Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние исследований по снижению динамических нагрузок в мобильных МТА 11
1.1. Состояние исследований в области механизации технологических процессов земледелия и растениеводства 11.
1.2. Исследования характера нагрузки при использовании известных средств снижения динамических потерь 13
1.3..Обзор методов исследования и средств управления рабочими процессами МТА в динамических режимах 22
1.4. Принципиальные схемы исследований и управляющие системы МТА... 26
1.5. Цели, задачи и общая программа исследований 27
1.6. Выводы 28
ГЛАВА 2. Теоретические основы повышения эффективности использования МТА с комплексными способами контроля и управления 30
2.1. Функционирование МТА в системе человек-среда и динамические потери 30
2.2. Оценка технического уровня МТА с комплексными способами и средствами управления 52
2.3. Требования к совершенствованию агрегата, к его режимам работы, средствам управления и интенсификации процессов 59
2.4. Пути снижения неустановившихся нагрузок в МТА при выполнении технологических операций 60
2.5. Снижение неустановившихся нагрузок на их источнике 66
2.6. Снижение НН без ликвидации на ее источнике обеспечением в дизеле соотношения подачи воздуха к подаче топлива 78
2.7.Разработка и выбор технологических схем процессов и операций для снижения колебаний нагрузок и повышения качества обработки материала 85
2.8. Улучшение динамических качеств агрегатов и качества обработки материала за счет комплексных средств 93
2.9. Выводы 104
ГЛАВА 3. Улучшение рабочих процессов дизеля МТА 106
3.1. Конструктивные, эксплуатационные методы и средства улучшения показателей дизеля 106
3.2. Дифференциальные уравнения процесса самоорганизации, соотношения подачи воздуха к подаче топлива при работе двигателя на корректорной ветви характеристики 113
3.3. Организация работы системы питания 116
3.4. Организация работы системы смазки 117
3.5. Технический эффект от внедрения гибких элементов 124
3.6. Функциональные связи процессов и самоорганизация нагрузочных и скоростных режимов 125
3.7. Выводы 127
ГЛАВА 4. Улучшение кинематических и динамических связей в процессах передачи момента в транссмисии 128
4.1. Модель исследования передачи момента 128
4.2. Структурные, кинематические и динамические связи разделения подведенного момента в трансмиссии 131
4.3. Использование шара и шаровых передач в передаче момента 133
4.4. Структурные, кинематические и динамические связи самоблокирующихся дифференциалов 138
4.5. Сравнительный анализ работы самоблокирующихся
дифференциалов 161
4.6. Оценка влияния компоновки привода ведущих колес на
тягово-сцепные свойства и топливную экономичность 162
4.7. Параметры качения и распределения моментов между осями МТА 4 х 4 с двумя двигателями 163
4.8. Выводы 171
ГЛАВА 5. Исследование кинематических и динамических показателей качения движителей 173
5.1. Взаимодействие ведущего колеса с почвой и его тягово-сцепные показатели 173
5.2. Методика определения параметров качения ведущего колеса с различными значениями давления в шинах 176
5.3. Аналитическое определение касательной силы тяги 182
5.4. Принципы, способы и средства управления работой ведущего колеса 184
5.5. Методика расчета параметров колеса при работе с активизатором с обратной связью по перемещению и давлению 188
5.6. Управление работой движителей 193
5.7. Выводы 196
ГЛАВА 6. Работа сельскохозяйственных тяговых транспортных и уборочных агрегатов, состояние среды и качество протекающих процессов 198
6.1. Методика согласования параметров динамических подсистем и оценка совершенства агрегата 198
6.2. Задачи экспериментальных исследований 200
6.3. Методика определения согласованности процессов в комбинированных агрегатах в зависимости от нагрузки на агрегат и состояния почвы 202
6.4. Методика определения параметров качения ведущих колес 203
6.5. Методика определения параметров в сборочных единицах агрегата, связанных с технологическими процессами 204
6.6. Программа испытаний 205
6.7. Агрегаты, приборы ЭИ и требования, предъявляемые к ним 207
6.8. Результаты технической и технологической самоорганизации и интенсификации процессов в агрегате 217
6.8.1. Агрегат подготовки почвы и посева 217
6.8.2. Работа тягового двухдвигательного агрегата при различных компоновках привода 222
6.8.3. Работа ведущих колес 223
6.8.4. Работа транспортного технологического агрегата при выполнении операций погрузки и разгрузки 234
6.8.5. Оценка погрешностей замеров и вычислений исследуемых величин 236
6.8.6. Закономерности распределения полного крутящего момента между ведущими осями 238
6.8.7. Экспериментальные исследования агрегата с позиционированием машины относительно трактора 248
6.9. Выводы
ГЛАВА 7. Оценка экономической, технической и социальной эффективности исследований 256
7.1. Эффективность применения новых и известных процессов в МТА в зависимости от характера нагрузки и качества обрабатываемого материала 256
7.1.1. Методика оценки эффективности использования новых решений 256
7.1.2. Эффективность подачи дополнительного воздуха из шин ведущих колес и двигатель при работе его на корректорной ветви характеристики 257
7.1.3. Эффективность использования средств и способов снижения изменчивости тягового сопротивления рабочего органа на работу МТА 258
7.1.4. Эффективность чередования приемов технологических операций при подготовке почвы и посева 259
7.1.5. Эффективность использования тягового агрегата с двумя двигателями с различными компоновками привода ведущих колес 259
7.1.6. Методика расчета эффективности способа подъема обрабатываемого материала к рабочему органу 260
7.2. Технико-экономический и социальный эффекты от применения результатов теоретических и экспериментальных исследований и технических решений, подтвержденных Госкомитетом по делам изобретений и открытий СССР и Госпатентом РФ и актами внедрения 260
7.3. Принципы построения новых типов МТА 261
Выводы по работе и предложения 262
Литература 266
Приложения 289
- Исследования характера нагрузки при использовании известных средств снижения динамических потерь
- Пути снижения неустановившихся нагрузок в МТА при выполнении технологических операций
- Дифференциальные уравнения процесса самоорганизации, соотношения подачи воздуха к подаче топлива при работе двигателя на корректорной ветви характеристики
- Методика расчета параметров колеса при работе с активизатором с обратной связью по перемещению и давлению
Введение к работе
Актуальность проблемы. Для удовлетворения потребностей общества в продуктах растениеводства требуется повышение производительности и качества работы машинно-тракторных агрегатов (МТА). Это можно достичь путем увеличения мощности, рабочих скоростей, ширины захвата и снижения неустановившихся нагрузок (НН) в МТА.
Промышленность выпускает тракторы и сельскохозяйственные машины с тем расчетом, что они будут работать на стационарных режимах.
Анализ исследований МТА показывает, что эффективные показатели снижаются при работе в нормальных условиях до 20%, а в экстремальных условиях - до 40% по сравнению с номинальными. Продолжительность неустановившихся режимов работы агрегата составляет 60...65% сменного времени. Из-за этого снижается производительность агрегата, повышается расход топлива и растут потери от недоиспользования мощности двигателя (коэффициент использования мощности составляет всего є = 0,4...0,5). В России затраты энергии на единицу сельскохозяйственной продукции в 3-4 раза выше, чем в других промышленно развитых странах.
Такие изменения прослеживаются при возделовании зернобобовых и трав, где проявляются все свойства МТА и все варианты режимов нагружения. Неустановившеаяся нагрузка нарушает режимы работы всех сборочных единиц (СЕ) МТА и тем самым качественные показатели технологической операции. Нагружение МТА происходит вариацией момента сопротивления, амплитуды и частоты колебаний нагрузки.
В связи с этим возникает проблема снижения колебаний нагрузок на валу двигателя.
Работа выполнялась в рамках тематических планов научных исследований Казанской государственный сельскохозяйственной академии и Российской сельскохозяйственной академии наук по теме: «Разработка технологических, технических . и организационных решений по энергосбережению и улучшению условий труда на сельскохозяйственных агрегатах и в производстве инженерного комплекса», координационным планом 0.51.03. «Разработать и внедрить комплексные системы увеличения производства продовольственного зерна высокого качества по зонам п. 2.3.» и заданием 0.3 межведомственной проблемы OCX. 108. Номера государственных регистрации 77056691; 7206399; 81031005; 01860070314.
Цель работы - решение проблемы снижения влияния не установившихся нагрузок на процессы в МТА при выполнении технологических операций и изыскание самоприспосабливаемых способов, устройств, новых рабочих органов и средств управления для стабилизации их нагрузочных и скоростных режимов.
Объекты исследований: Технологические операции и процессы обработки почвы, посева, уборки комбинированными и одномашинными агрегатами.
Методы исследования. Исследования рабочих процессов МТА базировались на применении теоретических методов моделирования. Экспериментальные исследования выполнены с применением современных методов и измерительной аппаратуры. Научную новизну составляют:
1. Метод оценки и методология создания средств со свойствами самоприспосабливаемости к режимам нагружения.
2. Технологические процессы, операции и средства, в комплексе снижающие вариации неустановившихся нагрузок в их источниках возникновения и при трансформации до двигателя.
3. Методы кинематических и динамических расчетов агрегатов и сборочных единиц.
4. Приемы расширения возможностей агрегата и управления процессами рабочих органов.
5. Прогноз технического уровня и эксплуатационные требования к МТА и самоприспосабливающимся средствам. 6. Выбор оптимальных технологий и разработка механизмов позволяющих снизить влияние неустановившихся нагрузок на работу двигателя.
7. Технологические и технические требования к комплексной системе управления процессов в рабочих органов МТА.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на:
Всесоюзном научно-техническом семинаре «Разработка и оптимизация динамических характеристик двигателей мобильных сельскохозяйственных комплексов». (Казань, КСХИ, 1991);
Всесоюзном и международном межотраслевых научно-технических семинарах посвященных 80 и 100-летию В.Н. Болтинского «Исследование двигателей сельскохозяйственных машин в динамических (неустановившихся) режимах». (Казань, КСХИ, 1983 и КГСХА 2003);
Второй международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера». (Казань, КГТУ, 2001);
Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы разработки и внедрения машинных технологий в растениеводстве и животноводстве» (Киров, Вятская ГСХА, 2002);
Всероссийской научно-практической конференции «Агроэкологические проблемы». (Казань, АН Республики Татарстан, 2001);
научно-методических конференциях кафедр «Тракторы и автомобили» сельскохозяйственных вузов Поволжья и Предуралья, состоявшиеся в Пермской (1982), Чувашской (1976 и 1983), Ижевский (1975 и 1984), Кировской (1985) и Казанской (1973 и 1994) ГСХА;
научных конференциях С.Петербургского ГАУ (1983), Челябинского ГАУ (1973); Ежегодных научных конференциях (1970...2002) КГСХА, Белорусского ИМСХ (1975 и 1983), Владимирского ГТУ (1997), Ульяновской (1980 и 1987), Ижевской (1984) и Свердловской (1986) ГСХА;
научно-производственных конференциях и семинарах НПО «Нива» Татарстан. (Казань, 1985...1988); Практическая ценность и реализация результатов исследований.
Использование новых конструкций рабочих органов и систем их управления обеспечивает увеличение производительности агрегата на 6...9%, снижение расхода топлива на 6%.
Почвообрабатывающая комбинированная машина, способная сочетать в себе пять вариантов технологических операций, только в одном варианте по сравнению с основной операцией дает экономию топлива до 42%, сохранение стерни 60...90%.
При внедрении каждого технологического процесса системы самоприспосабливаемости рабочих органов ожидаемый эффект составляет не менее 800 тыс. руб. на один агрегат, на период срок службы.
Теоретические разработки использованы при:
улучшении процессов в технологиях возделывания зернобобовых культур;
обосновании режимов работы комбинированного агрегата на базе трактора Т-150К, культиватора плоскореза КП-2-150 и устройства подготовки почвы и посева (А.с. 1230478), а также при совершенствовании технологических агрегатов ЗИЛ-13ГВ и Урал 375 Т.М.
Силовая передача самоходного сельскохозяйственного комбайна (А.с. 1230873) внедрена при совершенствовании технологического транспортного средства в двух хозяйствах Хмельницкой области Украины.
Научные рекомендации и разработки по снижению вариации нагрузок позволили повысить производительность на 6...9%, снизить расход топлива на 6...8% в агрегатах с тракторами МТЗ.
Рекомендации и изобретения по реализации предлагаемых технологий внедрены и приняты для внедрения в МСХиП РТ, ОАО «Татсельхозтехника» и АО «мелиорация».
Мобильное энергетическое средство с различными компоновками привода ведущих колес внедрены в колхозе имени Энгельса Тетюшского района и ОПХ Столбищенское Учхоза КГСХА РТ. Технология скашивания культур агрегатами с перемещаемым центром масс косилки внедрена в совхозе «Улимановский» Актанышского р-на, в хозяйствах «Якты Юл», имени Тимирязева и Рахимова Балтасинского района и опробована в отдельных хозяйствах Рыбно-Слободского, Лаишевского, Заинского и Арского районов РТ и в учхозе Каз.ГСХА.
Основные положения и результаты диссертационной работы внедрены: в разделах и рекомендациях в книгах [9,10]; охранных документах [25,...57]; методических пособиях и указаниях для комплексных полевых практических работ по дисциплинам «Основы управления с-х техникой» и «Интенсивная технология зернобобовых культур» (1986...1996); в комплекте плакатов по механизации возделывания зернобобовых культур из 5 листов, Москва. -Колос, 1983; в отчетах по результатам теоретических и экспериментальных исследований многоприводных тяговых, транспортных и уборочных агрегатов.
Результаты исследований по снижению динамических потерь используются в учебном процессе в Вятской, Ижевской и Казанской ГСХА.
Выставочные образцы, планшеты и сборники технических решений по теме экспонировались на выставках в Торгово-промышленной палате и ВДНХ (ВИКО) Республики Татарстан.
Отдельными результатами исследований заинтересовались ученые-аграрники США (1980).
Публикации по теме диссертации: Опубликованы работы в количестве 151 (общим объемом 27 печатных листов), из них 68 изобретений, 65 научных статей и 2 монографии.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Концепция снижения вариации колебаний нагрузки на двигатель путем улучшения технологических процессов.
2. Математические модели, определяющие пути снижения динамических потерь. w 3. Новые технологии отвальной и безотвальной подготовки почвы под посев и посева, скашивания и уборки зернобобовых культур и трав на равнинных и склоновых полях.
4. Методология оценки комплексной системы управления самоприспосабливаемостью с режимами нагружения.
5. Новые способы и схемы технологических процессов и рабочих органов.
6. Комбинированный агрегат обеспечивающий сочетание технологических операций, асимметричной навесной агрегат на базе равнинного трактора и СХМ с перемещаемым центром масс, мобильное энергетическое средство с различными видами компоновок привода ведущих колес и колеса с управляемой площадью контакта шин с почвой.
7. Взаимосвязь вариации колебания нагрузки с производительностью МТА.
Проблема повышения эффективности функционирования агрегатов т.е. реализуемости их потенциальных возможностей путем внедрения им свойств самоприспосабливаемости при неустановившихся режимах решена на основе комплексного теоретического и экспериментального исследований и использования изобретений автора.
Автор выражает искреннюю благодарность научному консультанту академику Академии аграрного образования, член корреспонденту Академии наук Республики Татарстан, Заслуженному деятелю науки и техники РФ и Заслуженному механизатору РТ, доктору технических наук, профессору О Юлдашеву Алмазу Киямовичу за ценные советы по завершению диссертации. Автор также признателен Заслуженному изобретателю РТ, к.т.н., доценту Нуруллину Риннату Галеевичу и к.ф.м.н., доценту Рахимову Иншату Каримовичу за участие при решении отдельных задач.
Исследования характера нагрузки при использовании известных средств снижения динамических потерь
Авторы [14, 16, 34, 47, 100, 101, 108, 142, 143, 147, 148, 185] отмечают, что регулирование давления в шинах (хотя оно осуществляется ступенчато) и упруго-демпфирующих элементов на ведущие колеса снижают динамические потери.
Цытович Н.А.[180] отмечает о неприемлемости для оценки напряженного состояния в грунте, только значения, напряжения на площадке нагружения без учета ширины и геометрии площадки .
В соответствии с работами [104, 108, 142, 183] буксование подсчитывается с самого начала приложения тяговой нагрузки. Согласно теории Чудакова Е.А.[185], Петрушева В.А. [142] и других работ, буксование колес начинается с определенного значения тяговой нагрузки, соответствующего моменту исчезновения в площади контакта шины с опорной поверхностью последней из нескольких точек.
При передаче колесом постепенно возрастающего крутящего момента тангенциальные сдвиги почвы увеличиваются в большей мере, чем тангенциальная деформация шины..Поэтому авторы [4, 43-45] рекомендуют принять тангенсальную диформацию і той шины колеса st (1.3), не зависящей от крутящего момента і того колеса Мк. При этом условии касательные силы целесообразно выражать через тангенциальные сдвиги почв, определяемые формой контакта и радиусом качения колеса.
Из исследований [11, 17, 37, 39, 61, 98, 141, 142, 143, 148, 158, 153, 156, 163] видно различие энергозатрат на качение передних и задних мостов. Эта разница возникла из-за разницы деформации почв под их колесами. Выявлены параметры, влияющие на сопротивление качению агрегата. Это давление в шинах, нагрузка от сцепной массы, компоновочная схема связей привода ведущих колес, конструкция шин (материал и рисунок протектора) и физико-механические свойства почвы. Второй и четвертый параметры исследованы больше, чем остальные.
Исследователи [16] установили, что в одинаковых условиях работа колесного агрегата с переменной тяговой нагрузкой сопровождается значительно большим буксованием, чем при стабильном нагрузочном режиме. Например, при среднем тяговом усилии 10 кН для трактора МТЗ его буксование увеличилось на 4,7%. Повышенное буксование колес агрегата снижает силу тяги. Увеличение буксования при переменном характере нагрузки может быть объяснено динамическим воздействием ведущих колес на почву [16, 173]. Резкое изменение нагрузки на крюке вызывает появление динамических составляющих крутящих моментов на ведущих колесах. При этом механические свойства почвы изменяются, уменьшаются коэффициент ее вибровязкости и прочность. По мере дальнейшего увеличения частоты колебаний нагрузки снижается буксование из-за все более уменьшающегося динамического воздействия шин на почву.
Равнодействующая сопротивления почвы качению Хп зависит от глубины колеи. Чем меньше колея, тем меньше значение этой силы. Данный вывод сделан для случая взаимодействия жесткою колеса с мягкой почвой. Толкающая сила Хк = Рк - Хп имеет свое максимальное значение только при определенной глубине колеи. Часто колеса агрегата работают не при оптимальной глубины колеи и сцепления с почвой. КПД ведущего колеса rjK и трактора определяется зависимостью Переходные процессы в двигателях глубоко исследованы А.К. Юлдашевым и представителями его школы [ 35,188 ]. Они определили значительное рассогласование характеристики воздухоподачи и топливоподачи, особенно на корректорной ветви скоростной характеристики двигателя [2, 80, 93, 179, 188]. Ряд авторов [36, 94, 128, 164] считает, что основным объектом в двигателях по обеспечению связи нагрузки с подачей топлива является центробежный регулятор и на базе такого заключения разработаны различные варианты регуляторов. В работах [93,94,174] повышают чувствительность регулятора путем повышения его частоты вращения, использования двойного импульса по скорости и ускорению, обеспечения переменного передаточного отношения от муфты регулятора к рейке топливного насоса, установки упругого элемента в приводе регулятора. Переходный режим сопровождается скачкообразным изменением остаточного давления в нагнетательном трубопроводе, что обуславливает изменение цикловой подачи от впрыска к впрыску [189]. Авторы [139] предлагают изменять начальное давление в топливопроводе в зависимости от скоростного и нагрузочного режима двигателя. Необходимость совершенствования систем регулирования дизеля отмечена в работах[17, 94. 188]. Они отмечают, что при динамических нагрузках перерасход топлива и потери мощности резко увеличивается при нагрузки близкой к номинальной. Для повышения эффективности работы системы воздуха подачи рекомендуются способы и устройства, обеспечивающие соответствие подачи воздуха и топлива посредством турбонаддува или подачи дополнительного воздуха. [157,171,179]. Регулируемый наддув осуществляется отключением турбокомпрессора, изменением направления потока воздуха в проходном сечении улитки, перепуском рабочего тела на входе и выходе газов, ускорением или торможением ротора турбокомпрессора [15,171,179]. Внедрено регулирование тепло напряженности двигателя включением и отключением вентилятора. Для нормализации процессов подачи масла в сопряжения двигателя требуется увеличение затрат энергии на привод насоса в 2...Зраза. Колебание нагрузки преодолеваются за счет запаса крутящего момента и приведенного к коленчатому валу момента инерции всех масс агрегата. В рассмотренных исследованиях не четко разграничены допустимые границы колебаний параметров агрегата и его сборочных единиц (движители, трансмиссия и двигатель) в динамических режимах, которые необходимы для управления процессами при выполнении технологических операций.
Пути снижения неустановившихся нагрузок в МТА при выполнении технологических операций
Для определения статической устойчивости в теории расчёта трактора и МТА принято выявление начала опрокидывания по отрыву колёс от почвы, то есть нормальные реакции опорной поверхности на колеса агрегата, находящиеся в верхней части склона, равны нулю. Данное условие является одним из основных критериев устойчивости МТА по опрокидыванию. Это означает, что при стоянке агрегата на предельном поперечном уклоне (рис.2.12 б) моменты относительно оси О опрокидывания уравновешивают друг друга: ZMon -Мст=0, (2.77) где Моп — моменты сил, опрокидывающие агрегат; Мст — моменты сил, стабилизирующие положение агрегата. Предложен новый подход, согласно которому пространство размещения агрегата разделено на характерные зоны у, и центры масс составных частей в процессе функционирования агрегата могут находиться в этих зонах. Для исследуемого агрегата таких зон четыре, и они разграничены продольной плоскостью симметрии трактора и параллельными ей плоскостями симметрии колес каждого из бортов трактора. При одном значении поперечной координаты центра тяжести трактора насчитывается 25 вариантов сочетания расположения центра масс составных частей МТА при их перемещении по зонам/ Для каждого из вариантов на основании уравнений моментов относительно осей О и О" построены математические модели для определения предельного статического угла поперечного уклона /?„ и нормальных реакций опорной поверхности YH на нижние по склону и 7„ на верхние колёса агрегата с несколькими составными частями. Они обобщены в единую модель и записываются критерием устойчивости МТА, выступает в качестве важнейшего критерия безопасности агрегата. Полученные модели позволяют оценить устойчивость агрегата по этим критериям. При определении конкретных значений показателей устойчивости МТА на базе трактора МТЗ-80 и сельхозмашины, с перемещением центра масс относительно центра масс трактора (у=0)от подножия в сторону вершины у=180 использован метод последовательного подсчета при разных значениях составляющих уравнения. График .зависимости Д, от угла у поворота рамы для разных значений силы тяжести d машины (рис.2.11) показывает, что перемещение центра масс машины в сторону вершины склона повышает поперечную і устойчивость агрегата. Теоретические графики показывают, что J3», Y„; Ye от у имеют синусоидальные зависимости. В динамических моделях всех СЕ агрегата в качестве входного фактора чаще других выступает возмущающее действие препятствий. Поэтому для оценки динамической устойчивости МТА с ПЦМ составной части составлено уравнение движения по вертикали на высоту Н оси колеса трактора, наезжающего на препятствие (рис.2.13). Динамические силы, которые действуют, на МТА и формируют его динамическую устойчивость, определены как произведение ускорения оси колеса на приведенную массу агрегата, приходящуюся на колесо трактора. Анализ динамической устойчивости агрегата с ПЦМ машины показывает, что с увеличением массы навесной машины возрастает динамическая сила, воздействующая на устойчивость агрегата. Однако увеличение динамической силы и некоторое снижение за счет этого устойчивости агрегата не снижает в целом значимости применения агрегатируемой машины в качестве стабилизатора устойчивости. Динамическая устойчивость при расположении машины в верхней части склона также выше, чем при расположении в нижней части склона. Расчеты показывают, что динамические НРОП на верхние колеса при верхнем позиционировании машины в 2 раза выше, чем при нижнем позиционировании машины. Разработаны и предложены перспективные способы и средства повышения поперечной устойчивости с перемещением- СЕ агрегата относительно центра масс трактора [136, 253. 258, 259, 260, 261]. Улучшение динамических качеств агрегатов и качества обработки материала за счет комплексных средств Сложность исследуемой проблемы заключается в том, что необходимо учесть одновременность решения задач обработки почвы (материала) с улучшением ее физических свойств и рыхлением ее до мелко-комковатого состояния. Кроме этого надо учесть проблемы уничтожения сорняков, накопления и сохранения влаги, глубину гумусового, слоя, выровненность поверхности, заделки семян. Для исследования этих проблем берем рабочие органы, технологические свойства материала, скорость движения агрегата и рабочих органов, а также технологические регулировки. Улучшение их показателей обеспечиваются следующими способами и средствами (рис.2.15): 1. Изменением геометрической формы рабочих элементов, позиционированием их относительно друг друга. 2. Контролем качества основных режимов по нагрузке, частоте вращения и глубине обработки. 3. Корректировкой процессов в технологической операции. . Основной идеей является формирование нагрузок с комплексными : . способами и средствами. « Разрабатываем _ схемы и объекты управления процессами в технологии и агрегате, а затем определяем их влияние на динамические качества агрегата. Рассмотрим почвообрабатывающие агрегаты, которые имеют в своей комплектации рабочие органы типа фрез [222, 242, 261]. На рисунке 2.15 al и а2 приведены объекты, в которых управление осуществляется по качеству обработки и нагрузке. При движении агрегата (рис.2.15 al) датчик качества в зависимости от плотности обработанной почвы регулирует режим работы фрезы и комкодавителей. Второй вариант агрегата (рис.2.15 а2) составляется на базе трактора класса тяги 3 кН и культиватора КП-2-150 с использованием основных признаков устройства подготовки почвы под посев и посева по А.С. 1230478. Конструктивные особенности агрегата позволяют выполнить следующие технологические операции и процессы: ГЬтоскорезное общее рыхление и поверхностная дополнительная обработка почвы фрезой на глубину высева семян и посев. Процесс осуществляется путем внедрения плоскорезов на глубину рыхления общего внедрения фрез и сошников. Привод от ВОМ включен. Производится полосная обработка и посев. Плоскорезное обычное рыхление почвы. Процесс осуществляется путем подъема задней части относительно остова рамы при помогши органа управления. Привод от ВОМ отключен. Полосное рыхление почвы только на глубину посева и посев. Процесс осуществляется путем подъема плоскорезов, внедрения фрез и сошников.Посев без обработки при поднятых плоскорезах. ВОМ включен. Фрезы отключены. Плоскорезное общее рыхление и посев. Процесс осуществляется путем отключения и подъема фрез. ВОМ включен для привода катушек внесения. Определим параметры горизонтальной дисковой фрезы и обработанной полосы почвы до глубины посева. Фреза собрана из дисков (рис.2.14). Нолей выполнены из тела секторов диска. Сектора имеют трапециидальную форму с основаниями в виде дуг. Секторы диска изогнуты в форме отвала плуга. Изогнутость рабочей поверхности сходит на нет по внутреннему диаметру сектора и в затылке по оси направления движения. Такой нож обеспечивает резание со скольжением, растягивает ударную силу и снижает переменность нагрузки. Изогнутость определяет ширину полосы и ровность дна борозды.
Фреза одновременно выполняет функцию движителей. Работа фрезы взаимосвязана с работой ведущих движителей зависимостью Я=у /уд=о)фГф/й)кгк, где Л - кинематический коэффициент связи; Щ., сок -соответственно, угловые скорости вращения фрез и движителей; Гф, Гк - радиусы дисков фрез и ведущих колес, соответственно.
Дифференциальные уравнения процесса самоорганизации, соотношения подачи воздуха к подаче топлива при работе двигателя на корректорной ветви характеристики
Способ закрытия просвета между поршнем и гильзой (рис.3.1 а2). Для закрытия просвета используют сжатый рабочий агент при тактах сжатия, рабочего хода и вьіхлопадіропуская его по радиальным отверстиям в поршне, размещенным по окружности. Затем его подают к просвету между поршнем и гильзой цилиндра, направляя против рабочих газов, образовавшихся по окружности камеры сгорания у стенок цилиндра, тем самым закрывая просвет между поршнем и цилиндром.
В начале рабочего хода топливо впрыскивается в камеру сгорания в поршне и воспламеняется, вследствие чего рабочий агент под давлением по отверстиям направляется к кольцевому каналу против давления газов, образовавшихся у стенки цилиндра. Давление газов в камере сгорания в поршне больше, чем давление у стенки цилиндров. В связи с этим, газы циркулируют через просвет в сторону головки блока, что приводит к снижению давления на поршневое кольцо и на количество прорвавшихся газов в картер двигателя.
При такте сжатия устройство, обеспечивает циркуляцию рабочего агента за счет завихрений в камере сгорания, направленных от днища камеры к боковым стенкам цилиндра. Таким образом, обеспечивается герметичность камеры сгорания и снижаются условия коксования масла в кольцах, повышается индикаторное давление в цилиндре и появляется возможность уменьшения количества поршневых колец.
Устройство для управления работой поршневого кольца [205 (рис. 3.1 а2). Объект повышает эффективность работы поршневого кольца в части уплотнения просвета между поршнем и гильзой. В поршневом кольце выполнены Г-образные каналы, которые выходят на верхний торец кольца и образуют выемки. Противоположные концы каналов выходят в отверстия в конце замка, в котором установлены ползуны. Пружины входят в отверстия на вставке, радиальная толщина которой равна толщине кольца, а высота-половине высоты.
При работе двигателя в такте сжатия и рабочем ходе рабочий агент, попадающий в выемки, проходит по каналу в подпружиненную полость, прижимая сегменты юбки к стенкам цилиндра,итем самым уменьшая зазор. Усилие пружины больше усилия нормального давления поршня на стенки цилиндра, что исключает образование зазора на противоположной стороне поршня при отсутствии нормального усилия. Это обеспечивает износ поршня и гильзы в одном направлении, что повышает срок службы поршня. Газы в отверстиях создают усилия на ползуны, которые направлены в противоположные стороны. Кольцо от воздействий, создаваемых газами, и усилие на ползуны, перемещаясь радиально в противоположные стороны, создает дополнительное усилие, прижимающее кольцо к поверхности цилиндра. Вставка одновременно предохраняет от прорыва газов через замок, что приводит к снижению износа в зоне замка. При такте всасывания дополнительное усилие, прижимающее кольцо к поверхности цилиндра, отсутствует. Кольцо прижимается к поверхности цилиндра за счет своей упругости. При такте всасывания усилие, оказываемое пружиной на ползуны, больше, чем усилие, создаваемое разрежением в цилиндре двигателя. Таким образом, износ рабочей поверхности кольца не влияет на работу поршня.
Дифференциальные уравнения процесса самоорганизации, соотношения подачи воздуха к подаче топлива при работе двигателя на корректорной ветви характеристики Система регулирования (рис.3.1 61 и 3.2) состоит из двигателя, корректора, регулятора топливного насоса. Оптиматор системы установлен в корпусе корректора, пружина которого одним концом упирается в головку штока корректора, а другим концом — в шарик оптиматора. Подпружиненный шарик установлен в магистрали, идущий от источника сжатого воздуха к шине колеса агрегата. В корпусе корректора со стороны головки штока и головки регулировочного винта пружины штока установлены подвижные и неподвижные контакты управления.
Для организации работы системы питания рекомендуется система питания с электрическим управлением впрыска топлива [237] (рис.3.1 62). Электромагнит, установленный в форсунке, сердечником которого является толкатель, сочленен с источником тока и электрическим датчиком, встроенным в нагнетательную магистраль. На внутреннем торце корпуса установлены жестко изолированные контакты. Для регулирования усилия прижатия подвижного контакта плунжера, давления и выключения электромагнита на другом торце корпуса установлен регулирующий орган. Датчик размещен у насоса с целью регулирования на волну топлива, чтобы своевременно поднять прижатую иглу форсунки. Пружина удерживает иглу в закрытом положении от действия давления камеры сгорания, когда волна еще не дошла до иглы. Нагнетательная магистраль соединена с камерой нагнетания насоса, в которой размещен нагнетательный клапан. При этом топливо по нагнетательной магистрали подается в корпус, в камеру под иглой распылителя и еще по магистрали - во встроенный в нее датчик, причем в нерабочем состоянии контакты замкнуты,- тогда ток от источника тока потечет к катушке электромагнита. В таком режиме происходитудерживание штанги и иглы в закрытом положении при помощи катушки электромагнита и пружины.
При установленном (номинальном) давлении контакты размыкаются, катушка электромагнита отключается от источника тока, топливо по каналам поступает в камеру подъема иглы распылителя. При увеличении давления распылитель открывается, и топливо подается в камеру сгорания. В конце процесса подачи топлива в канале подъема иглы распылителя давление начинает падать. Тогда в полости датчика, соединенной с нагнетательной магистралью, происходит падение давления, и при помощи подпружиненного плунжера контакты замыкаются. По цепи протекает ток, создающий электромагнитную силу в катушке электромагнита, которая втягивает штангу, выводя пружину из сжатого состояния, тем самым отключается впрыск топлива. При этом происходит точная отсечка топлива, увеличивается скорость распыла топлива. Ликвидируется подвпрыск в конце подачи. Объем нагнетательной магистрали практически не меняется.
Методика расчета параметров колеса при работе с активизатором с обратной связью по перемещению и давлению
Разность частот вращения двух ведущими колесами, при которой блокируется дифференциал, определяется следующим образом. Блокировка происходит при разности частот вращения ведущих колес Аса = 0,71 рад с. Блокируемый момент выбирается в зависимости от сцепных свойств и управляемости агрегата.
При повороте МТА на повышенных скоростях возможна автоматическая блокировка колес вследствие большой центробежной силы грузиков, которая вызывает движение подпружиненной втулки вправо или подпружиненного ползуна влево. При этом поворот на право или налево, соответственно, является нежелательным. Для ликвидации этого явления разработаны различные схемы устройства управления.
Левая полуось снабжена продольным и радиальным отверстиями. В продольном отверстии размещен, поджатый пружиной поршень, а в радиальном отверстии установлен шарик, поджатый пружиной в направлении паза. Продольное отверстие соединено каналом с магистралью подачи рабочего агента для включения высших передач в коробке передач агрегата.
В режиме прямолинейного движения агрегата при переходе на высшую передачу рабочий агент подается через канал в продольное отверстие левой полуоси и, преодолевая силу упругости пружины, перемещает поршень до упора в ползун. Перемещаясь, поршень открывает радиальное отверстие, рабочий агент поджимает к шлицевому пазу втулки, преодолевая силу упругости пружины.
В зависимости от направления поворота агрегата на высшей передаче, например, при левом повороте ползун перемещается влево до упора в поршень, который не дает ему блокироваться с левой полуосью. При повороте направо втулка перемещается вправо до момента фиксации шарика в кольцевом пазу втулки. 2. На левой (уис.4.1 63) и правой ПОЛУОСЯХ расположены диски [207] с возможностью вращения относительно полуосей, установленные между полуосевыми шестернями соответственно правой и левой полуоси. На полуосях установлены центробежные грузы. Диски связаны с барабаном посредством телескопических узлов, включающих в себя пальцы, на которые одеты втулки. Втулки закреплены на барабане. При этом между диском и торцем втулки выполнен зазор, величина которого равна ходу грузов. Кроме того, связь барабана с дисками осуществлена посредством пружин, расположенных ближе к центру, чем «пальцы. На внутренней поверхности барабана в зоне действия грузов выполнены конические упорные поверхности. Втулка левой полуоси связана с полуосью посредством пружины.
При прямолинейном движении агрегата на больших скоростях усилие от грузов на скосы барабана равны. А при наличии буксования левой полуоси грузы расходятся, упираютсяна упорную поверхность и, преодолевая усилия упругости пружин, перемещают барабан влево на величину, необходимую для разблокировки дифференциала путем зацепления втулки с правой полуосью. При выравнивании частот вращения полуосей дифференциал разблокируется, барабан под воздействием пружин возвращается в исходное положение. При буксовании правой полуоси работа происходит аналогично.
При повороте налево на высших передачах сила действия кулачка на упорную поверхность будет больше, чем сила действия груза на упорную поверхность. Сила упругости пружин, компенсируя эту разность, задерживает перемещение барабана вправо, тем самым ликвидируется возможность автоматического блокирования дифференциала. При повороте направо на высших передачах работа происходит аналогично.
При прямолинейном движении на высших передачах грузы упираются на упорные поверхностей барабан под воздействием сил трения будет вращаться с частотой вращения диска. 3. На рисунке 4.1 64 самоблокируюшийся дифференциал показан в момент, когда полуоси разблокированы и агрегат движется на повышенных скоростях [208]. На оси четырех сателлитов установлены четыре втулки, соединенные с одной стороны с фигурным диском. На последнем кронштейне по радиусу выполнено отверстие, где установлен фиксатор, с другой стороны с упором, приваренным к втулке, и петлей; через них и пружины, с центробежным грузиком. Один конец грузика выполнен полым, внутри которого помещается стержень, связанный шарнирно с верхним концом фиксатора. На торцевой части втулки, установленной на левой полуоси, на наружной части по радиусу закреплено упорное кольцо, на ползуне, ближе к торцевой части, где зубья, выполнена прорезь по окружности. При движении транспортного средства с высокой скоростью в момент буксования правого колеса под действием центробежной силы грузик, отходит от полуоси и своим хвостовиком толкает ползун налево, ползун своими зубьями входит в зацепление с зубьями левой полуоси и обе оси блокируются. При буксовании левого колеса блокировка происходит аналогично, в последнем случае в зацепление входят зубья втулки с зубьями правой полой полуоси. При движении транспортного средства с повышенной скоростью под действием центробежной силы грузик отходит от оси ведущих колес и своим концом проталкивает фиксатор в прорезь. При повороте направо центробежная сила грузика будет больше, чем у грузика. Грузик своим хвостовиком толкает втулку направо. Из-за упирання кольца на фиксатор исключается самоблокировка. При повороте налево процесс происходит аналогично, но в этом случае ползун упирается на фиксатор. Использование управляющих устройств позволяет повышать эффективность центробежных дифференциалов и обеспечить их безопасную работу. Методика расчета центробежного самоблокирующего дифференциала по схеме (рис.4.1 63) при повороте на повышенных скоростях. Расчеты проводятся на основе данных, определенных для четвертой передачи автомобиля Газ-53. При повороте автомобиля самоблокирование не происходит. На рисунке 4.7 приведены силы, действующие на систему при указанном режиме работы.
