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

Рис. 21. К анализу процесса буксования

Г а р м о н и ч е с к о е в о з м у щ а ю щ е е т я г о - в о е во з- дей'С твие. Рассмотренные выше примеры буксования колес­ ного ходового аппарата характерны для случаев единичного тя­ гового возмущения. Однако работа сельскохозяйственного трак­ тора протекает в условиях постоянно действующих ■тяговых возмущений. В -соответствии с теорией приближенных .вычисле­ ний, а также по результатам исследований ряда авторов про­ цесс изменения момента сопротивления на ведущей оси колесной машины может быть описан аналитической зависимостью вида

Me(t) = Мср + £ yM cSlnmit,

где б,-— степень неравномерности момента -сопротивления, яв­ ляющаяся показателем амплитуды колебаний момента сопротивления;

со, — частота -колебаний момента сопротивления. Основными параметрами гармонически изменяющегося тяго­

вого сопротивления, приближенно -соответствующего случаям реальной нагрузки, являются амплитуда и частота колебаний.. Мерой нагрузочного уровня трактора при нагружении указан­ ного вида может служить среднее значение момента сопротивле­

ния Мср .

Выяснение зависимости буксования колесного ходового аппа­ рата -от параметров возмущающего воздействия гармонического типа представляет значительный интерес, так как позволяет изу­ чить некоторые закономерности, характерные для работы трак­ тора в реальных условиях нагружения.

109-

изменяющегося момента сопротивления, показало, что буксова­ ние колесного ходового аппарата теоретически не зависит от ча­ стоты колебаний ведущего момента трактора.

б) З а в и с и м о с т ь б у к с о в а н и я от в е л и ч и н ы на­ г р у з о ч н о г о у р о в н я т р а к т о р а . Для определения буксо­ вания трактора при работе с различными нагрузочными уровня­ ми определялось значение коэффициента щ в зависимости от величины Мер (меры нагрузочного уровня). При этом амплиту­

да колебаний момента сопротивления принималась постоянной, равной 200 кГм.

Результаты интегрирования кривых буксования, проведенно­ гоописанным выше способом, представлены на графике рис. 2 1 , 6 . Из графика видно, что с увеличением степени насруженности трактора буксование ведущих органов заметно возрастает, но темп увеличения буксования не остается постоянным. Максимум

■скорости возрастания буксования, определяемой величиной — , dt

соответствует нагрузочному уровню порядка 1100— 1200 кГм.

. При дальнейшем увеличении нагрузки темн роста коэффициен­ та ре несколько снижается. Количественные значения коэффи­ циента pis, полученные в результате обработки данных интегри­

410

Представленные данные показывают, что при работе тракто­ ра с неустанавившейся тяговой нагрузкой решающее влияние на

•буксование ведущего аппарата оказывает амплитуда колебаний момента сопротивления или степень его неравномерности. Ука­ занное влияние резко прогрессирует с увеличением нагрузочного уровня.

Так, работа трактора в нагрузочном уровне 1500 кг и ампли­ туде колебаний 2 0 0 кг (данные близкие к реальным измене­ ниям тягового усилия колесного трактора на основных сельско­ хозяйственных операциях) приводит к возрастанию буксования трактора в сравнении со стабильной нагрузкой на 3,5—4,5%. Возрастание амплитуды колебаний до 300 кг повышает буксова­ ние на 9,5— 10,5%. .

Полученные зависимости позволяют оценить буксование ве­ дущего аппарата колесного типа с учетом амплитудно-частот­ ных характеристик трактора. Вследогвие динамических качеств системы при подаче на вход возмущающего тягового сигнала переменной частоты амплитуда колебаний ведущего момента трактора не остается постоянной. Изменения амплитуды ведуще­ го момента в данных условиях нагружения определяются выра­ жениями (91) и (92) и графиками на рис. 12. Вследствие изме­ нения амплитуды колебаний ведущего момента при переменной частоте тягового возмущающего сигнала буксование трактора также изменяется. Графически указанная зависимость представ­ лена на рис. 2 2 . •

Графики буксования построены для нагружения трактора нармоническим возмущающим тяговым воздействием с входной

111

1 ) наносится кривая изменения ведущего момента в иссле­ дуемом интервале времени;

2 ) определяется среднее значение ведущего момента на том же участке;

3)строятся кривые буксования в функции времени;

4)значение коэффициента ps определяется отношением пло­ щадей, ограниченных кривыми буксования при неустановившейся нагрузке, к площади, отсекаемой над осью времени прямой буксования, соответствующей среднему значению ведущего мо­ мента на участке исследования.

Для случая нагружения, принятого в рассматриваемой диа­ грамме, значение коэффициента рз соответствует отношению

__ Sabcdefo

— —--------- •

^abi ci о

Исследование графических построений при определении ха­ рактеристик буксования позволяет предварительно оценить бук­ сование движителя при неустановившейся нагрузке по имею­ щимся кривым изменения ведущего момента. В качестве при­ мера рассмотрено буксование трактора при работе на пахоте стерни из-под озимой пшеницы (рис. 24). Буксование трак­ тора, определенное по среднему значению ведущего момента, Зср =24,1% . Та же величина, вычисленная по указанной выше

методике с учетом неравномерности нагрузки, составила 28,6%.

113

Г л а в а т р е т ь я

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

§1. Задачи экспериментального исследования

Всоответствии с общей задачей исследования эксперимен­ тальная часть работы проводилась с целью проверки на прак­

тике правомерности принятых гипотез и допущений, правильно­ сти теоретических выводов, зависимостей и положений. Кроме того, предусматривалось получить необходимые сведения о па­ раметрах динамической системы исследуемого объекта, а также пополнить имеющийся в технической литературе фактический материал обособенностях работы колесного трактора в усло­ виях неустанови/вшейся нагрузки.

Выполнение задачи экспериментального исследования преду­ сматривало следующий план конкретных мероприятий.

1. Записать переходные процессы для движущего момента в приводе .ведущего звена трактора, мгновенные значения бук­ сования движителя и поступательной скорости машины, сопро­ вождающие одноактный наброс момента сопротивления в усло­ виях эксперимента. По полученным результатам необходимо бы­ ло оценить правильность соответствующих теоретических вы­ водов.

2.Определить показатели буксования трактора в зависимо­ сти от частоты и амплитуды колебаний гармонической состав­ ляющей момента сопротивления.

3.Получить экспериментальные амплитудно-частотные харак­

теристики трактора.

4. Произвести сравнительные тяговые испытания трактора при динамометрировании с рабочими машинами, различными по степени неравномерности создаваемого ими момента сопро­ тивления.

5. Экспериментально определить параметры динамической системы трактора.

115

Для выполнения указанных мероприятий потребовалось про­ вести три вида опытов:

1 ) лабораторно-полевые, 'связанные с определением переход­ ных процессов в приводе трактора;

2 ) полевые испытания для оценки влияния переменного ха­ рактера момента сопротивления на тягово-эксплуатационные по­ казатели работы колесной машины;

3) вспомогательные лабораторные опыты для определения -необходимых для расчетов параметров динамической системы трактора.

Решение задач экспериментального исследования потребова­ ло проектирования, изготовления и подбора определенного комп­ лекса оборудования и приборов. Средства экспериментирования, предназначенные для проведения лабораторно-полевых опытов,

480 часов.

При подготовке трактора к опытам было проведено техниче­ ское обследование и регулировка основных его узлов и агрега­ тов. Перечень выполненных при этом операций соответствовал техническому уходу № 2 :

С целью определения основных мощностных и экономических показателей двигателя были дважды проведены стендовые испы­ тания: первый раз при проведении лабораторно-полевых опытов (до начала испытаний) и второй раз после окончания полевых опытов. Определение мощностных и экономических показателей двигателя производилось посредством снятия его регуляторной характеристики с помощью электрического динамометра (мак­ симальная мощность— 140 л. с., 850— 1800 об/мин).

Из ' м е р и т е л ь н а я а п п а р а т у р а . В последние годы наи­ большее распространение среди других способов замера неэлектрических величин получил способ, Основанный на применении компактной электронной аппаратуры, удобной в обслуживании, обладающей высокой стабильностью и точностью регистрируе­ мых величин. Она обеспечивает наилучшие показатели при син­ хронности замеров 'Значительного количества величин, сохраняет действительные условия работы испытуемых звеньев, а также не дает искажений, обусловленных резонансными явлениями. Все это побудило нас применять для экспериментальных, работ элек­ тронную аппаратуру.

116

Как известно, основным принципом работы электронной из­ мерительной аппаратуры является преобразование неэлектриче­ ской измеряемой величины в электрический сигнал, усиление его и регистрация тем или иным фиксирующим, органом '[105]. Сле­ довательно, первичными электрическими устройствами, преобра­ зующими измеряемую неэлектрическую величину в электриче­ ский сигнал, являются различные датчики: емкостные,' индук­ тивные активного сопротивления, гидравлические, пьезоэлектри­ ческие, реохордные и т. д. Однако в большинстве случаев впол­ не справедливо отдается предпочтение датчикам индуктивного или активного сопротивления. Измерительная аппаратура, смон­ тированная на основе датчиков активного сопротивления, тре­ бует однако более сложного монтажа электрической сети. Вме­ сте с тем применение индуктивной аппаратуры значительно упрощает его, а также дает ряд других преимуществ:

1.Благодаря высокой чувствительности и большой мощности сигнала, опасность наводок от внешних электрических полей на датчики и соединительные провода исчезающе мала. Поэтому экранирование их необязательно даже при длине проводов бо­ лее 1 0 0 м.

2.Индуктивными датчиками можно проводить как динами­ ческие, так и статические исследования с частотой до 200—300 периодов в секунду.

3.Монтаж индуктивного датчика по дифференциальной схе­ ме делает характеристику датчика прямолинейной, а сами датчи­ ки нечувствительными к температурным колебаниям.

4.При установке индуктивных датчиков на вращающихся деталях соединение их с регистрирующей аппаратурой произво­

дится с помощью токосъемников. Неизменные при этом колеба­ ния сопротивления в соединении дают незначительные колеба­ ния выходной величины, так как мостовая схема более чувстви­ тельна к изменению индуктивного, а не активного сопротив­ ления.

5. Хотя изготовлять индуктивный датчик сложнее, чем какиелибо другие типы датчиков (например проволочный), однако изготовленные однажды они пригодны для многократного ис­ пользования.

6 . Каждый датчик может быть протарирован, снята его ча­ стотная и другие характеристики.

Условия проведения испытаний, а также состояние тензометрируемых 1эвеньев позволили в нашем случае для тензометриче­ ских замеров применять тензометрическую установку с индук­ тивными датчиками. Принципиальная схема работы такого дат­ чика представлена на рис. 25.'

117

аппаратуры трактора, требующие неодинакового напряжения, получали питание путем последовательного включения различ­ ного количества секций аккумуляторов.

Вся перечисленная выше аппаратура располагалась непосред­ ственно на исследуемом объекте. Как показала практика, такое расположение агрегатов измерительной аппаратуры значительно облегчает работу оператора и ускоряет процесс экспериментиро­ вания.

В качестве основного метода тарировки датчиков была при­ нята тарировка непосредственно на тензометрическом звене. Пе­

118