущении рассмат­ риваемого типа, представляет собою экспоненциально затухаю­ щий колебательный процесс.

Следует отметить, что нагружение трактора тяговым возму­ щением рассматриваемого типа сопровождается наибольшими значениями динамических составляющих ведущего момента. Ве­ личина максимальных относительных отклонений ведущего мо­

Приведенные данные показывают, что при нагружении трак­ тора '.мгновенным скачком крюковой нагрузки пиковые значения ведущего момента в 1,41— 1,67 раз превышают величину подан­ ного входного тягового возмущения.

З а м е д л е н н о е н а р а с т а н и е м о м е н т а с о п р о т и в ­ ления. Графики переходных процессов описываются выраже­

I

99

ниями (89) и (92) (см. рис. 11). При 'нагружении трактора мо­ ментом сопротивления указанного типа структура выражений для переходных процессов аналогична описанным выше. В пе­

ветствует переходной (функции.

Для анализа зависимости характера переходных процессов от различных факторов исследовалось нагружение трактора на различных передачах и с различными скоростями нарастания нагрузки.

При Т = 0,25 сек на VII передаче трактора

ам = 0,42, рм = 1,42.

Для скорости нагружения при Т = 0,5 сек

°м — 0 ,2 1 , рм = 0 ,2 1 .

Показатели динамичности процесса, характеризующие нагру­ жение трактора на III передаче:

Т = 0,25 сек; ом = 0,26; рм = 1,26;

Т = 0,50се/с; ам = 0,18; рм = 1,18.

Как показывают полученные данные, на характер переходных процессов существенно влияют параметры привода. Величины приведенных инерционных масс трактора и жесткостей элемен­ тов трансмиссии на различных передачах зависят от передаточ­ ного числа трансмиссии. Данными обстоятельствами объясняется значительное различие в показателях динамичности процессов при работе на различных передачах трактора.

Проведенное исследование динамических режимов в приводе колесного трактора описывает случай наброса тяговой нагрузки, хотя в реальных условиях нагружения случаи наброса нагрузки и ее последующее -снятие равновероятны. В основу выбора функ­ ции нагружения такого рода были положены следующие -сооб­ ражения.

1. При постановке линейной задачи, справедливой для при­ водов -с малым зазором, динамический переходный процесс -сбро­ са нагрузки описывается теми же дифференциальными уравне­

100

ниями, что и рассмотренный выше процесс нагружения. Разли­ чие заключается лишь в выборе начальных условий задачи. Сле­ довательно, полученные уравнения переходных процессов, спра­ ведливые для случаев наброса тяговой нагрузки, могут быть использованы и для описания разгружения системы.

2. Анализ выражений (78), (80), (89) показывает, что при набросе тяговой нагрузки значения ведущего момента не меняют знака при любом t. Данное обстоятельство подтверждает право­ мерность линейной постановки задачи, авязанной с наличием за­ зоров в реальном приводе, так как при таком характере нагру­ жения зазоры в приводе не раскрываются.

3. С точки зрения нагружения привода и ведущего аппарата трактора режим наброса нагрузки является более напряженным. При оценке буксования ходового аппарата трактора случай та­ кого нагружения представляет значительный интерес, так как вызывает резкое возрастание динамических составляющих веду­ щего момента трактора.

Т я г о в о е в о з м у щ а ю е е в о з д е й с т в и е г а р м о н и ­ ч е с к о г о типа. При подаче на вход линейной динамической системы возмущающего сигнала гармонического типа выходные параметры системы также изменяются по гармоническому за­ кону [4].

Колебательный характер переходных процессов в приводе определяет структуру частотных характеристик трактора, с по­ мощью которых можно оценить значения амплитуды колебаний ведущего момента. Выражения (82) и (84), а также графики на рис. 42 представляют амплитудно-частотные характеристики трактора на принятых к исследованию III и VII передачах. Ана­ лиз указанных характеристик обнаруживает наличие резонанс­ ных режимов ведущего момента в области частот, близких к 12,6 padlcex на VII и 6 рад/сек на III передачах. Работа трак­ тора в гармонически изменяющемся тяговом режиме с частота­ ми, близкими и равными резонанасным, приводит к резкому увеличению относительной амплитуды колебаний. Значения ко­ эффициента динамичности на VII и III передачах при этом со­ ставили соответственно 2,8 и 1,3.

Значительный интерес представляет сравнение полученных выводов со статистическими характеристиками момента сопро­ тивления, представленными выше.

Частота колебаний момента соп,ротивления,‘равная4 рад/сек, является преобладающей при работе трактора на культивации на VI и VII передачах трактора. На пахоте наиболее вероятны частоты от 0 до 8 padJceK.

Следовательно, вероятность возникновения резонансных воз­

мущающих частот в реальных случаях нагружения сельскохо­ зяйственного трактора достаточно велика. Все это может вызы­ вать значительные динамические пики ведущего момента трак­ тора.

§ 4. Буксование колесного движителя при неустановившейся тяговой нагрузке

Как указывалось выше, формирование поступательного дви­ жения тяговой самоходной машины при переменном нагружении определяется характером динамического (силового) взаимодей­ ствия ведущего звена с элементами опорной среды. В предыду­ щем разделе произведен анализ динамических усилий, действу­ ющих в приводе ведущего звена трактора при реализации дви­ жущего усилия в условиях неустановившейся нагрузки.

В качестве характеристик, связывающих динамические уси­ лия в приводе и параметры поступательного движения трактора, могут быть использованы ,кривые буксования движителя, полу­ чаемые на тяговых испытаниях. Указанные характеристики пред­ ставляют собой интегральную оценку элементарных проскальзы­ ваний активных элементов шины относительно опорной поверх­ ности и выражаются зависимостью 8 = f(PKp).

Тяговые испытания трактора проводятся при достаточно ста­ бильных значениях тягового усилия, создаваемого специальными загрузочными устройствами. Поэтому кривые буксования, полу­ чаемые в результате таких испытаний, с определенным допуще­ нием характеризуют статическую зависимость буксования дви­ жителя от величины действующего движущего усилия.

Учитывая стабильность процесса нагружения, рассматривае­ мые кривые, записываемые в .функции Ркр, можно представить в функции движущего момента Мвед , более приемлемой для на­ шего случая. Пересчет кривых осуществляется с помощью из­

Гк — радиус качения ведущих колес.

В качестве исходных данных для получения статических ха­ рактеристик буксования движителя использовались результаты государственных испытаний трактора МТЗ-5ЛС (рис. 16, 17), проведенных' в Северо-Кавказской МИС (г. Зерноград Ростов­ ской области).

102

Определение эмпирического уравнения кривых буксования, произведенное методом наименьших квадратов [16], показало*

что характеризуемая ими зависимость достаточно точно аппрок­ симируется уравнением

На рис. 18 представлены .фактическая кривая буксования I, снятая при испытаниях на парах и стерне, и кривая 2 , построен­ ная с использованием уравнения (102), Сравнение кривых пока'

зывает, что в интервале движущего момента от 216 до 1220 кГм различия в значениях буксования не превышают 4%.

Для определения динамических процессов буксования движи­ теля при переменных значениях движущего момента трактора необходимо ввести в уравнение ( 1 0 2 ) закон изменения ведущего момента трактора в функции времени, соответствующий задан-

данных тяговых возмущающих воздействиях введем коэффици­ ент относительного изменения буксования щ. Значения коэффи­ циента показывают во сколько раз буксование трактора, рабо­ тающего с неустановившейся нагрузкой, превышает соответству­ ющий показатель при стабильном нагружении, равном среднему значению переменного в определенном интервале времени или пути. В качестве величины, определяющей значения коэффици­

грузке;

бconst (1 ) — то же при стабильной нагрузке, равной среднему значению неустановившейся;

ti, \.2 — границы исследуемого интервала времени.

В графической интерпретации значения коэффициента щ представляют собою отношения площадей, описываемых кривой буксования 6 = f(t) в координатах б и t над осью времени при переменном и стабильном способах нагружения.

Используя принятый критерий, рассмотрим буксование колес­

105

ного ходового аппарата при различных принятых к рассмотрэнию типах тягового возмущающего воздействия.

Мг н о в е н н ы й с к а ч о к м о м е н т а с о п р о т и в л е н и я . Значения ведущего момента трактора в функции времени при нагружении моментом сопротивления рассматриваемого типа описываются переходной функцией (78) (VII передача тракто­ ра). Следовательно, динамический процесс буксования колесного ходового аппарата при единичном скачке момента сопротивле­ ния описывается функцией

з.аы о-8 Мвед [1 + 0,92e-2-»‘ cos(12,93t + 1,52)!,(105)

где Мвед — значение ведущего момента, соответствующее вели­ чине поданного скачка момента сопротивления.

Величина коэффициента щ в интервале времени от 0 до t, соответствующая рассматриваемому случаю нагружения, опре­ деляется выражением

t

0,95е3 -2 0 ' 10~ 3 «вед dt

о

Интегралы, входящие в выражение (106), не описываются элементарными функциями, поэтому вычислительные операции, связанные с определением числовых значений коэффициента ц§, здесь и -далее производились с помощью цифровой электронновычислительной машины «Проминь-IM».

Показатели буксования трактора при различных' величинах наброса момента сопротивления, полученные в результате ин­ тегрирования кривых буксования, представлены в табл. 1 .

Примечание . Время переходного процесса во всех случаях, рав­ но 1,5 сек .

106

иллюстрирующего характер поступательного движения при замедленном наброее тяговой нагрузки, рассмотрим нагружение

сматриваемого случая нагружения изображается функциями (94) и (97). Использование принятых критериев динамичности процесса буксования и интегрирование кривых способом, анало­ гичнымвышеописанному, позволили получить следующие дан­

Примечание . Время переходного процесса во всех случаях рав­ но 1,5 сек .

107

Полученные результаты по­ казывают, что при набросетя­ говой нагрузки 'Со скоростью нарастания Т = 0,25 сек бук­ сование колесного движителя за период переходного процес­ са возрастает на 25—30%-Пи­ ковые' значения буксования, достигающие значительных ве­ личин, соответствуют во вре­ мени 'максимальным динами­ ческим составляющим ведуще­ го момента и вызываются ими. Значения экстремальных пик

момента сопротивления значения ведущего момента, соответст­ вующие зоне значительного буксования, вызывают резкое возра­ стание последнего. При этом верояность выхода максимальных пик буксования за пределы, реализуемые колесным ходовым аппаратом по условиям сцепления, достаточно велика.

При сбросе момента сопротивления на ту же величину ди­ намические составляющие ведущего момента соответствуют ли­ нейной части кривой буксования трактора. Поэтому значения буксования и скольжения, возникающие вследствие колебаний ведущего момента, при суммировании почти исключают друг друга. При этом заметного изменения суммарного буксования на рассматриваемом участке переходного процесса не проис­ ходит.

108