Введение к работе
Актуальность проблемы. На основные показатели машинно трактор-ных агрегатов (МТА) оказывают существенное влияние различные эксплуатационные факторы, в первую очередь неустановившийся режим работы.
Колебательный характер нагрузки при выполнении МТА технологических операций обуславливает потери мощности дизеля по причине рассогласования момента двигателя и момента сопротивления, что вызывает снижение производительности, повышение расхода топлива и снижение надежности.
По имеющимся данным мощность снижается на 10..30%, расход топлива повышается на 20.30%, ресурс двигателя снижается, на 10...20%.
Эффективность работы дизеля в составе МТА зависит в основном от обеспечения согласованной работы в первую очередь систем топливо- и воздухоподачи, влияющих на качество протекания процессов сгорания и тепловыделения.
Непрерывное колебание режима загрузки и частоты вращения коленчатого вала дизеля при эксплуатации трактора приводит к изменению формы переходных процессов в системе автоматического, регулирования, при этом изменение цикловых подач топлива и воздуха происходит с различной степенью интенсивности, что вызывает нарушение согласованности работы этих систем, ухудшая процесс сгорания.
Сложность учета влияния различных факторов в условиях эксплуатации на работу системы питания предопределяет комплексный подход к решению данной проблемы. Создание основ функционирования системы "двигатель - трактор - агрегат" и разработка методов оптимального управления параметрами и режимами работы дизеля в составе МТА является актуальной задачей.
Цель исследования. Улучшение эксплуатационных показателен машинно-тракторного агрегата путем оптимизации рабочих процессов дизеля в неустановившихся режимах работы.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- комплексное изучение и анализ особенностей условий эксплуата
ции машинно-тракторных агрегатов;
" - математическое моделирование рабочих процессов агрегата;
- обоснование критериев оптимизации режимов работы агрегата-,
. - теоретическое исследование динамики системы и оптимизации процессов регулирования;
- теоретическое исследование рабочих процессов топливной аппа
ратуры дизеля в составе МТА;
-'экспериментальное исследование динамики системы автоматического регулирования;
теоретическое исследование рабочих процессов воздухоподачи для дизеля в составе МТА;
теоретическое исследование процессов смесеобразования и сгорания в дизеле;
.-- обоснование критериев моделей рабочих процессов в дизеле;
исследование микропроцессорного управления рабочими процессами дизеля в составе МТА;
оптимальный синтез систем управления дизеля;
прогнозирование изменения параметров дизеля в составе МТА;
разработка методики и алгоритмов управления рабочими процессами дизеля в составе МТА;
экспериментальные исследования и производственная проверка иреплагаемых научно-технических решений;
оценка экономической эффективности, разработка рекомендаций и внедрение результатов диссертационной работы.
Научная новизна. В диссертационной работе представлено научное обоснование новых технических решений, реализация которых позволяет улучшить показатели МТА на основе оптимизации управления рабочими процессами дизеля. Это вносит значительный вклад в сфере улучшения использования сельскохозяйственной техники.
Научную новизну работы составляют:
-
Математические модели машинно-тракторного агрегата на неустановившихся режимах. v
-
Критерии оптимизации режимов работы МТА.
3.' Усовершенствованные динамические модели, учитывающие влияние неустановившихся режимов работы дизеля в составе МТА на:
динамику системы автоматического регулирования;
динамику топливной аппаратуры, позволяющие учитывать изменения эксплуатационных параметров;
динамику процесса воздухоподачи, и взаимосвязи показателей работы турбокомпрессора и дизеля;
процессы впрыскивания топлива и смесеобразования;
- процесс сгорания топлива;
4. Алгоритмы оптимального управления рабочими процессами
дизеля в составе МТА;
-
Новые технические решения по управлению процессами автоматического регулирования топливо- и воздухоподачей, процессами смесеобразования, сгорания и тепловыделения;
-
Количественные характеристики и закономерности изменения эксплуатационных показателей дизеля и машинно-тракторного агрегата при оптимизации рабочих процессов дизеля.
Практическая ценность. Реализация научно обоснованных разработок по оптимизации рабочих процессов дизеля в составе МТА обеспечивает повышение производительности агрегата на 1,5%, повышение ресурса дизеля на 10%, снижение расхода топлива на 12%,- приведенных затрат на 7%.
Практическая значимость работы состоит: ,
в разработке конструктивных решений по стабилизации управления цикловой подачей топлива и системы автоматического регулирования, что обеспечивает снижение к.олебаний рейки топливного насоса в 2...8 раз;
в создании алгоритмов для микропроцессорного управления рабочими процессами дизеля в составе МТА;
в использовании полученных результатов по повышению производительности, надежности, снижению расхода топлива для корректировки нормативов по производительности, надежности, расходу топлива и регламентам ремонтно-обслуживающих воздействий;
Реализация исследований. Результаты научно-исследовательских работ по оптимальному управлению рабочими процессами дизеля ъ составе МТА прошли стендовые эксплуатационные и производственные испытания в ЧФ НАТИ, УралНИИС НАГИ, в хозяйствах республики Бурятия.
Производительность агрегатов увеличилась при этом на 10...15%. расход топлива уменьшился на 10...12%.
Результаты работы принят4ы к внедрению Министерством сельского хозяйства и продовольствия республики Бурятия, Алтайским и Челябинским тракторными заводами. Алтайскому и Челябинскому тракторным заводам переданы методика, алгоритмы и математические модели по оптимальному управлению рабочими процессами дизеля с использованием микропроцессорной техники:
В учебном процессе Бурятского государственного университета используются результаты научно исследовательской работы по специальному курсу "Управление рабочими процессами двигателей тракто
ров и автомобилей" для студентов физико-технического факультеїа при чтений курса "Теория автомобильных и тракторных двигателей" на кафедре "Машиноведение" по специальности 030600 "Технология и предпринимательство'-'.
Научные положения и основные результаты, выносимые на защиту.' ..'.;'
1. Усовершенствованные динамические модели, учитывающие-
влияние неустановившихся режимов работы дизеля в составе Ml А на
динамику.системы автоматического регулирования, динамику процес
сов топливо- и воздухоподачи, смесеобразования и сгорания.
2. Закономерности изменения эксплуатационных показателей ди
зеля в составе МТА, их количественные характеристики.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на научных конференциях БГУ, БСХА, ИСХИ, С-ПГАУ и ЧГАУ в 1985 - 1996 годы. По теме диссертации опубликованы одна монография и 19 научных статей в трудах БГУ, С-ПГА'У, ЧГАУ, БСХА и
цнти.
Список основных из них приводится в конце автореферата.
Объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, выводов и списка литературы. Содержит 169 страниц текста; 19 рисунков, таблиц и список литературы из 233 наименования.
