Пути повышения производительности сельскохозяйственных машин (стр. 4 из 8)

-универсальность МТА на базе тракторов тягово-энергетической концепции выше благодаря технологическому маневрированию использованием технологического модуля в составе многофункционального МТА;

-снижение вредного воздействия движителей на почву объясняется увеличением числа ведущих осей и колес МТА на базе тракторов тягово-энергетической концепции, что позволяет работать с более низким давлением воздуха в шинах и меньшей осевой нагрузкой;

-материалоемкость МТА на базе тракторов тягово-энергетической концепции ниже, поскольку в образовании тягового усилия участвует вес всего агрегата, а не только трактора;

-снижение расхода топлива обусловлено изменяемостью сцепного веса, повышением степени загрузки в течение года и улучшением тягово-сцепных свойств по сравнению с тракторами тяговой концепции;

-более высокая приспособленность тракторов, особенно широкоиспользуемых класса 1,4…2, к реализации прогрессивных технологий и составлению комбинированных агрегатов благодаря увеличению нагрузочной способности ходовой системы.

1.2 Выбор оптимальных режимов МТА на базе тракторов тягово-энергетической концепции

В качестве объекта моделирования принят тягово-приводной агрегат, частным случаем которого является тяговый МТА, у которого нагрузка на валу отбора мощности трактора равна нулю, а мощность двигателя расходуется только лишь на тяговый процесс.

Основой для разработки тягового и энергетического баланса машинно-тракторного агрегата является тяговая характеристика трактора. Поэтому вопрос достоверности показателей теоретической тяговой характеристики и соответствия их тем показателям, которые трактор тягово-энергетической концепции будет развивать в поле при работе с сельскохозяйственной машиной, является важным. Еще В.Н. Болтинский показал, что в реальных условиях эксплуатации тракторный двигатель развивает более низкие показатели вследствие переменной нагрузки, действующей на него, по сравнению с показателями, получаемыми при действии постоянной нагрузкой. Авторами, при моделировании, было получено снижение мощности, из-за нелинейности регуляторной характеристики. Снижение мощности объясняется уменьшением количества рабочих циклов, за счет снижения частоты вращения двигателя. Происходит "расслоение" характеристики, которое заключается в том, что одному и тому же значению крутящего момента двигателя соответствуют разные значения угловой скорости коленчатого вала. Это снижение мощности не зависит от того, будут или нет физические потери энергии, вызванные изменением условий осуществления процессов в системе вследствие ее колебаний (ухудшение теплового процесса двигателя, рассогласование в САР и т. д.). Наличие таких потерь необходимо учитывать дополнительно.

Для формированная тягово-динамической характеристикой трактора, при обосновании оптимальных режимов тягово-приводных МТА, авторами использовалась динамическая регуляторная характеристика (расслоенная регуляторная характеристика двигателя).

Расчет тягового КПД трактора при переменной нагрузке отличался от расчета тягового КПД при статической нагрузке в соответствии с ГОСТом определяемым выражением

, где - максимальная эффективная мощность двигателя; - максимальная тяговая мощность на крюке по тяговой характеристике.

Значения

и , используемые для определения КПД трактора, при расслоении тяговой характеристики трактора соответствуют различным режимам работы двигателя. Такая методика определения КПД трактора некорректна, поэтому полученный КПД называют условным тяговым. Чтобы избежать отмеченных недостатков при определении КПД тракторов при переменной нагрузке, использовались значения эффективной мощности двигателя , взятой не по регуляторной, а по динамической регуляторной характеристике для соответствующего режима работы двигателя.

Основной сложностью при расчете тягово-динамической характеристикой двигателя является определение средних значений основных показателей двигателя при переменной нагрузке.

При нахождении вероятно-статистических оценок основных показателей двигателя переменную нагрузку на входе в двигатель авторы представили в виде случайной величины, подчиняющийся закону арксинуса или нормальному закону. В первом случае характер распределения крутящего момента на валу двигателя соответствует моделированию гармонической нагрузки в стендовых условиях или полевых с использованием загрузочных имитационных устройств НАТИ или КубНИИТИМа, а во втором – работе трактора при выполнении технологической операции.

В общем случае плотность распределения вероятностей крутящего момента

описывается известными выражениями.

При законе арксинуса:

,

где

;

– частота колебаний крутящего момента;

– амплитуда колебаний крутящего момента;

– начальная фаза гармонических колебаний нагрузки;

- среднее значение крутящего момента на валу двигателя .

При законе Гаусса:

,

где

, - соответственно математическое ожидание крутящего момента и его среднеквадратическое отклонение.

При рассмотрении трактора тягово-энергетической концепции вероятностная нагрузка на коленчатом валу двигателя

, формируется за счет моментов сопротивления: на ведущих полуосях трактора и на привод ведущих колес технологического модуля . Моменты , и рассматривались авторами как случайные величины. Для описания плотности распределения вероятностей случайных величин и было взято выражение:

где

–соответственно средние значения моментов сопротивления

и ;

и – стандарты моментов и ;

– коэффициент корреляции.

При анализе и оценке эксплуатационных свойств машинно-тракторных агрегатов в процессе выполнения технологических операций и процессов в модели использовались фактические и базовые (или номинальные) значения энергетических (частота вращения, часовой расход топлива, эффективная мощность, удельный расход топлива) и технико-экономических (производительность, удельный расход рабочего времени, расход топлива на 1 га, прямы эксплуатационные затраты на единицу выработки) показателей, которые являются "выходом" модели.

Под воздействием случайных внешних факторов энергетические и технико-экономические показатели МТА также являются случайными величинами и определяются своими вероятностно-статистическими оценками: законами распределения, математическими ожиданиями, дисперсиями, среднеквадратическими отклонениями и др.

Авторами было сделано допущение, что выходные показатели

связаны с входными воздействиями и функциями связи , устанавливаемыми в процессе кусочно-линейной аппроксимации регуляторной характеристики двигателя Д-240.

Функции

, плотности выходных показателей на различных нагрузочных режимах машинно-тракторного агрегата определяются по вероятностным вычислительным моделям c непрерывным случайным аргументом; математические ожидания , дисперсии , стандарты и коэффициенты вариации определяются по модели c дискретным аргументом. По модели c дискретным аргументом определяются также математические ожидания выходных показателей.