Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Барский И.Б. Динамика трактора

.pdf
Скачиваний:
21
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
14.66 Mб
Скачать
,1

Использование реализации, зарегистрированной на магнит­ ной ленте, позволяет значительно упростить ее воспроизве­ дение.

Обработка результатов исследования. Как указывалось ра­

нее, критерием оценки

работы

МТА при установившейся

нагрузке является среднее

(или

среднеквадратичное) отклоне­

ние угловой скорости коленчатого

вала.

При проведении исследований на аналоговой вычислительной машине имеется возможность не­ посредственного получения обра­ ботанных статических данных.

Используя выражение

 

 

 

 

т

 

 

Рис. 37. Схема реализации

функ­

 

 

 

 

f

\dt

 

ции

 

 

 

 

 

- 1ср :

 

 

 

\\Xi\dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где х — время опыта,

можно

со­

м е р —

 

 

ставить

схему

реализации

x\r,v

 

 

 

 

 

{рис. 37),

В наших

опытах

т =

 

 

 

=

20 с принимали для всех опытов, что обеспечивалось

автома­

тической настройкой

машины.

 

 

 

 

 

Значения х\ср

считывали с вольтметров. Параметры

системы

хи

у, и,

х4

и AMc(t)

одновременно регистрировались на

ленте

осциллографа Н-700.

 

 

 

 

 

9. Полевые опыты

Методика проведения опытов. Полевые опыты должны быть согласованы с опытами на электронной модели. Методика их проведения должна предусматривать возможность получения результатов, которые позволяли бы проверить достоверность математических и электронных моделей, а также получить пока­ затели, принятые в качестве оценочных критериев.

Как отмечалось ранее, опыты по исследованию тяговодинамических качеств трактора при работе с установившейся нагрузкой представляют собой по существу тяговые испытания, которые отличаются от стандартных лишь тем, что загрузка осуществляется орудием или устройством, имитирующим коле­ бания нагрузки на данной сельскохозяйственной операции. Загрузка орудием проще, так как не требуется специального загрузочного устройства. Однако в этом случае тяговое усилие изменяется за счет изменения параметров технологического процесса, например глубины пахоты. Это значит, что в каждой точке тяговой характеристики тяговое усилие имеет свою статистическую характеристику. Хотя можно предположить, что

61

эта погрешность не приводит к большой ошибке опыта, тем не менее, она не изучена.

Способ загрузки специальным тяговым устройством следует считать более предпочтительным, так как он позволяет имити­ ровать желаемые колебания нагрузки, характерные для данного орудия и данной операции. Опыты с таким загрузочным устрой­ ством можно проводить на стабильных фонах (бетон, асфальт, укатанная дорога), что позволяет получить сопоставимые данные по тягово-динамическим показателям при использовании типизированных устройств.

При оценке тягово-динамических качеств трактора, имею­ щего двигатель с турбонаддувом, полевые опыты проводили следующим образом.

Двигатель с турбонаддувом подвергали контрольным тор­ мозным испытаниям. После этого снимали тяговые характери­ стики. Загрузку осуществляли плугом П-5-35МГА. В зависимо­ сти от передачи, на которой снималась характеристика, изменяли количество корпусов. В конце тяговых испытаний двигатель опять подвергали тормозным испытаниям.

 

По окончании тяговых испытаний с двигателя сняли турбо­

компрессор,

отрегулировали

двигатель

на

номинальную

мощность (95 л. с ) , провели контрольное торможение. При

сня­

тии

тяговых

характеристик

загрузку

 

осуществляли

тем

ж е

плугом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все опыты

проводили

на

одном

и

том

же фоне — стерне

озимой пшеницы в течение короткого

периода. Поэтому физико-

механические

свойства почвы

за время

испытаний

существенно

не

изменились. Удельное

сопротивление

почвы

 

составляла

0,55 кгс/см2 . Пахота проводилась на скоростях до 9,5 км/ч.

 

 

Частотный

спектр момента

сопротивления приведен на рис. б

и 7. Каждый опыт проводили на длине гона не менее 50 м.

 

 

Наряду с определением

мощностных

показателей

двигателей

полевыми опытами необходимо было установить, как изменяют­ ся параметры наддува при работе двигателя с установившейся нагрузкой. Поэтому во время опытов измеряли следующие параметры: силу тяги на крюке, момент сопротивления на валу муфты сцепления, скорость трактора, частоту вращения колен­ чатого вала, ход рейки топливного насоса, давление надду­ ва, расход воздуха, частоту вращения ротора турбокомпрес­ сора.

Контрольные тормозные испытания двигателя в начале и в конце опытов показали, что в процессе испытаний его мощностные показатели оставались стабильными.

Объект исследования. Полевые опыты проводили на экспе­ риментальном тракторе-макете, созданном на базе трактора Т-75 (Т-74). Масса заправленного трактора с измерительной аппаратурой составляла 6050 кг. Коробка передач обеспечивала девять скоростей в рабочем диапазоне 5,87—13,3 км/ч.

62

Глава II. ТЯГОВАЯ ДИНАМИКА ТРАКТОРА ПРИ ДВИЖЕНИИ

СНЕУСТАНОВИВШЕЙСЯ НАГРУЗКОЙ

1.Общее представление о разгоне МТА

Работа

трактора

с

неустановившейся нагрузкой

характери­

зуется переходными

динамическими процессами в системе или

колебаниями «в большом». Такие процессы

могут происходить

вследствие резкого

и

глубокого нарушения

баланса

крутящего

момента

двигателя

и момента сопротивления,

поэтому они яв­

ляются

нестационарными. Можно привести

много

примеров

работы трактора при неустановившейся нагрузке: включение и

выключение

(полное

или

неполное)

муфты сцепления,

резкое

изменение цикловой

подачи топлива,

заглубление

или

выглуб-

ление плуга,

включение

вала

отбора

мощности

при

большой

нагрузке на него и т. д. Однако

наиболее характерным является

трогание и разгон МТА, когда большинство координат

системы

изменяет свое значение

от нуля до

максимального.

Поэтому

тяговую динамику трактора при движении с неустановившейся нагрузкой рассмотрим на примере разгона.

Проблема разгона имеет несколько аспектов. Одним из

основных

аспектов

является

возможность

осуществления

его

без заглохания

двигателя

вследствие перегрузки. Важны также

динамика

рабочего

процесса

двигателя

и нагружения

дета­

лей и

узлов

трактора,

длительность разгона

и

некоторые

Другие.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

теории

трактора

разгон

рассматривается

лишь

для

случая

ступенчатой

механической

трансмиссии

и

поршневого

двигателя, так как эти конструктивные особенности обуслов­

ливают

критические

условия разгона.

Сложность

трогания

и

разгона

при ступенчатой трансмиссии

заключается в том,

что

трактор при полной нагрузке должен

трогаться и

разгоняться,

например в отличие

от автомобиля,

на той же

передаче,

на

которой ему предстоит работать. В настоящее время, когда рабо­ чие скорости трактора достигли высоких значений и на транс­ портных передачах составляют 30—35 км/ч, проблема разгона приобрела особую остроту.

Трогание и разгон анализируются в трудах по теории трак­ тора Е. Д. Львова, М. И. Медведева, Д. А. Чудакова и в работе В. Н. Болтинского. Во всех этих работах МТА при разгоне рас­

сматривается как

двухмассовая

система, что является извест­

ным упрощением.

 

 

 

 

Как многомассовая динамическая система МТА

рассматри­

вался Д. Н. Громовым, который

при

исследовании

нагрузок

в трансмиссии

во время трогания

принимал

буксование

66

движителей переменным, что значительно приблизило расчет­ ную схему к реальному процессу.

Наиболее полно допущения, сделанные названными иссле­ дователями, учтены в теоретических и экспериментальных исследованиях М. М. Шлуфмана [12]. Как и при исследовании работы трактора с установившейся нагрузкой, методы теорети­ ческих исследований разгона основаны на математическом моделировании процесса с последующим воспроизведением и изучением его на аналоговых вычислительных машинах. Иссле­ дования разгона и работы трактора с установившейся нагрузкой на электронных моделях проводились параллельно на примере одного и того же трактора.

Полевые опыты по разгону проводились на том же тракторе, на котором проводились опыты при работе с установившейся нагрузкой, в одно и то же время, на одних и тех же фонах, с использованием одного и того же измерительного оборудо­ вания.

Разгон

МТА можно разделить на

два периода: трогание

с места и

разгон. Троганием будем

считать тот промежуток

времени, на протяжении которого происходит буксование муфты сцепления. В момент выравнивания угловых скоростей ведомого

и ведущего валов муфты сцепления наступает

период

разгона

агрегата.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Трогание

и

разгон

МТА

происходят

следующим

образом.

Двигатель

работает в

заданном

режиме

без

нагрузки,

муфта

сцепления

 

разъединена,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

трактор стоит

неподвиж­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

но.

В

начальный

период

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

включения

муфты

сцепле­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ния

между

ведущими и

 

мг

мФ

 

м,+мтрм,

Mf

 

 

Mr

ведомыми дисками проис­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ходит

интенсивное

буксо­

6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вание,

а

 

на

ведомую

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

часть

 

муфты

передается

 

м.

мл

 

 

 

 

 

 

 

 

Ma

небольшой

 

крутящий

мо­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мент, под действием кото­

 

Рис.

42. Динамическая

схема

МТА

с

ме­

рого

в

трансмиссии

вы­

 

ханической

трансмиссией

в

период

тро­

бираются

зазоры

между

 

гания

(а) и разгона

(б)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зубьями шестерен, в шли-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

цевых

соединениях,

а также упруго

деформируются

 

детали

трансмиссии. По мере снижения буксования муфты сцепления крутящий момент, передаваемый ею, нарастает и достигает зна­ чения, достаточного для преодоления сил сопротивления переме­ щению трактора. Трактор начинает двигаться поступательно, выбираются зазоры в механизме соединения трактора с оруди­ ем, после чего происходит трогание орудия с места. Динамиче­

ская схема МТА в период трогания (рис. 42)

представляет со­

бой четырехмассовую систему как бы с двумя

муфтами, одной

5*

67

из которых является муфта сцепления трактора, а второй — движитель, взаимодействующий с почвой.

При наличии в трансмиссии гидротрансформатора или гид­ ромуфты механизм трогания отличается от описанного лишь

более интенсивным буксованием

в трансмиссии

и менее

резким

нарастанием крутящего момента

в ведомой

части.

Динамиче­

ская схема трактора с гидротрансформатором

или гидромуфтой

в период трогания изображена

на рис. 43,

где одна

из

муфт

символизирует гидротрансформатор или гидромуфту.

 

 

Мл

,„

MrfMpMrr

Рис. 43.

Динамическая

 

 

 

 

схема МТА с гидромеха­

 

 

 

нической

трансмиссией

в

 

 

 

период

трогания (б)

и

 

 

 

 

 

 

 

при

установившейся на­

Ma

Ми Mrr-MPMrT

мг м,*марм,

м,

 

грузке

(а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В момент

окончания

буксования

муфты

сцепления

динами­

ческая

схема

агрегата

на

основе

трактора

 

с

механической

трансмиссией

превращается

в двухмассовую,

а

динамическая

 

 

 

 

 

 

схема

агрегата

на основе

 

 

 

 

 

 

трактора

 

с

гидротранс­

 

 

 

 

 

 

форматором— в

трехмас-

 

 

 

 

 

 

совую.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На

динамической

схе­

 

 

 

 

 

 

ме

трансмиссия

трактора

 

 

 

 

 

 

заменена

условно «валом

 

 

 

 

 

 

трансмиссии»,

 

имеющим

 

 

 

 

 

 

жесткость

С и

коэффици­

 

 

 

 

 

и>„ 1/с

ент

демпфирования

К и

Рис. 44.

Статическая

характеристика

момен­

расположенным

соосно с

«валом

 

двигателя».

По­

тов двигателя и

сопротивления

 

 

ступательное

 

движение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

трактора

заменено услов­

но движением «вала трактора», движение орудия — движением «вала орудия», а движение всего агрегата — движением «вала агрегата». Провисание сцепки может быть задано углом фзо, на который должен повернуться «вал трактора», прежде чем нач­ нется движение «вала агрегата».

Рассмотрим характеристику двигателя (рис. 44), совмещен­ ную с характеристикой нагрузки, когда сопротивление орудия соответствует 100%-ной загрузке двигателя, т. е. разгон осу­ ществляется без резерва мощности двигателя. Точка А пере­ сечения характеристики двигателя с характеристикой момента сопротивления является точкой устойчивого равновесия системы. 68

При временном увеличении нагрузки угловая скорость колен­ чатого вала снижается, а режим работы двигателя соответствует точке А' характеристики. При снижении нагрузки частота вра­ щения увеличивается, и новому режиму работы будет соответ­ ствовать точка А. То же происходит и в том случае, если имело место временное снижение нагрузки (режим работы системы соответствует точке А").

Точка В соответствует неустойчивой работе системы. При нарушении равновесия двигатель либо заглохнет при Мс > МД) либо при М д > Мс режим работы системы восстановится в точке устойчивого равновесия. Значение угловой скорости шш колен­

чатого вала

в точке В характеристики примем в качестве

крити­

ческого,

т.

 

е. при wimin > wis разгон

осуществим,

а при

wimin <

W I B

двигатель останавливается.

Величина ©ш

зависит

от характеристик двигателя и нагрузки. При скорости o)ic двига­ тель останавливается вследствие нарушения рабочего процесса.

2. Дифференциальные уравнения элементов системы регулирования. Математические модели трогания и разгона трактора

Воздействие на систему. В качестве воздействия на систему М. М. Шлуфман принимает угол ф закрутки условного вала трансмиссии, который пропорционален действующему на систему моменту

at

где С и К — жесткость и коэффициент демпфирования транс­ миссии трактора.

Впериод трогания и разгона угол закрутки трансмиссии определяется различными факторами и поэтому математически описывается по-разному.

Впериод трогания вал трансмиссии (условный) закручи­ вается под действием момента трения муфты сцепления, поэтому угол ф определяется из уравнения

Сф + * ^

= МФ ,

 

(43)

 

at

 

 

 

 

где Мф— момент трения муфты сцеплений, кгс-м.

 

В период разгона угол закрутки

вала трансмиссии

можно

определить из уравнения

 

 

 

 

 

- ^ - =

© , —

© 2 ,

 

 

(44)

где ©г — угловая скорость

заднего

конца

условного

вала

трансмиссии, 1/с.

 

 

 

 

 

Необходимо ввести ограничения действия уравнений

(43) и

(44) во времени. Условимся,

что

уравнение

(43) справедливо

69

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ