Введение к работе
Актуальность темы. Необходимым условием для повышения конкурентоспособности и эффективности использования тракторов является применение систем управления (СУ) навесными устройствами. Указанные системы позволяют оптимизировать работу энергомашины и должны отвечать требованиям надежности, экономичности работы, удобства обслуживания, а также обеспечивать высокое качество управления в ручном и автоматическом режимах.
Показатели агротехники и комфорт оператора при работе агрегата в большой степени определяются динамикой подъема навесных технологических орудий. Подъем орудий, обладающих достаточно большой массой, сопровождается значительными инерционными нагрузками, которые оказывают динамическое воздействие на агрегат и вызывают неблагоприятные колебания трактора и сиденья. Поэтому появляется необходимость снижения указанных нагрузок за счет обеспечения плавного подъема орудия и уменьшения действующего при этом ускорения.
Проведенные в этой области исследования не решают полностью эту задачу. Существующие разработки и технические решения по улучшению плавности подъема приводят к снижению качества работы релейных СУ, так как уменьшают их быстродействие, а время запаздывания срабатывания при этом из-за разгрузки гидросистемы по давлению в холостых режимах остается большим. Поэтому вопросы создания и исследования СУ навесными устройствами, которая обеспечивает плавный подъем навесных орудий с минимальным временем запаздывания и высоким быстродействием, являются актуальными и имеют большое практическое значение. Причем наиболее целесообразно эту проблему можно решить путем выбора рациональных конструктивных параметров гидросистемы трактора и распределительного устройства СУ.
Связь работы с научными программами и темами. Настоящая работа выполнена в рамках осуществляемых Минским тракторным заводом (МТЗ) совместно с научными и производственными организациями республики программ по электронизации и автоматизации универсально-пропашных тракторов "Беларусь".
Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка научно обоснованного метода выбора рациональных конструктивных параметров СУ навесными устройствами колесных тракторов, обеспечивающих заданное качество управления, и создание на этой основе распределительного устройства для перспективной системы управления.
В соответствии с поставленной целью основные задачи работы:
-
Сравнительный анализ существующих конструкций и методов исследования тракторных СУ навесными устройствами.
-
Разработка методических положений экспериментальных и теоретических исследований СУ.
-
Разработка средств для испытаний образцов и оценки качества управления навесными устройствами, включающих экспериментальные установки, стендовое оборудование с измерительной системой и математическое моделирование.
-
Исследование переходных процессов в гидравлической навесной системе трактора. Определение рациональных конструктивных параметров гидросистемы и распределительного устройства СУ.
Научная новизна полученных результатов. Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Разработан метод выбора рациональных конструктивных параметров СУ навесными устройствами по заданному критерию, включающий анализ конструкций, экспериментально-статистическое и математическое моделирование, который позволяет повысить качество управления и уменьшить трудоемкость разработки основных узлов СУ.
-
Получена математическая модель колесного трактора с навесным орудием, позволяющая по экспериментальным реализациям переходных процессов в гидравлической системе трактора с приемлемой точностью оценить влияние конструктивных факторов гидросистемы на динамику подъема орудия и качество управления.
-
Исследовано влияние конструктивных параметров электрогидравлического распределителя СУ на качество управления навесными устройствами и даны рекомендации по их определению.
В результате проведенных исследований и разработок получено 7 авторских свидетельств и 2 патента.
Практическая значимость полученных результатов. Практическая ценность работы состоит в следующем:
-
Разработан распределитель электрогидравлической СУ, который может быть использован в мобильных машинах для работы в ручном и автоматическом режимах, обеспечивая при этом необходимое качество управления навесными устройствами и комфорт оператора.
-
Разработан комплекс испытательного оборудования, включающий экспериментальные установки, стенд для исследования тракторных электрогидравлических СУ навесными устройствами с измерительной системой, и предложена методика экспериментальных исследований.
которые позволяют проводить испытания по проверке работоспособности, а также определению статических и динамических характеристик СУ в лабораторных условиях. Разработанные датчики измерительной системы могут применяться для исследований гидравлических систем, механических устройств, а также в различных автоматических СУ.
3. Составлено математическое описание колесного трактора с навесным орудием, предложены численный метод и алгоритм определения динамических характеристик трактора ка ЭВМ, которые могут быть полезны при исследованиях СУ рабочими органами мобильных машин.
Электрогидравлическая СУ навесными устройствами с разработанным распределителем проходила Государственные и лабораторно-полевые испытания на тракторах Минского и Харьковского тракторных заводов в различных климатических зонах, которые показали высокую эффективность ее применения.
Экономическая значимость полученных результатов. Оснащение тракторов "Беларусь" злектрогидразлической СУ навесными устройствами повышает их технический уровень и конкурентоспособность на внешнем рынке'. Разработанный электрогидравлический распределитель СУ улучшает качество управления навесными устройствами и комфорт оператора вследствие плавного подъема орудия и снижения величины ускорений сиденья, а также уменьшения времени запаздывания срабатывания системы, управления при ее высоком быстродействии. По данным МГЗ, применение указанной СУ навесными устройствами увеличивает производительность и снижает погектарный расход топлива пахотного агрегата соответственно на 7,6% и 8,7%.
Ряд зарубежных потребителей, особенно в технически развитых странах (Швеция, Польша и др.), проявляют большой интерес к установке на тракторах МГЗ перспективных СУ, что повлечет за собой коммерческие поставки тракторов этой комплектации за рубеж. Кроме этого, в качестве коммерческого продукта могут служить стендовое оборудование, датчики и методика экспериментальных исследований СУ.
Основные положения работы, выносимые на защиту. В диссертации защищается :
-
Из научно-методических разработок — метод выбора рациональных конструктивных параметров СУ навесными устройствами по заданному критерию, определяющему качество управления, применение которого уменьшает трудоемкость разработки основных узлов системы.
-
Из теоретических разработок— математическая модель колесного трактора с навесным орудием, позволяющая по экспериментальным
реализациям переходных процессов в гидравлической системе оценить с приемлемой точностью влияние ее конструктивных факторов на динамику подъема орудия и качество управления.
3. Из научно-технических разработок — электрогидравлический распределитель для перспективной СУ навесными устройствами, который разработан с использованием предложенного метода выбора параметров и обеспечивает плавный подъем навесных орудий с минимальным временем запаздывания и высоким быстродействием; комплекс испытательного оборудования, включающий экспериментальные установки стенд для исследования тракторных электрогидравлических СУ с изме рительной системой, применение которых дает возможность проведе ния испытаний опытных образцов в лабораторных условиях в короткие сроки с наименьшими затратами.
Личный вклад соискателя. Личный вклад автора отражает содержание диссертации. Основные результаты иссле дований получены автором самостоятельно. Научные руководители при нимали участие в постановке задач, выполняемых в работе, в обсуж дении результатов экспериментов и оказывали методическую помощь при их проведении. Другие соавторы совместных публикаций аанима лись изучением вопросов, не вошедших в настоящую диссертацию.
Апробация результатов работы. Ос новные положения и результаты работы были доложены на научно-тех нических конференциях "Повышение технического уровня и надежности машин" (г.Шнек, 1986, 1993 г.г.), "Проектирование и эксплуатация гидропневматических систем и гидропривода машин, автоматов и робо тов в машиностроении" (г.Севастополь, 1988 г.), "Проектирование производство и эксплуатация жидкостно-газовых систем современных воздушных судов и авиационной наземной техники" (г.Киев, 1989 г.) "Проблемы динамики пневмогидравлических и топливных систем лета тельных аппаратов и двигателей" (г.Куйбышев, 1990г.); заседаниях Совета конструкторской секции НТО ГСКБ МГЗ (г.Минск, 1987 г.) и кафедры "Гидропневмоавтоматика" Белорусского политехнического инс титута (г.Минск, 1989г.); 22-ом Международном симпозиуме "Техноло гия автомобилестроения и автоматика" (г.Флоренция,1990 г.); Всесо юзных научно-технических семинарах "Проектирование и эксплуатация промышленных гидроприводов и систем гидропневыоавтоматики" (г.Пен за, 1988,1991г.г.); Международной научно-практической конференции "Проблемы безопасности на транспорте" (г.Гомель, 1997г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печа ных работ, а также получено 7 авторских свидетельств и 2 патента.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, пята глав, выводов, списка использованных источников, приложений и изложена на 148 листах машинописного текста. Работа содержит 53 иллюстрации на 39 листах, 13 таблиц на 11 листах, 3 приложения на 30 листах. Список использованных источников включает 125 наименований и расположен на 11 листах.
