CC BY
53
***** зтксжт ***** № 2 (22) 2011
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 629. 114.2
ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСМИССИИ НА СТЕПЕНЬ Г АЛЛ ОПИРОВ АНИЯ И РЫСКАНИЯ ТРАКТОРА
С.Д. Фомин, кандидат технических наук, доцент
ФГОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия
Рассматривается влияние характеристик трансмиссии на угловые колебания трактора и прицепного звена в продольно-вертикальной плоскости (галлопирование) и поперечной плоскости (рыскание) для процесса разгона и установившегося движения в широком диапазоне скоростей.
Ключевые слова: разгон, транспортный агрегат,
упругодемпфирующие звенья, гироскопические датчики, галлопирование, рыскание.
Характеристики трансмиссии (жесткость, диссипативные свойства) оказывают непосредственное влияние на формирование крутящих моментов, касательных усилий, а, следовательно, и на динамику взаимодействия элементов системы «трактор-прицеп-опорное основание» и, в конечном итоге, на все динамические показатели МТА, в том числе на галлопирование и рыскание, как трактора, так и прицепного звена. Испытаниям с целью выявления этого влияния подвергался транспортный агрегат в составе экспериментального трактора кл. 1,4 и прицепа ПСЕ-12,5. Трактор был оснащен опытным
пневмогидравлическим упругодемпфирующим приводом ведущих колес[2], увеличивающим податливость трансмиссии и обеспечивающим плавное восприятие изменяющейся нагрузки. Прицеп имел максимальную загрузку с общей массой, равной 6320 кг. Комплекс приборов и датчиков позволял регистрировать широкий круг параметров: угол рыскания трактора, угол рыскания прицепа, угол поворота остова трактора в продольно-вертикальной плоскости (угол галлопирования), угол поворота рулевого колеса, угол поворота дышла прицепа, зазор в сцепном устройстве, ускорение поступательного движения трактора, ускорение поступательного движения прицепа, вертикальные ускорения центров переднего и заднего мостов трактора, крутящие моменты на полуосях, давления в пневмогидроаккумуляторах, ход гидроцилиндров эластичных элементов и др., всего 32 параметра.
Углы рыскания трактора и прицепа, угол поворота остова трак-гора в продольно-вертикальной плоскости измерялись посредством датчиков, выполненных на основе гироскопических чувствительных элементов. Для этой цели были приспособлены гироагрегаты Г-ЗМ из авиационного гироиндукционного компаса ГИК-1 (замер курсовых углов трактора и прицепа) и гиродатчик авиагоризонта АГД-1 (замер угла поворота трактора в продольно-вертикальной плоскости). Питание гироскопических датчиков осуществлялось от источника переменного трехфазного тока напряжением 36В 10% частотой 400Гц 2% (запитка гиродвигателей и двигателей системы коррекции гироскопов) и от
источника постоянного тока напряжением 27В _ 10% (запитка реохордных и индукционных датчиков системы коррекции гироскопов). Для выработки переменного трехфазного тока применялся преобразователь типа ПТ-200Ц, мощности которого достаточно для питания всех трех используемых гирокомплексов. В связи с тем, что сигналы, поступающие от гироскопов, не могут непосредственно использоваться для регистрации осциллографом (сигналы трехфазные, а на выходе АГД-1 - трехфазные переменного тока), были изготовлены специальные преобразователи сигналов по каждому каналу. Они были смонтированы в специально изготовленном пульте управления, с которого осуществлялось управление гироскопами и преобразователем: запуск, арретирование, регулировка уровня сигналов.
Путем измерений были определены пусковые токи отдельных агрегатов гироскопической системы и подсчитан суммарный пусковой ток. Последний оказался значительным (24А) для примененных в экспериментальной установке аккумуляторных батарей типа 6СТ-132. С целью предотвращения чрезмерного разряда батарей в период запуска предусмотрены последовательные подача питания, запуск и вывод на рабочий режим преобразователя и каждого из гироскопов. Суммарный ток разряда при работе преобразователя, всех гироскопов и осциллографа составлял 12-13 А.
Тарировка гироскопов осуществлялась с помощью делительной головки с установленными на ней сменными поворотными платформами. Точность делительной головки предварительно оценивалась посредством оптического квадранта типа КО-10. Перед тарировкой оценивалось соответствие угловой скорости увода гироскопа паспортным данным (скорость увода не должна превышать 0,26 град/мин). Кроме того, перед экспериментальными исследованиями оценивалась степень точности гироскопических датчиков в условиях вибрации при замере малых углов отклонения ( -2°).
Во время испытаний состояние транспортного агрегата соответствовало техническим условиям заводов-изготовителей. Соответствовали норме: схождение управляемых колес, суммарные люфты в рулевом управлении трактора и прицепа, определенные по ободу рулевого колеса и дышлу. Давление в шинах соответствовало норме для транспортных работ и проверялось каждый раз непосредственно перед выездом на испытания. Колеса прицепа и задние колеса трактора были оснащены новыми шинами, износ протектора управляемых колес трактора не превышал 5% от первоначальной высоты и был равномерным по окружности и ширине.
Эксперименты проводились на III, IV, V, VI передачах без редуктора и VIII с редуктором при максимальной подаче рейки топливного насоса, что соответствовало скорости 1,90; 2,36; 2,81; 3,30 и 3,61 м/с. Проведенные экспериментальные исследования показали, что с ростом скорости степень рыскания тракторного поезда увеличивается, устойчивость ухудшается как для жесткого, так и для эластичного приводов (рис. 1,2). Однако, значение среднеквадратического отклонения (стандарта) угла рыскания трактора оат с эластичным
приводом на 19-26% меньше, чем с жестким. Интенсивность изменения оат для трактора практически одинакова для обоих типов привода. Однако интенсивность изменения степени рыскания прицепа оап в зависимости от скорости для эластичного привода заметно ниже, чем для жесткого (рис.2). Это является следствием существенного снижения интенсивности взаимодействия звеньев агрегата при введении упругодемпфирующих звеньев. С ростом скорости вследствие увеличения ударных нагрузок со стороны неровностей существенно возрастает изменчивость крюкового усилия, увеличиваются колебания в сцепном устройстве, учащаются рывки и увеличивается их интенсивность, увеличивается число накатов прицепа на трактор. Введение упругих элементов в трансмиссию обеспечивает создание запаса потенциальной энергии при действии пиковых нагрузок, что способствует «смягчению» динамических процессов при взаимодействии звеньев поезда: стабилизируется крюковая нагрузка на 14...25%; уменьшается вариация зазора в сцепке на 15...50%; снижается количество накатов на 50...80%[3].
критерию оатр, Град) в зависимости от скорости: 1-Ш пер без ред., 2- IV пер. без ред.,3-У пер. без ред.,4- VI пер. без рсд..5-УШ пер. с ред.
На трансмиссию с пониженной жесткостью в меньшей степени сказываются угловые колебания, вызванные наездом колесами трактора на неровности и вследствие колебания крюковой нагрузки[1]. Последняя также стабилизируется при введении упругих звеньев. В целом, все это способствует уменьшению угловых колебаний трактора в продольно-вертикальной плоскости - галлопированию. Установлено для широкого диапазона скоростей, что вследствие сглаживания пиков крюковой нагрузки (на 38%) и крутящего момента (на 36%) с эластичными элементами происходит более плавный и, в то же время,
более интенсивный разгон агрегата: сокращается время разгона, за счет того, что снижается буксование и в меньшей степени уменьшается частота вращения коленчатого вала двигателя. При этом трактор в меньшей степени опрокидывается в продольно-вертикальной плоскости: величина угла галлопирования Р снижается на 40%[5].
с
а
D
1,3
1,2
1,1 1
0,9
0.8
0,7
о.е
0,5
Рисунок 2 - Влияние жесткости трансмиссии на степень рыскания прицепа (по критерию Оап, град) в зависимости ОТ СКОрОСТИ.
Аналогические явления наблюдаются при действии пиковых нагрузок и на установившемся режиме движения. В данном случае установлено снижение стандарта угла галлопирования Р на 12-19% для широкого диапазона скоростей (рис.З).
Уменьшение угловых колебаний в продольно-вертикальной плоскости (по критерию стандарта угла Р) приводит к более равномерной загрузке переднего и заднего мостов трактора, снижению их вертикальных ускорений: на 12-30% для переднего и на 19-37% для заднего моста. Снижение вертикальных колебаний мостов способствует уменьшению возмущений от боковых составляющих сил, действующих со стороны неровностей, повышению сопротивляемости мостов уводу. Все эти факторы в целом приводят к уменьшению степени рыскания тракторного поезда, улучшению курсовой устойчивости управляемого движения.
СП сшэп
Экспоненциальная (СП) ----Экспоненциальная (ЭП)
0,8 ар
0,75
0,7
0,65
0,6
0,55
:СП
|ЭП
-Полиномиальная {СП)
- Полином илльнля (ЭП)
0,7103
у =0,006x2 - 0,046х +0,744 Р!1 = 0,744
0.6782
0,6650
0,616
(1,5811
У =
1,004x2 -0,0
р:: = о,:
26 х
¡89
0,638
1
5исунок 3 - Степень галлопирования трактора (по критерию ар град) с различным типом привода в зависимости от скорости: 1-Ш пер без ред., 2- IV пер. без ред., З-У пер. без ред., 4- VI пер. без ред., 5-УШ пер. с ред.
«Смягчение» динамики взаимодействия элементов системы «трактор-прицеп-опорное основание» приводит к уменьшению уровня горизонтальных ускорений и их изменчивости. Повышение равномерности движения (по критерию оа) зарегистрировано на 20-25%. Заметим, что при движении на высших передачах с серийным приводом (на VI и VIII),уровень горизонтальных ускорений составляет 0,23g и 0,27g соответственно, что превышает допустимый, который находится в пределах 0,1-0^. Снижение жесткости трансмиссии путем установки упругодемпфирующих звеньев позволяет снизить горизонтальные ускорения до величин, не превышающих верхний уровень допустимых значений во всем диапазоне скоростей, что наряду с уменьшением уровня вертикальных ускорений, снижением степени галлопирования, снижением степени рыскания, уменьшением напряженности психомоторной работы водителя-оператора по поддержанию заданной траектории, способствует улучшению условий его работы и напрямую связано с улучшением его психофизиологического состояния.
Библиографический список
1.Аврамов, В.И. Снижение динамической нагрузки на переходных режимах работы МТА [Текст] / В.И. Аврамов, С. Д. Фомин // Механизация и электрификация с.-х. - 2004. - №8. -С. 24-25.
2.А.С. №1110681 СССР, МЕСИ В60к17/32. Привод ведущего колеса коленного тракгора/В.Л. Строков, В.И. Пындак, В.И. Аврамов, С.Ю. Юдин, С.Д. Фомин. №358557/27-11. Заявлено 06.05.83, опубл. 30.08.84, Бюл.№32
3.Фомин, С. Д. Повышение управляемости и курсовой устойчивости транспортного агрегата на базе колесного трактора кл. 1,4 путем применения пневмогидравлического эластичного привода ведущих колес: дне... кандидата тех. наук:05.20.01, 05.20.03/Фомин Сергей Денисович,- Волгоград,!993.-250с.
4.Фомин, С.Д. Устойчивость движения транспортного агрегата с пневмогидравлическим упруго демпфирующим приводом ведущих колес [Текст] / С. Д. Фомин, В.И. Аврамов //Механизация и электрификация с.-х. - 2004. -№ 8. - С. 17-19.
5.Фомин, С.Д. О некоторых аспектах динамики разгона и установившегося движения МТА с упругодемпфирующими звеньями [Текст] / С.Д. Фомин, А.Г. Жутов, В.И. Аврамов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. -2010. - №4(20).-С. 181-185.
E-mail: [email protected]
