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

ред началом тарировкй датчйк уедайавлйвался в рабочее поло­ жение. В дальнейшем звено последовательно загружалось и раз­ гружалось, а величина деформации отмечалась на ленте осцил­ лографа. Анализ полученных при этом тарировочных графиков показал, что индуктивная тензометрическая аппаратура работает стабильно на протяжении длительного времени. При этом мак­ симальная погрешность в оценке амплитуды деформаций не превышала 2 %.

И з м е р и т е л ь н ы е п р и б о р ы и п р и с п о с о б л е н и я . В соответствии с задачами экспериментального исследования в комплекс работ по проведению лабораторно-полевых опытов вхо­ дило измерение и запись значений движущего момента на веду­ щей оси трактора, величины тягового усилия, мгновенных зна­ чений буксования трактора, поступательной скорости трактора.

Указанные выше величины являются основными. Кроме того, для характеристики протекания кривых основных процессов из­ мерялись и записывались вспомогательные величины:

1 ) перемещения рейки топливного насоса;

2 ) угловой скорости ведущих колес.

Все перечисленные величины, как основные, так и вспомога­ тельные, измерялись и записывались синхронно в единой шкале времени.

Решение задачи экспериментального исследования потребо­ вало проектирования, подбора и создания соответствующего комплекса оборудования, приспособлений и приборов.

1. Измерение и запись величины крутящих моментов на ве дущих колесах трактора производилось с помощью специального динамометра. Для этого серийные соединительные цапфы веду­ щих колес трактора заменялись подшипниковым узлом 1 (.рис. 26), обеспечивающим свободное без заеданий вращение колес на ведущей оси. Передача движущего усилия на колесо, осуществлялась посредством звена 2 , жестко закрепленного на ведущей оси. Для обеспечения постоянства передаваемого уси­ лия звено воздействовало на упор 3 колеса через тензометриче­ скую вставку 4, состоящую из стержня и впрессованных в его торцы шариков. На боковой грани звена укреплялся индуктив­ ный датчик 5 для фиксации изгибных деформаций звена. Элек­ трические сигналы,'создаваемые датчиком, передавались на чув­ ствительный элемент осциллографа с помощью ртутного амаль­ гамированного токосъемника 8 типа ЦМИС.

Тарировка динамографов производилась непосредственно на тракторе в рабочем положении. Для этого на ободе колеса укреплялся рычаг, на конце которого подвешивались грузы. При этом второе колесо, а также вал муфты жестко фиксировались.

119

дущего колеса и приводимого звена. Данное перемещение мо­ жет быть измерено и записано с помощью кругового реохордного датчика.

Указанный принцип использован в конструкции устройства для измерения мгновенного значения буксования.

Цилиндрическое зубчатое колесо тележки 6 приводится во вращение ведущим колесом тележки и вращается со скоростью, равной угловой скорости ведущего колеса при отсутствии буксо­ вания. На оси одного из ведущих колес расположен датчик отно­ сительного перемещения, состоящий из двух подвижных частей. Цилиндрическая-часть датчика связана с осью колеса трактора. Внутренняя ось датчика, вращающаяся в двух шариковых под­ шипниках с помощью телескопического карданного вала 7 свя­ зана с цилиндрическим зубчатым колесом. Перемещение подвиж­ ных частей относительно друг друга вызывает соответствующее перемещение подвижных частей укрепленного в них реохордного датчика. С помощью двух токосъемников и системы проводников перемещения движка реохорда, преобразованные в электриче­ ский сигнал, передаются на чувствительный элемент осциллогра­ фа и фиксируются на ленту.

Расчет передаточного числа от ведущего колеса к зубчатому колесу тележки может быть произведен следующим образом. При отсутствии буксования очевидно следующее кинематическое соотношение:

vTp—<»кгк,

где vTp — поступательная скорость трактора;

(Оь — угловая скорость вращения ведущего колеса;

rk — радиус колеса.

Скорость тележки равна скорости трактора:

У т №в гв — УТр>

где со „ — угловая скорость ведущего колеса тележки; гв— радиус ведущего колеса тележки.

Отсюда

Для обеспечения минемэтического соответствия во вращении подвижных частей датчика, при отсутствии буксования,

CD, = C0K

где o)i— угловая скорость зубчатого колеса.

Следовательно, передаточное число в приводе зубчатого колеса

■При появлении кинематического несоответствия в движении поступательных и вращающихся масс трактора и, следователь­ но, при перемещении движка реохорда на осциллограмме обо­ значается наклонная линия. О величине буксования в данный момент времени можно судить по углу наклона этой линии.

Очевидно, что удовлетворительная работа датчика буксова­ ния возможна в том случае, если при холостом ходе агрегата на бетонной дорожке (буксование колес практически отсутствует) подвижные части датчика буксования вращаются' синхронно и не имеют относительного перемещения. Изготовить передачу с передаточным числом в приводе тележки, обеспечивающую со­ блюдение указанных выше условий, практически невозможно. Более точная настройка датчика буксования производилась пу­ тем изменения радиуса ведущих колес трактора (снижалось или повышалось давление в шинах).

Полная синхронность во вращении различных подвижных ча­ стей датчика при отсутствии кинематического несоответствия достигалась при давлении в шинах, равном 1,2— 1,3 кг!см2, и пе­ редаточном числе от ведущего колеса тележки к зубчатому ко­ лесу,, равном 6 (число зубьев зубчатой пары— 180 и 30).

Реохордный датчик перемещения подключался по схеме по­ тенциометра. Питание осуществлялось источником постоянного тока напряжением 6 в. Для фиксации электрических сигналов осциллографом использовался гальванометр.

Тарировка датчика буксования осуществлялась при относи­ тельном перемещении подвижных частей датчика друг относи­ тельно друга с раличными угловыми скоростями и одновремен­ ной записи на осциллограмму показаний реохорда. При этом одна из частей датчика оставалась неподвижной, другая приво­ дилась во вращательное движение с помощью редуктора. В ка­ честве привода редуктора использовался электромотор постоян­ ного тока марки БС-6 . Изменение угловой скорости выходного вала редуктора производилось путем изменения величины под­ водимого к электродвигателю тока.

При относительном вращении подвижных частей датчика бук­ сования с различными значениями угловых скоростей на оецил-

122

лограмме наносятся, наклонные линии. При этом относительную угловую скорость характеризует угол наклона наносимой линиц к оси времени. Тарировочный. график .представляет собою луче­ вую диаграмму, построенную в координатах угла поворота по­ движных частей и времени. Каждый луч такой диаграммы соот­ ветствует вполне определенному значению относительной угло­ вой скорости. Для построения диаграммы было принято семь диапазонов угловых скоростей.

Как известно, относительное буксование движителя трактора, согласно ГОСТу 7057—54,

V T

При наличии кинематического несоответствия между посту­ пательно и вращательно движущимися частями трактора датчик буксования наносит на осциллограмме лучи, характеризующие разность (vT— vp ). Чтение кривой, записанной датчиком, зна­ чительно облегчается, если лучевая диаграмма будет вычерчена с пересчетом непосредственно на буксование. В этом случае каждый луч лучевой диаграммы будет обозначать непосред­ ственно буксование для каждой из исследуемых передач трактора.

Чтение кривой буксования на осциллограмме производится следующим образом. При необходимости определения величины буксования в любой момент времени t необходимо из точки на оси времени, соответствующей искомому значению, восстановить перпендикуляр к этой осп до встречи с кривой буксования. В ука­ занной точке встречи необходимо провести касательную к кри: вой буксования. Замерив угол, составленный касательной с осью времени, найти соответствующее ему значение разности угловых скоростей на лучевой диаграмме. Для определения величины буксования найденное значение а необходимо умножить на мас­ штаб р,5 , имеющий определенное значение для каждой передачи:

3. Запись мгновенных значений поступательной скор оста трактора осуществлялась с помощью тележки, движущейся по рельсовому пути и жестко связанной с трактором. Вес тележкп 12,5 кг. Тележка представляла собою сваренную из труб кон­ струкцию (см. рис. 26) с четырьмя алюминиевыми колесами (одно из которых являлось контрольным), катящимися но рель­ совому пути. Тележка соединялась с трактором с помощью жест­ кой тяги. В качестве характеристики поступательной скорости трактора принималась угловая скорость контрольного колеса те-. лежки. Это колесо во избежание пробуксовывания прижималось

к рельсу подпружиненным катком. С помощью генератора с по­ стоянными магнитами марки НУ вЗ 16, валик которого приво­ дится во вращение контрольным колесом, угловая скорость пре­ образовывается в электрический сигнал, пропорциональный ве­ личине угловой скорости. Сглаживание пульсаций электрическо­ го ^сигнала осуществлялось с помощью конденсатора емкостью 350 мкф. Уменьшенный до необходимого значения с помощью последовательно включаемого :в сеть сопротивления сигнал по­ давался на чувствительный элемент осциллографа. Для записи поступательной скорости использовался гальванометр (макси­ мально допустимый ток— 1,5 мА, чувствительность—320 мм/мам, сопротивление — 48 ом).

Тарировка показаний измерительной тележки производилась путем перемещения ее по рельсовому пути с различными скоро­ стями движения и одновременной фиксации на осциллографе отклонений чувствительного элемента. Для этого трактор дви­ гался вдоль рельсового пути, перемещая измерительную тележ­ ку. .Показания тахогенератора записывались на пленку осцилло­ графа. Среднее значение скорости трактора исчислялось путем замера пройденного отрезка пути и времени на переход, заме­ ренного секундомером. Среднее значение кривой линейной' ско­ рости на осциллограмме определялось планиметрированием. Для построения тарировочного графика использовалось пятьдиапа­ зонов скорости трактора. Повторность опытов на каждом из диа­ пазонов принималась трехкратной.

Проведенная тарировка показала, что тарировочный график представляет собою практически линейную зависимость переме­ щения чувствительного элемента гальванометра от скорости дви­ жения трактора. Суммарная погрешность в определении указан­ ной зависимости складывалась из относительных погрешностей

124

времени (с помощью секундомера), необходимого на совершение определенного количества оборотов. Среднее значение показа­ ний чувствительного элемента осциллографа находилось посред­ ством планиметрирования осциллограмм. Повторность опыта — трехкратная на каждом из пяти диапазонов угловых скоростей. Полученные указанным образом данные позволили построить тарировочный график. Относительная погрешность измерений при этом составила 3,6%.

Р е л ь с о в ы й путь. Движение измерительной тележки осу­ ществлялось по рельсовому пути, представляющему собою два ряда труб, соединенных перемычками и укрепленных в грунте. Дорога состояла из восьми секций (по 9,6 м каждая). Рельсо­ вая дорога располагалась параллельно линии движения тракто­ ра на расстоянии 1,5 м от него. Отклонение рельсового пути от прямолинейного направления в вертикальной плоскости не пре­ вышало + 1,5 см, в горизонтальной — +2,5 см.

З а г р у з о ч н о е у с т р о й с т в о . В качестве загрузочного устройства для создания импульсов тягового усилия трактора МТЗ-5ЛС использовался другой трактор такой же марки, кото­ рый создавал несоответствие между скоростями. Несоответствие достигалось включением у .загрузочного трактора передачи сту­ пенью ниже, чем у испытуемого. Импульс тягового усилия созда­ вался резким включением муфты сцепления после достижения трактором необходимой скорости движения.

Испытуемый трактор соединялся с загрузочным при помощи жесткой тяги, в которую последовательно включался электроди­ намометр. Для сохранения реальных условий нагружения на загрузочном тракторе было смонтировано прицепное устройство, которое создавало определенное направление линии тяги.

Лабораторно-полевые опыты проводились на п о л и г о н е , обеспечивающем принятые для испытаний два различных поч­ венных фона:

1.Поле, подготовленное под посев. Перед проведением опы­ тов поверхность поля культивировалась и укатывалась легкими катками для обеспечения стабильности показаний опытов.

2.Бетонная дорожка. В качестве твердого покрытия исполь­ зовался участок бетонированной дороги. Перед проведением опытов производилась разметка поверхности дороги для обеспе­ чения прямолинейного движения трактора. По боковой кромке дороги располагалась рельсовая дорога.

Кроме основных задач в процессе таких испытаний предпо­ лагалось 'выяснить влияние на характер исследуемых переход­ ных процессов типа почвенного фона, передаточного числа транс­

миссии трактора и параметров нагрузочного режима.

126

Так, для испытаний были подобраны два различных по ха­ рактеру почвенных фона: бетонная дорожка и поле, подго­ товленное под посев. Тип почвы — предкавказский карбонатный чернозем. Место испытаний — учебный полигон Азово-Черномор­ ского института механизации сельского хозяйства. Поле, подго­ товленное под посев, за 3—4 Дня перед проведением опытов культивировалось и прикатывалось легкими катками. Характе­ ристика принятого для испытаний почвенного фона была следу­ ющей: влажность по горизонтали: 0 — 1 0 см— 14%, 1 0 — 2 0 см —

15,3%, 20—25 см— 17% и среднняя — 15,4%; плотность по го­ ризонтали: 0—5 см — 0,5 кг[см2, 5— 10 см—-7 кг!см2, 10— 15 см—■ 14 кг/см2, 15—20 см— 16,5 /сг/см2, 20—25 см — 20 кг!см2 и сред­ няя— 11 кг/'см2. Влажность и плотность фона определялась по

Для исследования влияния передаточного числа трансмиссии трактора на характер исследуемых переходных процессов испы­ тания проводились на двух передачах трактора: III и VII.

В процессе испытаний изменялись также величина скачка тягового усилия и темп его нарастания. Это позволило устано­ вить зависимость переходных процессов от параметров нагрузоч­ ного режима.

§ 2. Условия проведения лабораторно-полевых опытов

Давление в шинах испытуемого трактора поддерживалось по­ стоянным и равнялось 1,2—4,3 ат для задних колесш 1,5— 1,6 аг для передних.

Во всех случаях эксперимента трактор работал без дополни­ тельных грузов и воды в баллонах. Вес по осям распределялся следующим образом: на переднюю ось— 1033 кг, на заднюю —

2 2 2 0 кг.

Так как показания приборов при работесэлектронной аппа­ ратурой существенно зависят от стабильности напряжения пи­ тающих элементов, каждый раз перед проведением испытаний осуществлялась подзарядка аккумуляторных батарей. Для обес­ печения стабильности показаний различных приборов перед про­ ведением испытаний и по окончании опытов производилась тари­ ровка основных приборов: датчиков крутящих моментов, датчи­ ков тягового усилия.

127

В опытах скорость перемотки осциллограмм устанавливалась в. зависимости от задач опыта 250 и 16 см/сек.

Длина гона при испытаниях соответствовала длине рельсовой дороги и равнялась 75,2 м. Данного пути обычно оказывалось достаточно для трехкратной записи переходных процессов.

Особое внимание в подготовке участка к проведению опытов' уделялось разметке участка. Степень точности показаний изме­ рительной тележки существенно зависит от ‘Параллельности дви­ жения трактора и тележки. Поэтому при движении на бетонной дорожке вдоль следа правого направляющего колеса наносилась светлая прямая, хорошо видимая водителем. Кроме того, теле­ скопические подвижные части карданного вала, соединяющего ведущее колесо трактора с тележкой, имели предупредительную окраску, видимую водителем.

Как показали испытания, отклонения тракторов от прямоли­

грешностям в показаниях измерительной тележки в 0,3%.

При проведении испытаний на ноле, подготовленном под по­ сев, движение трактора осуществлялось вдоль натянутого шнура.

После подготовки испытательного агрегата, состоящего из испытуемого и загрузочного тракторов, в стационарных условиях (зарядка аккумуляторов, тарировка датчиков и приборов, на­ стройка) агрегат направлялся на полигон. Там в течение 30—■ 40 мин осуществлялись прогрев и дополнительная настройка. За­ тем производился первый проход агрегата, в течение которого осуществлялась полная проверка работы всех агрегатов и из!мерительных приборов. Только после этого агрегат устанавливался е исходное положение.

После завершения процесса разгона агрегата и установления равномерного движения по сигналу оператора производилось резкое включение муфты сцепления загрузочного трактора. За 1 — 2 сек до указанного сигнала включалась лента осциллографа. Запись исследуемых величин длилась 3—5 сек (это время необ­ ходимо для окончания всех переходных процессов). ,

По окончании очередного рабочего прохода все операции по установке и проведению эксперимента повторялись.

Запись переходных процессов в каждом из принятых к иссле­ дованию режимов производилась с девятикратной повторностью, что исключает влияние случайных факторов и тем самым повы­ шает точность эксперимента.

В проведении лабораторно-полевых опытов участвовало 3 че­ ловека (оператор и два водителя). Обязанности их следующие.

Водители испытуемого и загрузочного тракторов обеспечи­

128