CC BY
16
УДК 631.37:631.3.072/.074
ВЛИЯНИЕ ЭЛАСТИЧНОГО ПРИВОДА ВЕДУЩИХ КОЛЁС ТРАКТОРА КЛАССА 1,4 НА ПОКАЗАТЕЛИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МАШИНОТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА
© 2005 г. В.А. Кравченко
В реальных условиях эксплуатации сельскохозяйственных агрегатов трактор испытывает переменную нагрузку, что отрицательно влияет на выходные показатели двигателя и ведёт к увеличению энергозатрат на передвижение в связи с повышенным буксованием движителей [1, 2].
Одним из способов уменьшения колебаний внешней нагрузки и повышения производительности тракторов с ростом их энергонасыщенности является увеличение податливости трансмиссии за счёт использования в трансмиссии упругих элементов, сглаживающих пиковые нагрузки [3].
Увеличение податливости звеньев в трансмиссии приводит к снижению частоты их собственных колебаний. Поэтому жёсткость системы «двигатель - ведущие колёса» должна быть такой, чтобы частота вынужденных колебаний на рабочих режимах находилась за пределами частот собственных колебаний [4].
Упругий элемент, устанавливаемый в трансмиссии трактора, должен отвечать следующим основным требованиям:
- обеспечивать минимум колебания поступательной скорости движения машинотракторного агрегата в широком диапазоне нагрузок;
- защищать двигатель и трансмиссию от динамических воздействий вследствие преодоления возросших сопротивлений [3, 4].
При проведении экспериментальных исследований с трактором класса 1,4 в качестве упругого элемента нами использованы рессоры, которые в специальном кронштейне укреплены консольно на ободе колеса. Передача крутящего момента на колесо осуществляется посредством рычага через вставку (кольцо), которая упирается в рессоры. Рессоры прогибаются до тех пор, пока крутящий момент на полуоси не превысит момента сопротивления движению трактора. Изменением количества рессор можно регулировать жёсткость привода. Жёсткость силовой передачи изменялась в пределах 398,3...416,9 Н-м/рад. Большее значение жёсткости силовой передачи соответствует серийному варианту трактора.
Для оценки влияния жёсткости привода ведущих колёс на демпфирующие свойства трансмиссии послужили результаты испытания агрегата, состоящего из трактора класса 1,4 и культиватора КПС-4.
С целью проведения корреляционного и спектрального анализов был записан процесс работы МТА
в серийном и опытном вариантах с определением угловой скорости вала двигателя, поступательной скорости агрегата и тяговой нагрузки. В результате обработки опытных данных нами получены значения математических ожиданий, среднеквадратических отклонений (таблица), нормированных корреляционных функций и спектральных плотностей выходных показателей агрегата.
Таблица
Математические ожидания и среднеквадратические отклонения показателей движения МТА
Показатели Варианты агрегата
серийный опытный
Математическое ожидание Ркр, кН 7,0 6,7
юь с-1 182,7 187,7
V, м/с 2,35 2,41
Среднеквадратическое отклонение Ркр, кН 1,8 1,6
Юь с-1 8,3 7,6
V, м/с 0,29 0,27
Анализ экспериментальных данных показал, что по сравнению с серийным вариантом для опытного варианта агрегата тяговое сопротивление уменьшилось на 4,3 %, угловая скорость коленчатого вала двигателя повысилась на 2,7 %, скорость движения трактора увеличилась на 2,6 % при снижении величины среднеквадратических отклонений:
- для тягового сопротивления на 11,1 %;
- для угловой скорости вала двигателя на 8,4 %;
- для скорости трактора на 6,9 %.
Отмеченное влияние на показатели движения
МТА при уменьшении жёсткости силовой передачи объясняется тем, что тяговое сопротивление является внутренней силой связи между звеньями системы: «трактор - культиватор», величина которой определяется внешним воздействием почвы на рабочие органы культиватора и взаимодействием звеньев через упругие и демпфирующие устройства. Уменьшение жёсткости силовой передачи трактора способствует сглаживанию случайных изменений крюкового усилия и упругие связи между звеньями агрегата оказываются менее нагруженными. Поэтому снижаются нагрузки на двигатель и ведущие колёса трактора, угловая скорость коленчатого вала двигателя и поступательная
скорость опытного агрегата возрастают по сравнению с серийным вариантом.
Нормированные корреляционные функции (рис. 1), характеризующие культивацию как случайный процесс во временной области, быстро убывают, что свидетельствует о его стационарности. Затухание функций показывает отсутствие в случайном процессе периодических составляющих. Однако на графиках спектральных плотностей (рис. 2-4) явно выражены преобладающие частоты, на которые приходится максимум дисперсий.
PCO 0,8
0,6
0,4
0,2
0
-0,2
-0,4
'V
2
1
0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 т,с
Рис. 1. Нормированные автокорреляционные функции тяговой нагрузки (1) и скорости движения МТА (2)
S(Q) 0,3 0,2 0,1
/д\
§\ д
/ 1 / ч
л / | V ч м
0
8 Q с"
Для серийного культиваторного агрегата преобладающими в случайном процессе частотами являются 5,0...5,3 с-1, а для экспериментального агрегата с уменьшенной жёсткостью трансмиссии - 4,1...4,2 с-1.
8(П)
0,20
0,15
0,10
0,05
' 1 1
2. \ 1
\ \ 1 1 1 I * 1 / * 1 М
\ \ 1 7 \ 1 \ V 1_
\ V/ \ г> I //
о ; Z 6 5 5 П
Рис. 4. Нормированные спектральные плотности скорости движения МТА: 1 - серийный вариант; 2 - опытный вариант трансмиссии
Особенностью функций спектральных плотностей (рис. 2-4) является то, что у опытного агрегата с уменьшенной жёсткостью силовой передачи их величины для тяговой нагрузки, угловой скорости вала двигателя и скорости движения агрегата меньше, а преобладающие в случайном процессе частоты сдвинуты в зону более низких частот, чем у серийного агрегата. Такой характер зависимостей свидетельствует о снижении динамической нагруженности звеньев агрегата при уменьшении жёсткости силовой передачи трактора.
Следовательно, уменьшение жёсткости силовой передачи повышает эффективность функционирования машинотракторных агрегатов на базе колёсных тракторов класса 1,4.
Рис. 2. Нормированные спектральные плотности тяговой нагрузки: 1 - серийный вариант; 2 - опытный вариант трансмиссии
S(Q) 0,4 0,3 0,2 0,1
\ \д
\ \ \ \ /А [д
\ ~ f \ \ У /
О
4
8 Q с
Рис. 3. Нормированные спектральные плотности угловой скорости коленчатого вала двигателя: 1 - серийный вариант; 2 - опытный вариант трансмиссии
Литература
1. Кутьков Г.М. Тяговая динамика трактора. М., 1980.
2. Шкарлет А.Ф. Исследование переходных процессов в приводе колёсного трактора при неустановившейся нагрузке и их влияния на тяговые показатели: Дис. ... канд. техн. наук. Зерноград, 1970.
3. Строков В.Л. Эластичные приводы ведущих колёс тракторов. Волгоград, 1981.
4. Строков В.Л., Корсаков Л.А., Макарова Т.И. Об эластичном приводе ведущих колёс трактора // Тракторы и сельхозмашины. 1974. № 8. С. 8-10.
Азово- Черноморская государственная агроинженерная академия, г. Зерноград
7 сентября 2004 г.
