книги из ГПНТБ / Лихачев В.С. Испытания тракторов учеб. пособие

точное тормозное испытание производят ію истечении половинного

ционных испытаний в случае необходимости могут быть прове­ дены и внеплановые контрольные тормозные испытания двига­ теля.

Если при промежуточном или заключительном тормозном испытании показатели работы двигателя ухудшаются или изме­ няются относительно установленных первоначально, то должно быть дано заключение о причинах этого изменения (нарушение регулировок, неисправности аппаратуры, износ и т. п.). Для этого устанавливают следующий порядок испытаний двигателя трактора после эксплуатационных испытаний: снятие контроль­ ной регуляторной характеристики без проведения каких-либо регулировок; установление регулировок, принятых при перво­ начальном испытании, и снятие регуляторной характеристики при этих регулировках (а иногда также и при регулировках, оптимальных для данного состояния двигателя).

Контрольным тормозным испытаниям подвергаются все трак­ торы испытываемой партии. Периодически, особенно при пере­ воде трактора на новый вид работы, проводят контрольные смены и контрольное динамометрирование тракторов.

Топливо и смазочные материалы

Одними из важнейших требований к качеству эксплуатацион­ ных ресурсных испытаний являются: контроль качества используе­ мых смазочных материалов и топлива; соблюдение режимов смазки и правил заправки.

Топливо и масло следует принимать с базы только при нали­ чии паспорта на каждую принимаемую партию и после контроль­ ного анализа проб свежих нефтепродуктов. Для лабораторных

илабораторно-полевых испытаний необходима заготовка топлива

имасла одной партии на весь период испытаний. Это обеспечивает

Высокая техническая культура заправочного хозяйства и про­ ведения заправки — одно из важных условий объективности результатов эксплуатационных испытаний тракторов.

Определение физико-химических констант топлива при типо­ вых испытаниях трактора имеет значение главным образом в от­ ношении контроля соответствия топлива техническим условиям. При анализе топлива определяют его плотность при темпера­ туре 20° С, фракционный состав (для дизельного топлива — до температуры 350° С), содержание серы, механических примесей и воды. Пробы топлива для анализа отбирают в количестве 0,5 л,

207

при этом прибор для отбора проб предварительно должен быть промыт топливом. Проба топлива, принимаемого на склад, должна быть средней для данной партии или резервуара. Для анализа топлива, предназначенного для заправки трактора, отбирают так называемую раздаточную пробу непосредственно из раздаточного крана без перемешивания топлива в цистерне.

Весьма большое значение при испытаниях тракторов имеет анализ масла для смазки двигателя. К качеству масла для двига­ телей внутреннего сгорания предъявляются весьма жесткие тре­ бования. Масло при высокой температуре и большом давлении в цилиндрах двигателя, особенно дизельного, должно обладать высокой устойчивостью против окисления и термического разло­ жения (образования нагара, а также лаковых исмолистых веществ) и хорошими смазывающими качествами. Кроме того, оно должно иметь малую кислотность и малое корродирующее воздействие на металлы, особенно цветные. При окислении масла в процессе работы двигателя образуются смолистые вещества и твердые продукты окисления (асфальтены, карбены и карбоиды), а также повышается кислотность.

Твердые и углистые продукты окисления вместе с частицами металла (продуктами износа деталей) находятся в масле в виде механических примесей, в результате чего увеличивается износ деталей двигателя. Смолистые вещества находятся в масле в рас­

Качество масла и изменение его свойств в процессе работы могут оказать большое влияние на износ деталей двигателя. Для смазки двигателя следует применять только масло, рекомендован­ ное заводской инструкцией. В связи с этим при испытаниях трак­

с усовершенствованными двигателями исследуют изменение фи­ зико-химических свойств масла в картере в процессе работы, отбирая пробы в течение трех полных циклов работы масла, по 5—6 проб за цикл. Под циклом работы масла понимают период работы от заливки в систему смазки свежего масла до его смены. Для исследований выбирают следующие три цикла: после 200 ч работы трактора (включая обкатку), в середине испытаний и перед окончанием испытаний. Заправка трактора маслом и его доливка должны производиться только мерной посудой с точ­ ностью до 1,0— 1,5%.

В наблюдательных листах и в полевом журнале должны быть зарегистрированы моменты отбора проб и их номера. Взятое для пробы масло заливают в вымытую, высушенную и плотно заку­ поренную бутылку, на которую наклеивают этикетку с указанием

208

места испытаний, наименования и Номера трактора, вида масла, наименования и порядкового номера пробы, времени ее отбора и фамилии исполнителя.

Пробу свежего масла отбирают непосредственно перед залив­ кой его в картер. Пробу масла, на котором работает двигатель, или отработавшего масла берут из картера двигателя в раз­ мере 0,2 л шприцем, к всасывающему отверстию которого при­ паяна трубка, обеспечивающая взятие пробы через отверстие для указателя уровня масла из средней части картера. Пробу масла после доливки берут не ранее, чем через 15 мин с момента начала работы двигателя, поскольку даже после промывки си­ стемы смазки топливом, масло загрязняется в первые минуты работы. Кроме того, при доливке необходимо дать возможность свежему маслу перемешаться со старым. Пробы следует отбирать при работающем двигателе или тотчас же после его остановки для обеспечения хорошего перемешивания масла и во избежание осаждения примесей.

При типовых испытаниях тракторов анализ проб масла из картера двигателя производят по следующим физико-химическим показателям: плотность при температуре 20° С, вязкость при температурах 50 и 100е С, наличие механических примесей, коксуемость, зольность (только для отработавшего масла), кислот­ ность, температура вспышки (только для отработавшего масла). Методы анализа нефтепродуктов и приборы для этой цели опи­ саны в соответствующих ГОСТах.

При изучении износов двигателя и влияния качества масла на износ берут пробы для анализа на содержание металла. В не­ обходимых случаях производят анализ нагара.

Результаты анализа проб оформляют в виде таблиц и графи­ ков, построенных в функции времени работы двигателя.

щих качеств вследствие накопления в масле смолистых веществ. Смолистые вещества при низкой температуре повышают вязкость

и накопления в масле механических примесей можно получить материал для определения периодичности смены масла.

При испытаниях тракторов могут быть поставлены специаль­ ные задачи по исследованию топлива и масла, например подбор их сортов для двигателя, испытание новых сортов, испытание агрегатов очистки масла и топлива и т. д.

Методика отбора проб, а также методика и объем их анализа определяются в каждом отдельном случае задачами испытаний. Однако изложенные выше основные положения и условия спра­ ведливы для всех случаев.

Техническая документация

Подробное и своевременное ведение технической документации является залогом высокого качества испытаний. Недооценка значения технической документации может быть причиной потери информации, неполноценности результатов испытаний.

Основным документом испытательного отряда является «По­ левой журнал по испытанию тракторов», в котором предусмотрено ведение всех видов плановых, предписывающих, информацион­ ных и дневниковых записей в процессе эксплуатационных ресурс­ ных испытаний. Журнал является руководством для работников испытательного отряда, контрольным документом и источником информации о ходе и результатах испытаний. На каждый трак­ тор ведется отдельный журнал. Во вводной части журнала даются сведения о тракторе и задачах его испытаний, техническая ха­ рактеристика трактора, сведения о первичной технической экспер­ тизе, записанные в ходе экспертизы, акты обкатки трактора, акты закрепления трактора за механизаторами. Далее следуют записи руководителей о проверке хода испытаний, графики тех­ нических уходов и записи об их выполнении, графики отбора проб масла. Большую часть журнала занимают графы для еже­ дневных записей о работе трактора и о результатах технического наблюдения.

В течение всего периода эксплуатационных ресурсных испыта­ ний ведется сплошной хронометраж работы тракторных агрега­ тов по форме 7 или автохронометраж. Иногда хронометраж за­ меняют тщательно поставленным бригадно-полевым учетом с еже­ дневным заполнением сводок по форме 8. По результатам хроно­ метража или на основании сводок в группе учета МИС ежедневно заполняют журнал производственных показателей работы трак­ тора по форме 10 (см. § 41).

На любой вид отказа, обнаруженную неисправность или дефект составляется акт учета отказа по форме 11 (см. прилож.), который является первичным документом для оценки безотказ­ ности и ремонтопригодности трактора. На основании указанных актов в группе технической экспертизы ведется журнал учета отказов. Отказам по сложности и по узлам трактора присваи­ вают шифры (например, 2КЛ — отказ второй группы сложности по коробке передач). Это помогает при обработке результатов испытаний сделать выборку и провести анализ по видам отказов.§

§ 46. ИМИТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Имитационные ресурсные испытания тракторов проводятся на специальных полигонах с имитированием эксплуатационных на­ грузок. Они являются дополнением к эксплуатационным ресурс­ ным испытаниям, когда последние прекращаются по каким-либо причинам (из-за погоды, отсутствия работы для тракторных агре-

210

гатов и др.). При имитационных испытаниях моделируют два вида нагрузок: тяговые и вертикальные динамические от неровностей рельефа поля при рабочих скоростях поступательного движения трактора.

Моделирование тяговых нагрузок выполняют с помощью специальных имитационных нагрузочных машин. Вертикальные динамические нагрузки моделируют, располагая на трековой дорожке искусственные препятствия. Колесные тракторы испыты­ вают на бетонной дорожке полигона, гусеничные — на плотной грунтовой дорожке со специальным черным покрытием на битум­ ной основе. Нагрузки моделируются по уровню и по спектральному составу колебаний в виде суммы нескольких гармонических воз­ действий. За основу для моделирования принимают наиболее трудоемкую и динамичную операцию — пахоту. Возможно также моделирование специальных нагрузок.

Тяговую нагрузку трактора можно представить двумя состав­ ляющими: постоянной составляющей — средним тяговым сопро­ тивлением машин, работающих в агрегате с трактором, и перемен­ ной составляющей, которая представляет собой стационарный (или квазистационарный, т. е. почти стационарный) случайный процесс, центрированный относительно среднего тягового со­ противления. Вертикальные колебания трактора от неровностей пути также являются стационарным (или квазистационарным) случайным процессом, характер которого определяется микро­ рельефом поля.

Всякий сложный колебательный процесс можно разложить на составляющие гармоники и представить графически в виде ампли­ тудно-частотного спектра. Эта операция называется гармониче­ ским анализом и выполняется с помощью разложения Фурье.

Гармонический анализ не приложим к случайным процессам, так как последние нельзя представить какими-либо детерминиро­ ванными функциями, а можно описать только вероятностными и статистическими характеристиками. С точки зрения изучения колебательного характера случайного процесса такими характе­ ристиками являются дисперсия и спектральная плотность, кото­ рые и используют при подборе гармоник, приблизительно моде­ лирующих колебательные воздействия на трактор.

Спектральную плотность случайного процесса можно вычислить через его автокорреляционную функцию или непосредственно,

коррелированы между собой (не зависят друг от друга); со — круговая частота гармоник со случайными ординатами.

Теория корреляционного и спектрального анализа освещена в специальной литературе. Мы изложим лишь общую постановку вопроса о моделировании случайных воздействий при имитацион­ ных испытаниях.

Дисперсия стационарного случайного процесса выражает его среднюю мощность и выражается интегралом

г

cr2 = -^-j х2 (t) dt.

1о

Вдискретно-статистической форме для машинного счета сред­ няя дисперсия процесса

N

СЦ

2 ■fs.

і = 1

где Т — время реализации процесса (время записи осцилло­ граммы);

X и хг — текущая ордината процесса, центрированного от­ носительно математического ожидания (в нашем слу­ чае — относительно среднего тягового сопротив­ ления);

N — количество интервалов квантования реализации про­ цесса (количество ординат, взятых через равные промежутки при обработке осциллограммы).

Спектральная плотность случайного процесса выражает сред­ нюю мощность процесса, приходящуюся на единицу полосы ча­ стот. График спектральной плотности называют энергетическим спектром или спектром мощности случайного процесса, где каждая ордината представляет собой мощность о2 элементарной полосы частот da.

При машинной обработке нет большой разницы в затратах машинного времени для подсчета спектральной плотности непо­ средственно, исходя из выражения (22) или через автокорреля­ ционную функцию. Чаще пользуются вторым путем.

At-

2ѵв

212

Подсчет Rx (г) для одного данного значения т = п At по всей длине осциллограммы дает одно значение Rx (т) — одну точку графика автокорреляционной функции. Подсчет т значений

Рис. 114. Параметры слу­ чайного процесса, входя­ щие в интеграл автокор­ реляционной функции:

М х — математическое ожи­

дание (среднее значение) функции

Rx (и) (Дл я т "т= At, 2At, 3At, . . ., т At) дает кривую автокорре­ ляционной функции Rx = / (т) для того момента, когда теряется связь между ординатами х (t) и х (/ + т At), т. е. когда авто­

S ( со) = I Rx (т) cos сотdx = 2 j Rx (т) cos сотdr.

213

Интервал частот Аѵ и высшая частота ѵвыс, до которой ведется расчет, выбираются из анализа динамики объекта исследования. (Исходя из полосы частот, пропускаемых трактором до регулятора двигателя, и частот, компенсируемых за счет кинетической энер­ гии масс агрегата). При анализе тяговой нагрузки трактора берут

с тем большей ошибкой, чем больше сдвиг т. Найденные по выра­ жениям (22) и (23) и нанесенные на график значения R (тг) и 5 (сок) дают поле точек, расположенных с тем большим относительным разбросом, чем больше сдвиг т.

Вычисление вероятностной характеристики случайного про­ цесса на ограниченной длине реализации дает не истинное значе­ ние этой характеристики, а ее о ц е н к у . Для того чтобы оценка была более э ф ф е к т и в н о й и лучше выявляла структуру вероятностной характеристики, в формулу для ее расчета вводят

В литературе рекомендуют несколько видов весовых функ­ ций h (т) [24]. Опыт показывает, что удобной является оценка Хемминга

риментально.

При малых Т 0 появляется ошибка смещения, при больших Т 0 теряется эффект сглаживания. Часто применяют так называемую «усеченную оценку»:

h (т) = 1----при т :^Т 0 10

И

h (т) = 0 при т > Т 0.

Весовую функцию еще называют математическим фильтром. Сглаживая функцию R (т) или 5 (со), она действительно играет роль фильтра с постоянной времени Т 0.

При автоматическом вычислении S (со) в измерительно-вы­ числительную цепь вводят сглаживающий фильтр верхних частот

214

с постоянной времени Т 0. Сглаженное значение 5 (со) легко ап­ проксимировать графически детерминированной функцией. Для нашего случая достаточно из графика 5 (со) выявить полосу существенных частот и затем оценить их амплитуды. Для этого надо оценить мощностной масштаб S (со); это можно сделать по масштабу дисперсии, вычисленной по формуле на стр. 212.

Зная полосу существенных частот и средние амплитуды, можно построить загрузочную машину, создающую колебательное тяго­ вое сопротивление, имитирующее эксплуатационную нагрузку трактора, или подобрать препятствия, которые при данной высоте и данном интервале расположения будут при заданной скорости поступательного движения трактора воспроизводить вертикаль­ ные динамические нагрузки от неровностей пути. Качество мо­ делирования нагрузок легко проверить сравнительным тензометрированием.

Помимо спектрального состава колебаний тяговой нагрузки, конструкция загрузочной машины для имитации тяговых нагру­ зок связана с полосой пропускания частот системой машина— трактор—двигатель—регулятор.

Амплитудно-частотный состав колебаний тяговой нагрузки относительно постоянной составляющей (среднего тягового со­ противления) можно разделить на три класса.

1.Макроколебания, пропускаемые инерционной системой аг­ регата и компенсируемые увеличением или уменьшением мощности двигателя, за счет его регулирования регулятором. При этом скорость агрегата изменяется в пределах, определяемых стати­ ческой характеристикой регулятора. Для тракторов полоса про­ пускаемых частот находится в пределах до 2—3 Гц. (Мы не ка­ саемся здесь медленно протекающих больших изменений режима нагрузки, компенсируемых переключением передач).

2.Мезоколебания, частота которых находится за пределами полосы пропускания агрегата; эти колебания инерционными

массами агрегата не пропускаются,— двигатель на них реаги­ ровать не может. Колебания компенсируются за счет уменьшения или пополнения кинетической энергии поступательно движу­ щихся и вращающихся масс агрегата. При этом средняя мощность двигателя и средняя тяговая мощность трактора остаются не­ изменными, а изменение нагрузки вызывает изменение посту­ пательной скорости агрегата. Частота мезоколебаний 3—8 Гц.

3. Микроколебания нагрузки, не воспринимаемые инерцион­ ными массами агрегата; эти колебания находятся за пределами чувствительности агрегата (частота выше 8 Гц).

При использовании электрических загрузочных машин, вы­ полненных на базе трактора или автомобиля, моделировать коле­ бательные нагрузки проще автоматическим колебательным изме­ нением напряжения возбуждения тормозного генератора, а сле­ довательно, и тока в его нагрузочной цепи. Такие колебания можно создать с достаточно высокой частотой, которая ограничена

215

электрической инерционностью тормозной установки. В связи с прозрачностью трансмиссии нагружаемого трактора изменения нагрузок будут оказывать силовое воздействие на системы трак­ тора и двигателя, но регулятор двигателя будет реагировать только на возмущения, пропускаемые инерционными массами агрегата (испытуемого трактора и загрузочной машины).

Кинетическая энергия поступательных и вращающихся масс

вому классу загрузочной машины, из выражения (24) следует, что инерционность агрегата при имитационных испытаниях может быть увеличенной примерно в 2 раза против инерционности агрегата в условиях эксплуатации. Особенно влияет момент инерции ротора тормозного генератора загрузочной машины, умноженный на квадрат передаточного числа ее трансмиссии. Повышенная инер­ ционность агрегата уменьшает полосу пропускаемых им частот возмущений и изменяет динамику работы двигателя.

Повышенная инерционность агрегата при моделировании ди­ намичных тяговых нагрузок может быть компенсирована введе­ нием в загрузочный агрегат небольшой дополнительной электри­ ческой машины с питанием от постороннего источника. Эта мало­ инерционная машина, спаренная с основным тормозным генерато­ ром, в соответствии с характером моделируемого процесса попере­ менно переводится из режима тормоза в режим двигателя, либо притормаживая, либо разгоняя испытываемый агрегат, компен­ сируя тем самым излишек его инерционности.

216