книги из ГПНТБ / Повышение рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов сб. науч. тр

тракторов определенного веса, а также между мощно­ стью с учетом коэффициента загрузки двигателя и энер­ гонасыщенностью. Д л я построения лучевых графиков этого квадранта использована зависимость (4) и форму­ ла, характеризующая степень увеличения номинальной мощности двигателя, исходя из эксплуатационных усло­ вий работы:

/с3 —коэффициент, характеризующий степень за­

значениях коэффициента использования веса трактора. Для характеристики данной взаимосвязи выбран лучевой график, так как в настоящее время не представляется возможным показать ее в виде одной кривой. Кривая, отражающая фактическую зависимость тягового усилия от веса трактора для конкретного ходового аппарата, пе­ ресекается в любой точке соответствующим лучом гра­ фика.

Нижние квадранты номограммы характеризуют опор­ ные площади S движителей и оптимальные удельные давления q в зависимости от веса гусеничного трактора. Эти зависимости взяты по данным [1], которые получены в результате исследований с различными вариантами гу­ сеничного ходового аппарата на минеральных грунтах различной категории и состояния.

Из номограммы видно, что с возрастанием крюкового усилия величина среднего давления уменьшается, но увеличивается опорная площадь ходового аппарата трак­ тора.

Для того чтобы выбрать оптимальные параметры трактора, следует принять за исходные величину желае­ мой скорости и тяговый класс трактора и отложить их на оси абсцисс левого верхнего квадранта номограммы. И з точки, соответствующей величине рассматриваемой ско­ рости, следует затем провести прямую, перпендикуляр­ ную оси абсцисс, до пересечения с лучом (точка а), ха-

растеризующим данный тип ходового аппарата (соотно­ шения ф, / и б).

Из полученной точки а проводится прямая, парал­ лельная оси абсцисс, до пересечения с лучом, характери­ зующим выбранный тип трансмиссии (точка б). Далее параллельно оси ординат проводят прямую до пересече­ ния с лучом рассматриваемого веса трактора (точка в). Из точки в до пересечения с лучом, учитывающим сте­ пень загрузки двигателя, проводят прямую, параллель­ ную оси абсцисс, из точки г опускают перпендикуляр на ось абсцисс среднего левого квадранта (точка д). Отре­ зок на этой оси определит оптимальную мощность дви­ гателя трактора для рассматриваемых условий.

При выборе оптимального веса, опорной площади дви­ жителя и удельного давления трактора исходной берут точку е (номинальное тяговое усилие рассматриваемого класса тяги). Из точки е опускают прямую, перпенди­ кулярную оси абсцисс. Пересечение ее с лучами среднего левого квадранта (точка ж) и кривой нижнего левого квадранта определит для рассматриваемого значения коэффициента использования веса вес трактора (точка и) и опорную площадь (точка «:) движителя. Линия, про­ веденная из точки к параллельно оси абсцисс до пересе­ чения с кривой нижнего правого квадранта, показывает удельное давление (точка л) гусеничного трактора.

По найденному весу трактора в среднем правом квад­ ранте устанавливают необходимый луч для выбора опти­ мальной мощности трактора.

Таким образом, номограмма дает возможность уста­ новить оптимальную мощность и вес трактора для любо­ го уровня рабочих скоростей и тяговых усилий.

Для определения потенциальных характеристик трак­ торов с параметрами, выбранными с помощью рассмот­ ренной номограммы, следует использовать номограмму, представленную на рисунке 3. При разработке ее была использована общая закономерность, заключающаяся в том, что при повышении энергонасыщенности трактора относительный характер протекания его потенциальных тяговых характеристик остается неизменным. Такая за­ кономерность подтверждается результатами обработки показателей многочисленных тяговых испытаний тракто­ ров с различным уровнем энергонасыщенности, рабочих скоростей движения, любого класса тяги, схемы и типа движителя.

Рис. 3. Номограмма для определения потенциальных характеристик тракторов.

Если потенциальные тяговые характеристики различ­

По классам тяги тракторов оно складывается следую­ щим образом.

Для тракторов классов 3 и 5 т, имеющих движители колесного типа со схемой 4X4 и одинаковые размеры колес, отмечается полное совпадение характеристик в пределах 80% и выше. В зоне более интенсивного бук­ сования разница между характеристиками составляет 3—5%. При этом для тракторов К-700А и К-701, тяговые

показатели которых получены в сравнимых условиях, она не превышает 3%. Такой характер совпадения потенци­ альных характеристик наблюдается у тракторов классов 4 и 3 т, оборудованных движителем гусеничного типа. Так, относительный характер протекания тяговой харак­ теристики трактора класса 4 т при изменении мощности от 110 (Т-4) до 250 л. с. (ТМ-250) остается практически постоянным, хотя в целом максимум тягового к.п.д. смещается со скорости 5,9 до 10,5 км/ч.

Повышение мощности трактора класса 3 т в 5 раз (с 55 до 264 л. с ) , что изменяет рабочую скорость в 3 ра­ за, не приводит к заметным изменениям относительного характера протекания потенциальных тяговых характе­ ристик.

Несовпадение потенциальных тяговых характеристик тракторов класса 2 т в зоне высоких скоростей движения наблюдается только для трактора Т-54В.

Вне зависимости от схемы колесного движителя отме­ чается удовлетворительное совпадение потенциальных ха­ рактеристик тракторов классов 0,9 и 1,4 т во всем ско­ ростном диапазоне, за исключением пониженных скоро­

номограмма (см. рис. 3) для определения потенциальной характеристики трактора.

Левый верхний квадрант номограммы отражает по­ тенциальную тяговую характеристику трактора в коорди­ натах г|т в процентах к И т т а х и о в процентах (кривая), а также связь абсолютных значений тяговых к.п.д. трак­ тора с их процентным выражением к максимальным зна­

TJ

чи, показывающие взаимную зависимость между скоро­ стью движения в километрах в час и той же скоростью, выраженной в процентах.

Правый нижний квадрант — переходный для построе­ ния потенциальной тяговой характеристики трактора, ко­ торая в функции скорости изображена для конкретного типа трактора и установленных для него оптимальных значений параметров в правом верхнем квадранте номо­ граммы.

Исходными для построения потенциальной тяговой характеристики трактора будут скорость движения, мощ­ ность ДВИГатеЛЯ И величина Г]т щах-

ізв

Д ля 100%-ного значения v (точка а) в верхнем левом квадранте находят луч, принимают его за максимум и откладывают в правом верхнем квадранте для соответ­ ствующего значения скорости (точка г). Последующие точки характеристики находят способом, показанным стрелками на номограмме для 90%-ного значения v.

Получив абсолютные значения условного тягового к.п.д. трактора в функции скорости, найдем искомые зна­

для ориентировочного выбора параметров проектируемо­ го трактора. При построении номограмм был принят ряд допущений, например действительные потенциальные значения тягового к. п. д., а также значения ф, / и б заме­ нены усредненными. Кроме того, распределение давления по опорной поверхности гусеничной ленты принимали рав­ номерным. В каждом конкретном случае необходимо корректировать выбранные по номограмме оптимальные параметры. В частности, оптимальный сцепной вес трак­ торов почти всех классов меньше действительного. Одна­ ко применение высокопрочных материалов, пластмасс и облегченных конструкций существенно может уменьшить вес трактора, приблизив его к оптимальному.

У К А З А Т Е Л Ь Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1. Г у с ь к о в В. В. Оптимальные параметры сельскохозяйственных тракторов. М., «Машиностроение», 1966.

К ВОПРОСУ СНИЖЕНИЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ НАГРУЗКИ НА ДВИГАТЕЛЬ

ТОКАРЕВ Н. А. (ВНИИМЭСХ)

Увеличение скоростей движения машинно-тракторных агрегатов позволяет существенно повысить производи­ тельность труда в сельскохозяйственном производстве. Однако с повышением скорости движения изменяются условия работы агрегата, в частности динамическое воз­ действие внешней среды (почвы) на тракторы и сельско­ хозяйственные машины. Одним из показателей внешнего воздействия является неустановившийся характер нагруз­ ки, который с повышением скоростей изменяет свои пара­ метры: степень неравномерности и частоту' изменения момента сопротивления. Эти параметры определяются в основном тяговым сопротивлением сельскохозяйствен­ ных машин-орудий как наиболее энергоемкого звена в со­ ставе машинно-тракторного агрегата.

Результаты обработки экспериментальных значений тягового сопротивления плуга на различных скоростях движения показывают, что степень неравномерности 6 и основная частота © колебаний сопротивления изменя­ ются пропорционально скорости движения агрегата v (рис. 1). Степень неравномерности получена как разность между среднеыаксимальными и среднеминнмальнымн значениями тягового сопротивления. Основная частота колебаний нагрузки определялась по спектральной плот­ ности процесса. Экспериментальные данные обрабатыва­ лись на электронно-вычислительной машине <Мянск-14>.

Аналогичные данные получены и по тяговому сопро­ тивлению культиваторов.

Учитывая, что с ростом скорости движения агрегата растут сопротивление машин-орудий и степень его нерав­ номерности, амплитуда колебаний тяги возрастает про­ порционально квадрату скорости движения. Это значит, что с повышением скорости движения машинно-трактор­ ных агрегатов имеется явно неустановившийся характер нагрузки.

Известно, что неуста­ новившийся характер на­ грузки существенно влия­ ет на динамические и эко­ номические показатели работы двигателя.

По данным В. Н. Болтинского [1], при колеба­

нии числа оборотов двига­ теля, вызываемом неуста­ новившимся характером нагрузки, мощность и эко­ номичность его могут сни­ зиться до 20%.

Для обеспечения устой­ чивой работы двигателя

при неустановившейся нагрузке уменьшают степень его загрузки, что приводит к снижению производительности агрегата.

Отрицательное влияние неустановившейся нагрузки на работу двигателя уменьшают путем увеличения махо­ вых масс агрегата, в том числе и двигателя, а также со­ вершенствованием системы регулирования. Оказывая по­ ложительное влияние на работу двигателя во время рабо­ чего хода агрегата, дополнительные маховые массы во время разгона агрегата требуют затрат энергии на рас­ кручивание их. Увеличение маховых масс, разработка более совершенных регуляторов — это путь приспособле­ ния двигателя для работы при неустановившейся на­ грузке. А нельзя ли изменить сам характер этой на­ грузки?

Из теории колебаний известно, что характер колеба­ ний, передаваемых от одного тела к другому, можно су­ щественно изменить введением между ними упругой свя­ зи определенной жесткости. В сельскохозяйственном машинно-тракторном агрегате колебания от одного тела (орудия) передаются другому (трактору, двигателю) при довольно высокой жесткости связи между ними, которую принимаем для теоретического анализа абсолютно жест­

тора и сельскохозяйственной машины. Силы сопротивле­ ния обусловлены характером условий работы агрегата и самим технологическим процессом. Движущая сила трактора определяется характеристикой двигателя, рабо­ той регулятора, действием внешних сил сопротивления и другими параметрами агрегата. Дл я упрощения теоре­ тического анализа движущую силу трактора принимаем постоянной. Это позволит выяснить закономерности влия­ ния только переменных внешних сил сопротивления на движение агрегата.

С учетом принятых допущений движение машиннотракторного агрегата при жесткой связи и неустановив­ шейся нагрузке определяется уравнением [3] :

ставляет собой сложное колебательное движение, состоя­ щее из суммы двух простых. Амплитуды составляющих колебаний прямо пропорциональны амплитудам возму­ щающих сил и обратно пропорциональны массе агрегата и квадратам частот изменения внешних сил сопротивле­ ния. Отсюда понятно, что при увеличении массы агрегата (или маховых масс двигателя) снижается влияние не­ установившегося характера нагрузки.

характер нагрузки не вызовет резкого ухудшения работы двигателя, хотя отрицательное влияние его останется.

Это отрицательное влияние неустановившегося харак­ тера нагрузки может быть снижено введением упругой связи в систему трактор — орудие. Если принять характе­ ристику упругой связи прямолинейной с жесткостью с, то движение трактора с упругой связью в упряжном устрой­ стве определится уравнением:

5 — D l _|_ с А ^ к Р f s l n ("кр? + а к р ) — Sin акр]

Таким образом, при введении упругой связи движение трактора сохраняет сложный колебательный характер. Амплитуды составляющих колебаний, помимо парамет­ ров внешних сил АР, ю и массы агрегата Мт, Мс, обус­ ловлены еще и жесткостью упругой связи, от которой зависит частота свободных колебаний. При определенной жесткости частота свободных колебаний может быть рав­ на частоте возмущающей силы (разность р2—со2 равна или близка нулю), и тогда амплитуда колебаний возрас­ тает неограниченно (наступает явление резонанса). Следовательно, жесткость упругой связи следует выби­ рать такой, чтобы частота свободных колебаний сущест­ венно отличалась от частоты возмущающих сил.

Анализ амплитуд составляющих колебаний трактора для реальных значений параметров при жесткой (1) и упругой (2) связях показывает, что амплитуда колебаний, вызываемая переменным характером сил сопротивления