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

сить коррективы в комплектование агрегатов, в выбор наиболее эффективных, с точки зрения производительности, режимов ра­ боты и движения. Кратковременные нарушения поступательного движения имеют место при боковом скольжении ведущих колес. Это потребовало изучения вопроса о боковом уводе со скольже­ нием в упругопластической модели.

Одним из факторов, нарушающих поступательное'движение тягача в некоторых схемах агрегатов с прицепами, имеющими массу, соизмеримую с массой тягача, являются динамические воздействия на тягач прицепов, которые существенно изменяют его продольную и боковую динамику, нарушая взаимодействие ведущего аппарата с основанием в этих направлениях. В работе сформулирована и решена в самом общем виде задача о дина­ мическом воздействии на главное тело (тягач) прицепных тел.

Исследование механики динамического взаимодействия веду­

процессов в трансмиссии, сцепления и динамического радиуса ведущих колес при установившейся тяговой нагрузке. Результа­ ты аналитических ,и экспериментальных исследований имеют приемлемую корреляцию, что послужило основанием для ряда выводов и практических рекомендаций.

Результаты обработки экспериментальных данных но опреде­ лению характеристик случайного поля ци (функции распределе­ ния, спектральные плотности) предназначались для проверки допущений, принятых при его описании.

1.Можно считать установленным, что распределение значе­ ний цн подчиняется нормальному закону (справедливо допуще­ ние о нормальности случайного поля рп).

2.Стационарность и однородность поля значений ци, по-ви­ димому, практически может быть принята для большинства слу­ чаев.

3.Характер изменения спектральной плотности ри (t) позво­

ляет предположить, что эта функция во многих случаях имеет относительно широкий спектр.

4. Методика эксперимента по определению значений р и тре­ бует доработки и поиска в направлении меньшей дискретизации процесса получения значений.

5. Анализ явлений, связанных с увеличением суммарного буксования движителя при наличии колебаний движущего мо­ мента от среднего и описанных аналитически, показал, что в ос­ нове явления лежит фактор нелинейности статической кривой буксования. Вследствие этого равные и противоположные по знаку отклонения движущего момента от среднего вызывают не­

169

равноценные изменения буксования движителя. Причем увели­ чение движущего усилия вызывает больший прирост буксования, нежели равное ему уменьшение нагрузки — уменьшение буксо­ вания.

Накопление отдельных приращений буксования при любых колебаниях движущего усилия от среднего вызывает увеличение буксования на участке гона в сравнении с аналогичным показателем при стабильном нагружении, равном среднему значению переменного.

6. Степень увеличения буксования в рассматриваемых слу­ чаях нагружения зависит в основном от амплитуды колебаний движущего момента от среднего (или степени неравномерности нагрузки), а также от величины нагрузочного уровня трактора. В основе указанной зависимости также заложен фактор нели­ нейности статической кривой буксования движителя, так как увеличение амплитуды колебаний движущего момента или на­ грузочного уровня трактора сопровождается выходом значений движущего усилия в зону значительной нелинейности.

7. Работа трактора в резонансных областях частот гармони­ ческой составляющей момента сопротивления сопровождается значительным увеличением буксования. Сущность явления со­ стоит в увеличении амплитуды колебаний движущего момента

врассматриваемом случае нагружения.

8.Существенное увеличение суммарного буксования на участ­ ке гона произойдет при периодическом нагружении трактора. Данное обстоятельство объясняется значительным увеличением буксования в переходном процессе при набросах нагрузки и от­ сутствием условий для компенсации этого приращения при рав­ ном сбросе нагрузки.

9.Стабилизация тягового усилия при работе трактора в ря­ довых условиях эксплуатации, равно как и- уменьшение динами­ ческих усилий в приводе ведущего звена, является существен­ ным резервом повышения производительности тяговых самоход­ ных машин колесного типа.

10.Динамические переходные процессы в приводе, связанные

сизменением движущего момента трактора и сопровождающие единичную смену его нагрузочного уровня, имеют колебатель­ ную природу.

11.Буксование движителя колесного типа в период переход­ ного процесса характеризуется наличием отдельных импульсов.

Величина импульса составляет 60—80% скорости нарастания

ивеличины скачка момента сопротивления.

12.Буксование ведущего органа в переходном процессе имеет динамическую природу, так как максимальные значения

170

-буксования во времени соответствуют максимальным динамиче­ ским составляющим движущего момента трактора.

13. Вследствие увеличения суммарного буксования ходового -аппарата трактора поступательная скорость трактора за время переходного процесса снижается в 1,1 — 1,3 раза.

14. Как показали экспериментальные амплитудно-частотные характеристики трактора, области частот гармонической состав­ ляющей момента сопротивления, близкие к 6 рад/сек на III и к 12 рад/сек на VII передачах трактора, являются резонансными ■и вызывают резкое увеличение амплитуды колебаний движущего момента трактора.

15.Работа трактора с гармонически изменяющимся момен­ том сопротивления резонансной частоты сопровождается значи­ тельным увеличением буксования.

16.Частота гармонической составляющей момента сопротив­

ления порядка 17 рад/сек независимо от типа почвенного фона и передачи трактора вызывает резонанс в вертикальных колеба­ ниях остова трактора на упругих элементах пневматиков. Рабо­ та трактора в указанной зоне частот изменения момента сопро­ тивления приводит к увеличению буксования в 2—-3 раза по сравнению с буксованием в стабильных условиях нагружения того же уровня.

17.Сравнительные тяговые испытания трактора с различны­ ми по характеру создаваемого сельскохозяйственными машина­ ми тягового сопротивления показали, что работа с такими ма­ шинами вызывает различное буксование движителя при одина­ ковом нагрузочном уровне. Причем машины, обеспечивающие более стабильное изменение момента сопротивления, вызывают меньшее буксование движителя при прочих равных условиях.

18.Результаты экспериментального исследования достаточ­ но точно согласуются с аналитическими выводами, что указы­ вает на правомерность принятых в работе гипотез и допущений, применимость основных положений методики аналитического

исследования.

19. Полученные в самом общем виде уравнения поступа­ тельных движений и вращений для ансамбля тел являются уни­ версальным математическим аппаратом, позволяющим решать задачи, связанные с определением динамических воздействий -на ведущее тело ансамбля тел при известных законах движения последних.

20. Сложность уравнений есть следствие постановки задачи в самом общем виде, однако, как отмечалось выше, в каждом конкретном случае они существенно упрощаются и мотут быть решены с помощью ЭВМ.

171

Результаты выполненного исследования позволяют сформу­ лировать ряд практических выводов и рекомендаций по сниже­ нию потерь производительности колесной самоходной тяговой машины в условиях неустановившейся нагрузки. Характер та­ ких рекомендаций различен в смысле их практического осуще­ ствления и может быть разделен на следующие группы.

Первая группа включает в себя комплекс организационно­ хозяйственных мероприятий, обеспечивающих снижение показа­ телей неравномерности тягового усилия при работе трактора на основных сельскохозяйственных операциях. К мероприятиям по­ добного рода следует отнести:

а) повышение культуры земледелия, улучшение способов об­ работки почвы, выравнивание полей и другие мероприятия;

б) внедрение в комплекс агротехнических требований на об­ работку полей определенных показателей и критериев, харак­ теризующих однородность механического состава почвенного фона, равномерность рельефа, плотность;

в) использование для обработки полей машин и орудий, обес­ печивающих высокое качество обработки полей с точки зрения однородности свойств обработанного фона.

Ко второй группе мероприятий необходимо отнести рекомен­ дации конструктивного характера.

Во-первых, следует поощрять попытки конструкторского ха­ рактера создания рабочих машин и орудий с высокой стабиль­ ностью создаваемого ими тягового сопротивления.

В настоящее время уже имеются исследования, подтвержда­ ющие необходимость учитывать данные рекомендации при кон­ струировании рабочих машин :и орудий.

Так, В. И. Кашпур [45] исследовал показатели производи­ тельности трактора класса 1,4 тпри работе с прицепными и на­ весными пахотными агрегатами. Он установил, что во всех слу­ чаях работы трактора с навесным плугом буксование ведущего аппарата больше,- чем при работе с прицепным в тех же усло­ виях. Одной из причин указанного явления автор считает возра­ стание показателей неравномерности горизонтальной составля­ ющей тягового усилия и ведущих моментов, что в конечном ито­ ге превышает буксование 'трактора, работающего с навесным плугом, на вспашке залежи и стерни соответственно в 1,06 и 1,3 раза и снижает чистую часовую производительность агре­ гата.

Примером конструирования орудия, обладающего более ста­ бильными показателями неравномерности создаваемого им со­ противления, является создание И. Е. Поповым (АЧИМСХ) плуга со свободной навеской на трактор. Конструкция плуга

172

мероприятий разрабатывалась многими исследователями в це­ лях снижения напряженности работы привода. С нашей точки зрения, указанные рекомендации заслуживают самого присталь­ ного внимания как обеспечивающие одновременное повышение тяговых качеств и производительности рабочих машин.

Так, снижение жесткости силовой передачи в 1,1— 1,5 раза уменьшает амплитуду колебаний в 1,2— 1,3 раза [70]. По нашим данным, в зависимости от величины нагрузочного уровня трак­ тора, указанное мероприятие приведет к снижению буксования движителя и повышению чистой производительности агрегата в

1,1— 1,2 раза.

В этой связи необходимо отметить также исследования [39] о влиянии соединительной муфты с упругими связями на кру­ тильные колебания силовой передачи трактора. Применение та­ кой муфты, обеспечивающей нелинейную зависимость передавае­ мого момента от оборотов вала, значительно уменьшило дина­ мические нагрузки в деталях силовой передачи. С нашей точки зрения, эффект использования такой муфты следует искать так­ же в существенном повышении тяговых свойств трактора.

Таким образом, в соответствии с результатами проведенных нами исследований перечисленные мероприятия, а также ряд других подобного рода требуют решительной их поддержки и положительной рекомендации к внедрению.

Хорошие результаты по фильтрации и снижению динамиче­ ских усилий в трансмиссии показывают тракторы с гидравличе­

В. А. Золотухина, БСХИ), уменьшается на 6—8% по сравнению с серийной моделью. Это явление объясняется гашением дина­ мических составляющих ведущего момента, а также изоляцией двигателя от колебаний момента сопротивления.

Четвертая группа рекомендаций, вытекающих из результа­ тов проведенного исследования, касается вопроса тяговых испы­ таний колесных тракторов.

При проведении тяговых испытаний тракторов степень ста­ бильности тягового усилия зависит в основном от двух факто­ ров: совершенства загрузочных средств и стабильности фона. Указанные факторы в различных организациях, занимающихся тяговыми испытаниями тракторов, различны. Так, применяемые при испытаниях загрузочные тележки бывают гусеничного и ко­ лесного типа, с фрикционными, электрическими и другими спо­ собами нагрузки. Следовательно, возможны случаи применения средств нагрузки, несовершенных с точки зрения неравномерно­ сти создаваемого ими тягового усилия.

174

Не менее значительно количество условий, влияющих на ста­ бильность второго из рассматриваемых факторов. Такие харак­ терные при испытаниях фоны, как поле, подготовленное под по­ сев, стерня, подбираются и готовятся в большинстве случаев в реальных условиях существования полей. При этом возможны случаи (сырое поле при посеве, уборке и т. д.), когда стабиль­ ность фона может быть нарушена. В большинстве случаев при испытаниях пригодность фона определяется по записям тягового усилия визуально.

Указанные обстоятельства могут привести к нестабильности значений тяговых нагрузок при испытаниях на одинаковых по характеру фонах и одинаковых по марке машинах, что, в свою очередь, ведет к различиям в определении их тяговых показа­ телей. В этом плане интересны данные, опубликованные Щупаком П. Л. [115]: «Анализ результатов тяговых испытаний трак­ торов класса 1,4 и 3 т, проведенных неодновременно, показал, что тяговые показатели одной и той же марки на почвенном фоне одного и того же наименования различны независимо от того, получены они одной или различными организациями». При выяснении причин имеющегося заметного различия тяговых по­ казателей испытуемых машин (мощностные показатели двига­ теля считаются одинаковыми) автор обращает внимание на не­ стабильность фона как на одну из основных причин расхож­ дений.

Как известно, в существующей методике испытаний тракто­ ров и сельхозмашин, указанной в ГОСТе 7057—54, характери­ стиками фона являются влажность и плотность почвы. Однако' таких параметров, по мнению автора, для полной характеристи­ ки поля недостаточно. Более того, плотность и влажность поля не могут являться характеристика1ми фона, ибо, даже имея по­ казатели плотности и влажности фона, не всегда можно объяс­ нить результаты испытаний.

В самом деле, на величину тягового усилия трактора и пока­ затели неравномерности тягового сопротивления кроме плотно­ сти и влажности влияет ряд других факторов (засоренность по­ ля, физико-механические свойства почвы, микрорельеф и др.), которые существенно влияют на тяговые свойства испытуемой машины. Объединяющим же свойством всех перечисленных фак­ торов является их влияние на величину и неравномерность тяго­ вого усилия. Следовательно, в качестве обобщенной характери­ стики фона могут быть применены показатели нестабильности: тягового усилия.

В ГОСТе 7057—54 не приводится никаких ограничений на ве­ личину колебаний тягового усилия от его среднего значения.

175

Л И Т Е Р А Т У Р А

тракторным двигателем при неустановившейся нагрузке. «Механизация и-

6. Б а л ж и М. Ф. Исследование упругих динамических связей для соеди­ нительных муфт тракторных трансмиссий. Канд. дисс. Челябинск, 1956.

следование сцепления шин с грунтом при буксовании. «Автомобильная про­

с неустановившейся нагрузкой. «Механизация и электрификация социали­ стического сельского хозяйства», 1959, № 2.

менения е прицепных агрегатах. «Сб. тр. по земледельческой механике», т. 3. М., 1956.

деления крутильной жесткости шины. «Автомобильная промышленность»,

177

ной деформации шины при движении автомобиля по -мягким грунтам. «Авто­

су выбора оптимальных параметров колесных тракторов. «Тракторы и сель­ хозмашины», 1963, № 10.

.показателей колесного трактора при работе с неустановившейся нагрузкой. Канд. дисс. Л., 1967.

39. Е с и н Г. Д. Исследование влияния соединительной муфты с упругими связями на крутильные колебания силовой установки. Канд. дисс. Челябинск,

.лесного трактора класса 1,4 тпри работе с почвообрабатывающйми машина­

178