книги из ГПНТБ / Барский И.Б. Динамика трактора
.pdfТакая зависимость должна быть построена для каждой передачи.
кскгс/см
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
0J5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
10 20 30 |
40Мв,кгс-м |
|
|
|
V, КМ/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рис. |
46. Характеристика буксо |
Рис. 47. Зависимость |
удельного |
сопро |
||||
вания |
движителей трактора |
тивления орудий от скорости движе |
||||||
Т-75: |
|
|
ния: |
|
|
|
|
|
/ — |
поле, подготовленное под по |
/ — сеялка СУ-24; 2 — |
лущильник |
ЛД - Ю |
||||
сев; |
2 — стерня озимой |
пшеницы |
на дисковании |
вспаханного |
поля; |
3 — |
||
|
|
|
|
плуг П-5-35 М Г А |
|
|
|
|
|
Зависимость |
удельного |
сопротивления |
различных |
сельско |
|||
хозяйственных орудий, с которыми проводились опыты, от ско рости приведена на рис. 47.
4. Электронное моделирование
трогания и разгона МТА
Пределы изменения параметров МТА при трогании и разго не. Моделирование трогания и разгона выполнено на примере
агрегатов с тем же трактором, |
который |
был объектом |
исследо |
|||||||||
вания при изучении установившихся |
процессов. |
|
|
|
||||||||
Пределы изменения параметров системы установлены на |
||||||||||||
основании результатов полевых |
испытаний. |
|
|
|
||||||||
Угловая |
скорость |
коленчатого |
вала |
двигателя |
изменяется |
|||||||
в пределах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 0 < f f l l < |
194 1/с. |
|
|
|
|
||||
Угловая скорость 60 1/с соответствует минимально устойчи |
||||||||||||
вой частоте вращения, |
а 194 |
1/с — максимальной |
частоте |
|||||||||
вращения холостого хода. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Угловая |
скорость |
условных |
валов |
трансмиссии |
и |
трактора |
||||||
изменяется |
от 0 до |
максимального |
значения |
угловой |
скорости |
|||||||
коленчатого вала двигателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
0 < ю 2 |
< 1 9 4 |
1/с; |
0 < о ) 3 < 1 9 4 |
1/с. |
|
|
|||||
Угловая |
скорость |
ротора |
|
турбокомпрессора |
изменяется |
|||||||
в пределах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 ООО < ю 4 |
< |
4500 |
1/с. |
|
|
|
||||
80
Угловая скорость ротора турбокомпрессора 1000 1/с соответ ствует работе двигателя на холостом ходу, а скорость 4500 1/с является максимальной угловой скоростью ротора.
Плотность воздуха в коллекторе изменяется в пределах
1,12 < р < 1,4 кг/м3 .
Расход воздуха изменяется в пределах
0,055<Q<0,1 8 кг/с.
Максимальный угол закрутки вала трансмиссии определяют по максимальному моменту Мф, передаваемому муфтой сцепле ния (125 кгс-м), из выражения
Мф
ф = - с - ;
0 < Ф < 0 , 9 рад.
На основании обработки осциллограмм, полученных при полевых опытах, найдены следующие пределы изменения произ водных, входящих в уравнения:
350 |
< |
dto, |
<30 0 |
1/c2; |
_ 0,5 |
< 7 5 MM/C; |
|
|
|
dt |
|
|
|
dt |
|
100 |
< • doi2 |
< 1000 |
1/c2; |
— 1 0 0 |
< — < 1000 мм/с2 ; |
||
|
|
dt |
|
|
|
dt2 |
|
100 |
< • dw3 |
<50 0 |
1/c2; |
- 0 , 4 |
< ^ < 0 , 4 |
кг/(м3 -с); |
|
|
|
dt |
|
|
|
dt |
|
200 |
< |
dco4 • < 1000 |
1/c2, |
|
< 5 |
рад/с. |
|
|
|
dt |
|
|
|
dt |
|
Машинные уравнения. Масштаб" определяется исходя из най денных пределов измерения параметров:
м д |
= 200МД ; |
0 ) 3 |
= 200со3; |
Ф = 40ф; |
|||
м ф |
= 200МФ ; |
0 ) 4 |
= 5000ш4 ; |
v = 20v, |
|||
мв |
= 200ЖВ ; |
Р = 1,4р; |
Р к р = 4000Р к р |
||||
м с |
= 10(ШС ; |
Л = 20Л; |
|
Pf=lOOPf; |
|||
м т р |
= ЮМт р ; |
/ = 10/; |
|
|
Q = 0.2Q; |
||
мт= |
|
0,5МТ; |
£ = 100£; |
Т= ЮООТ; |
|||
M R |
= 0,5МК ; |
А = 0,002Л; |
£ = 5£; |
||||
со,= 200Й,; |
ЛГ = 0.0Ш; |
v = v; |
|||||
2 |
|
200со"2; |
Фз = 20ф |
3 |
, |
\ = %- |
|
<Й |
= |
|
|
||||
6 Зак. 830 |
gj |
Масштаб времени, |
увеличивающий |
действительное |
время |
|||
в 10 раз, увеличивает возможность |
наблюдения и |
регистрации |
||||
процесса. Так как масштаб времени определяется |
оператором |
|||||
дифференцирования |
(р = Юр), то масштаб производных |
будет |
||||
следующим: |
|
|
|
|
|
|
рсо, = |
2000рсО[; |
рф=10/?ф; |
|
|
||
рм2 |
= |
2000р й 2 ; |
pl=\ |
00/?/; |
|
|
рсо3 |
= 2000р ©3 ; |
рЧ = |
1000р2/1 |
|
|
|
рсо4 |
= 50 000/7 ш4 ; |
р р = 4 р р . |
|
|
||
Опустив преобразования, связанные с подстановкой пере менных в исходные уравнения, и решив уравнения относительно того параметра (или его производной), который будет находить ся из данного уравнения, получим следующую систему:
Воздействие на систему
Трогание |
|
|
|
|
|
Разгон |
|
|
|
|||
При |
0 < / < ^ , |
|
|
|
При |
t^>tx |
|
|
|
|||
рф = -2 1лГф — - ^ ф ; |
|
|
|
/7ф = 20(0; — ©а). |
||||||||
|
|
|
|
ПрИ t = t\ |
|
ы 1 |
~ w 2 ' |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Ю2 = © 2 + ^ у Р Ф , |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
0 < / < о о . |
|
|
|
|
||
Машинные уравнения элементов системы: |
|
|
||||||||||
|
| |
|
Мп |
Q |
Ф |
|
^ |
РФ, |
при рАф > 0; |
|||
р © 1 = |
|
|
|
|
||||||||
|
10/, |
|
|
д 2000/, |
|
20)/, |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
с |
— |
к |
|
|
лТв |
|
^ т Р |
|
|
рш |
2 |
= |
|
ф-^ |
|
рф |
|
. 200/2 |
; |
||
|
|
2000/2 |
200/2 |
— 10/2 |
||||||||
|
р/ = |
! |
Л (о2 |
— I |
|
|
Npl; |
|||||
|
|
|
|
12,5m |
|
1 |
10.71 |
100m |
|
|
||
|
|
|
|
р о ) 4 = |
! |
|
|
|
к ); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Щ — М— |
|
|
||
|
|
|
|
^ |
1,67-105 /4 |
V |
|
' |
|
|
||
|
М 8 |
= |
10У3р©з +0,5Alf |
|
при ф3 < Фзо! |
|||||||
М в |
= 10 (У3 + У3 ) рсо3 + 0,5Mf |
+ 0,5МС |
|
при ф3 > ф3 0 ; |
||||||||
|
|
|
|
|
|
©з = Ю2Г|. |
|
|
|
|
||
Кривые, выражающие графически функциональные зависи мости, аппроксимированы и воспроизведены на блоках с кусоч но-линейной или ступенчатой аппроксимацией. Ошибка при воспроизведении не превышала 1—2%.
82
Функциональные зависимости, выраженные аналитически, после преобразования в машинных переменных и подстановки численных значений постоянных параметров имеют вид:
Мт= 1.54Q £о)4;
v = 0,33 |
; |
Т = (0,075 + 0,182©, + 0,98/z) (1,25 — 0,31 Зр). Для компрессора с безлопаточным диффузором
Мк = 0,109ю4 + 0.099Q + 0,246Q©4 —0,033. Для компрессора с лопаточным диффузором
Мк = — 0,095m4— 0.092Q + 0,56Q©4 + 0,074; Л (/) = 0,49+ 0,197/;
£(/) = 0,07 + 0,51/ |
при 7 > 7,; |
|
£(/) = 0,05 + 0,5l7 |
при 7<7,; |
|
Мсо4 ) = 1,43©4 —0,286; |
||
Q = 0,105 + 0,135м, + |
AQ(©,)*i(P~); |
|
у = |
3,6й;ю3 ; |
|
Mc = 40kikeb. |
||
Нелинейность зависимости |
Е(1) |
(см. рис. 19) учитывается |
в электронной модели (рис. 48 и 49) сигналом |
||
0,002 _ 0,005 |
0,007 |
|
m |
m |
m |
поступающим на интегратор через реле 1РЗ.
Электронная модель. На основании машинных уравнений и
функциональных зависимостей на аналоговой |
машине |
состав |
|||||
ляются блок-схемы, которые, будучи соединенными |
между |
||||||
собой, представляют |
электронную модель процесса. На |
рис. 48 |
|||||
и 49 представлены |
блок-схемы модели трогания и |
разгона |
|||||
тракторов с двигателем с турбонаддувом |
и со свободным впус |
||||||
ком. Блок-схема системы |
состоит |
из |
отдельных блок-схем, |
||||
воспроизводящих движение элементов системы: |
|
||||||
/ — блок-схема воспроизведения |
момента двигателя; |
|
|||||
/ / — блок-схема введения возмущения в систему; |
|
||||||
/ / / — блок-схема |
модели |
движения |
вала трансмиссии; |
||||
IV—блок-схема |
модели |
движения |
вала |
трактора |
и вала |
||
агрегата; |
|
|
|
|
|
|
|
V — блок-схема модели регулятора; |
|
|
|
|
|||
VI — блок-схема модели |
турбокомпрессора. |
|
|
||||
6* |
83 |
Нб |
M(u,,hm„/jJ |
-M(LJ„h,pJ |
|
||
6П |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Нб |
|
3 Г |
-ЛМ(р) |
|
|
|
M(u,,h,p,) |
|
|
||
|
6П |
Э 5/7 |
Н , |
||
Нб |
|
|
|
|
•AM(p)k,(p,h) |
|
|
|
|
|
|
Н Нб |
|
|
|
|
|
Ч Нб |
|
|
|
|
|
Нб |
|
5/7 |
|
|
|
|
|
|
H |
«5 |
H I л. ///- |
, т Н |
т — |
r |
H |
-йр(й) |
|
* i — t e a — Iu . . |
4 |
7/5 |
|
||
|
|
|
|||
4 Mb Г—ЗШИ |
|
|
|
||
7r\ БП |
н ад |
//б |
Н 5/7 |
I |
|
|
5/7 |
flu. |
|
|
|
|
|
|
|
||
0,146- |
|
|
|
|
|
0,099 |
o,mz |
|
|
0,109 -з,зв |
рв |
|
|
|
0,104 |
-6ф
той |
рил г ил |
|
Ms 1 |
u — ^ |
|
Mi |
|
|
Рис. 48. Блок-схема модели трохания и разгона МТА (двигатель с турбонаддувом)
|
~\M(u,,h„a,) |
z |
36 |
r |
- |
m |
|
100B |
|
гонт, |
|
ZOKLb |
|
||||
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
J J. |
tMr-i_ |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 49. Блок-схема модели трогания и разгона МТА (двигатель со свободным впуском)
Электронная модель трогания и разгона с небольшими преобразованиями может быть использована и для исследования работы трактора с установившейся нагрузкой. Если проводятся комплексные исследования, т. е. изучаются динамические каче ства трактора при разгоне и при работе с установившейся нагрузкой, целесообразно пользоваться одной и той же элек тронной моделью. При исследовании работы трактора только с установившейся нагрузкой удобнее проводить опыты на элек тронной модели, разработанной для воспроизведения этого
кгс-м
160
100
80 120
60
80
40
и,
ч/1
/>,кг/м3
/ 7 |
р |
1,3 |
|
/ / |
|||
|
20 |
40 |
ft— |
|
|
1,2 |
|
/ / |
.7 |
|
1,1 |
|
|
|
... |
|||
|
|
|
|
t,c |
1,0 |
Рис. |
50. Осциллограмма |
трогания и разгона трехсеялочного агрегата на |
X I I |
передаче (двигатель |
с турбонаддувом, сплошные линии—натурный |
опыт, штриховые — моделирование)
процесса. Электронная модель работы трактора с установившей ся нагрузкой значительно проще, поэтому моделирование возможно на меньших аналоговых машинах, а подготовка исходных данных для моделирования менее трудоемкая.
Воспроизвести трогание и разгон на модели работы трак тора с установившейся нагрузкой невозможно.
Проверка достоверности модели, начальные условия модели рования. Прежде чем приступить к моделированию процесса, необходимо убедиться в достоверности его воспроизведения. Как уже отмечалось, наилучшим способом проверки электронной модели является сравнение результатов, полученных при прове дении натурных опытов и при моделировании.
Сравнение результатов моделирования и натурного опыта (рис. 50) показало, что на электронной модели удалось удовлет ворительно воспроизвести изменение основных параметров. При количественной оценке процесса максимальная погрешность не превышала 10%. Такую точность воспроизведения столь слож86
ного процесса можно принять вполне удовлетворительной, что позволяет перейти к опытам.
Моделирование начинается после установки начальных значений параметров, определяющих настройку всей системы.
Трогание начинается после того, как тракторист устанавли вает рычаг акселератора в определенное положение, соответ ствующее данной частоте вращения коленчатого вала. Только после этого включается муфта сцепления. Следовательно, пара метром, определяющим настройку всей системы в начальный период, является угловая скорость коленчатого вала.
Положение муфты регулятора /0 находится из уравнения ре гулятора, исходя из того, что при coi = const
|
|
|
d4 |
г. |
|
dl |
|
Л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0 |
и — = 0, |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
dt2 |
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
£(/0) = |
Л(/0)ш?10 • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Величина 1\, кинематически |
соответствующая |
|
упору |
винта |
|||||||||||||
в призму |
корректора, определяется |
из функциональной |
зависи |
||||||||||||||
мости h = h(l) |
для каждого |
положения рычага |
акселератора. |
||||||||||||||
|
|
|
|
5. Методика проведения полевых |
|
||||||||||||
|
|
|
|
опытов при исследовании разгона |
|
||||||||||||
Опыты |
по разгону |
проводили |
при |
выполнении |
следующих |
||||||||||||
сельскохозяйственных |
операций: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
пахота |
стерни озимой пшеницы и кукурузы прицепным |
плу |
|||||||||||||||
гом в четырех- |
и пятикорпусном |
|
вариантах |
|
на |
скоростях |
|||||||||||
6,5—11,5 км/ч; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сев озимой пшеницы |
агрегатом |
из трех |
и |
четырех |
сеялок |
||||||||||||
на скоростях 9—12 км/ч. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Опыты |
проводились в два этапа. Вначале |
на тракторе |
был |
||||||||||||||
установлен двигатель |
со свободным |
|
впуском. |
Затем |
этот |
же |
|||||||||||
двигатель |
был |
оборудован |
турбокомпрессором. |
|
Контрольные |
||||||||||||
тормозные |
испытания, |
проведенные |
перед |
началом |
и |
после |
|||||||||||
окончания |
каждого этапа испытаний, подтвердили стабильность |
||||||||||||||||
мощностно-экономических |
показателей |
двигателя |
в |
процессе |
|||||||||||||
опытов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На каждом виде работы была проведена |
следующая |
серия |
|||||||||||||||
опытов: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
трогание и разгон на различных передачах; |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
трогание и разгон |
при загрузке |
|
двигателя |
от 90 до 110% |
|||||||||||||
после выхода на установившийся |
режим; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
трогание и разгон при различном |
темпе |
включения |
муфты |
||||||||||||||
сцепления |
(от 0,3 до 3,0 с); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
трогание при максимальной |
частоте |
вращения |
(1850 об/мин) |
||||||||||||||
холостого |
хода, а также при частотах |
1600, 1400, 1250 об/мин; |
|||||||||||||||
87
трогание при зазоре в сцепке |
между |
трактором и |
орудием |
|
до 300 мм и при отсутствии зазора. |
|
|
|
|
К числу параметров, измеряемых при исследовании |
разгона, |
|||
относятся |
следующие: тяговое усиление |
на крюке; |
скорость |
|
трактора; |
момент, передаваемый |
муфтой |
сцепления; |
угловые |
скорости ведущей и ведомой частей муфты сцепления; положе ние рейки топливного насоса; давление наддува; расход воздуха через двигатель; угловая скорость ротора турбокомпрессора; зазор в сцепном устройстве. Как и при исследовании установив шегося режима, необходимо измерять мгновенные значения указанных параметров, их непрерывное изменение во времени.
Глава III. ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ АГРЕГАТОВ И НАЧАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ДВИЖЕНИЯ ТРАКТОРА НА ЕГО ТЯГОВО-ДИНАМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Принятые показатели. Оценка тягово-динамических свойств трактора при работе с установившейся нагрузкой производится по:
амплитудно-частотным характеристикам; амплитудам колебаний лг1 с р угловой скорости (среднеинте-
гральное значение) коленчатого вала двигателя; коэффициенту снижения скорости поступательного движения
трактора kv.
Оценка тягово-динамических свойств трактора при разгоне производится по:
минимальной угловой скорости com t a коленчатого вала двига теля из условий заглохания или по уменьшению угловой скорости
X = |
0)ю — 0)1 mtol |
|
|
|
|
|
|
длительности процесса; |
|
|
|
|
|
|
максимальному |
моменту Мфтах |
|
на |
валу |
муфты сцепления |
или коэффициенту перегрузки трансмиссии |
|
|||||
|
|
< |
М |
ф |
m |
a x |
|
Основным показателем является угловая скорость коленчато |
|||||
го вала со] mm, так |
как разгон не |
может быть |
осуществлен, если |
|||
двигатель глохнет |
(останавливается). |
|
|
|||
|
Во всех опытах по исследованию свойств трактора при рабо |
|||||
те |
с установившейся нагрузкой |
на |
моделях |
задавалось'одно и |
||
то же возмущение. Это условие, воспроизведение которого при натуральных опытах неосуществимо, позволило достигнуть прак тически абсолютной идентичности условий опыта при исследова нии влияния на показатели трактора различных параметров.
Реализация Mc(t) выбрана при работе трактора с пятикорпусным плугом на скорости 9 км/ч. Удельное сопротивление почвы равно 0,55 кгс/см2 .
1. Маховик
Из теории регулирования известно, что двигатель является инерционным (статическим) звеном первого порядка, уравнение которого в операторной форме записи
( 7 > + 1)*В Ь 1 Х = £л;в х , а с принятыми нами обозначениями
( 7 > + 1)х, = *ДМс ,
89