Введение к работе
Актуальность темы. Интенсификация и повышение эффективности сельскохозяйственного производства предполагает необходимость технического перевооружения агропромышленного комплекса страны на ос--нове перехода к выпуску принципиально новых машин, обеспечивающих повышение производительности, экономию всех видов ресурсов, в той числе топливно-энергетических, улучшение условий труда механизатора.
Возможности повышения эффективности работы МТА традиционными путями - увеличением рабочих скоростей и ширины захвата (тягового усилия), г* настоящее время практически исчерпаны.
Увеличение рабочих скоростей свыше определенного предела приводит к ухудшению качества выполняемых агротехнических процессов (обработки почвы, пос&ва, уборки и т.д.), существенному, побкиєіїкіо тягового сопротивления и ускоренному износу машин, резкому возрастанию динамических нагрузок в узлах и механизмах МТА, ухудшения коэффициента использования времеш смены, увеличению стоимости МТА и ухудшению условий труда механизатора.
Дальнейшее повышение ширины захвата (тягового усилия) ограничивается ухудшением маневренности агрегатов, переуплотнением почеп за счет уеєличєшш массы МТА, нерешенностью проблемы обеспечения заданной точности движения кирокозахватных агрегатов на гоне и другими причинами.
Для дальнейшей интенсификации рабочего процесса МТА необходимо, одновременно с увеличением ОЕєргоЕаеіщеяігаста МТА, обеспечить рациональную загрузку двигателя в различных условиях эксплуатации, а такке оптимальное использование тягово-сцегашх свойств трактора при одновременном поддержании резаков работы агрегатируемых с трактором машин в пределах агротехнических допусков.
В связи с ограниченных: возможностями человека-механизатора по управлению МТА, это может быть реализовано тоґмсо в случае оенэшэ- ' нкя агрегата достаточно совершеіпісй системой автоматизированного управления.
Поз тему поиск оптимальных скоростных ;: нагрузочных (энергет;:- ческих) реш.гов ргботы МТА и их последующая реализация при помоцп автоматизированных систем управления является актуальной научно-технической проблемой, имеющей взиюе народнохозяйственное значение.
Цель р_аб_от'ы заключается в разработке теории и комплексной методик;; проектирования оптимальных систем автоматизированного управлений скоростными и нагрузочными реязмами работы ї.'.ТЛ, позволяющих повысить производительность и топливную экономичность агрегатов.
улучшить условия труда механизатора. Научная новизна работа:
4. Опродолжки новые подходи к создан;!» технкчес::пх средств для реализаций оптимальных рабочих процессов с учета.; специфики их функционирования из мобилышх сельскохозяйственных и мелиоративных машинах, в том числе в части выбора общей структуры систем управления, расширенного применения электромеханических исполнительных устройств автоматики и ультразвуковых первичных преобразователей.
Научную новизну -основних положении диссертации подтверждает создание на их базе технических решений, защищенных 63-мя авторскими свидетельствами, на изобретения.
Практическое значение. 'Выполненные теоретические и экспериментальные исследования, направленные на интенсификацию рабочего процесса МТА и существенное улучшение условий труда механизатора, доведены до практических рекомендаций по созданию автоматизированных шіформзцкошю-управляющіїх и ішформацнонно-советухспх» систек.
Математическое моделирование рабочих процессов позволяет на стадии проектирования, до изготовления дорогостоящих опитних образцов, оценить техкико-эконостческие показатели автоматизированных маш:ш и определить их соответствие техническому заданию.
Реализация предложенных алгоритмов оптимального' управления позволяет существенно повысить производительность и топливную.экономичность ЫТА и улучіш. условия труда механизатора без значительных материальных затрат при изготовлении и эксплуатации этих агре-
Г2Т0П.
Предложенное повне подход» к созданию технических средств ' автоматизации позволяют существенно повисить их технический уровень, уменьшить затрати времени и средств на их разработку.
Экспериментальные образцы микропроцессорной системи управления, гаїформационно-советувдзй системи на основе измерителя буксования движителей МТА, допдеровского измерителя действительной скорости, мадоикерцкошого электропривода и силових электронных устройств имев? самостоятельнее практическое значение, а такко могут пеполь-зовзгься в качестве исходной базу яри дальнейшем совершенствовании технических средств автемзтизащш.
Р^пліаания результатов работ»:
1. СЩзя структура, алгоритми автоматизированного управления и
технические решения основных электронных узлов системы управления
реализованы* з тракторах Г-120 с электрогидрэвлическнм, дистанцион
ным и аЕтоматизировашшм управлением (ЗГДАУ), созданных в соот
ветствии с научно-технической программой ГКНТ 0.20.01.06.
Три бульдозерних агрегата на базе этих тракторов в 1936 г.принимали участие в ликвидации последствий аварии па Чернобыльской ЛЗС.
2. На Алтайском тракторном заводе (ПО "ЛТЗ") создани три спит-*
них образца троктороз Т-4АП2 с гидростатическими трансмиссиями
(ГСТ) и автоматизированным дистанциошіш радиоуправлением. Общая
структура, алгоритмы функционирования я техішческке решения микро
процессорной системи управления этих тракторов реализованы в соот
ветствии с научны?/:!! результатами настоящей диссертационной работа.
В 1992 г. проведена заводские испытания трех тракторов. Завод планирует внедрение разработанных тракторов в серийное производство ориентировочно с 1997 г.
Экономшеский эй)ект от внедрешш в народное хозяйство тракторов Т-4АП2 с ГСТ и автоматизированным и дистанцію;шым управлением, согласно предварительным расчетам, р ценах 1993 т. составит не менее 470 млн. руб. в год.
3. Рекомендации по технической реализации систем автоматизиро
ванного управления МГА переданы в Алтайский Государственный агроин-
шіерний университет и использованы при создании электронной систе
мы управления топливным насосом высокого давлєгаш (ЇНЦД) для дизе
лей АО "Алтайдизель".'
В иастояцеее время изготавливаются опытные образцы систем. Работа ведется в соответствии с координационным планом Департамента трэкторюго и сельскохозяйственного машиностроения РФ.
Т. Каучно-технцчэскна отчеты с результатами теоретических к ьнслер^еЕТ'Зльн^л: исследований доплеровского ;:з?/;ерктеля скорости и ^орхз^с^а-сэзотуюцоЗ системи кг его осїьзз переданы в ГСІСБ-2 ПО "чТЗ" (АО "Урзлтргк") для продолжения работ по автоматизации управления рабочие процессом трактора Т-8С0.
S. Отдельные технические решения систем автоматизированного'. управления и.Ъ\, зщпаенние авторам.::: свидетельствам: на изобретения, используются в организациях: п/я B-S716, п/я Г-4184, п/я ::-5647, Волчекам ніннс:.: заводе, Впксунском металлургическом заводе, дснецкс:: :сг:::кс-^аталлург:,.ческом завода к других предприятиях при создании автс^тнзнроЕзкяпх систем управления различного назначения. ' Нп га—ту вносятся слядукяие основные научные положепия:
?. Критериальная сечова одек;с-г опикальносиі скоростных и нагрузочных (энергетических) реумов работы мобильных машин б расте-ппеводстзе и уедпорацпп.
Z. -етоднкг определения осксвіпіх свойств опт;е.;злышх рабочих
пгоцеезез -ТА. . . -
3. Обоснование возможности к целесообразности практической р-лалпгацпп нестационарных рабочих процессов при помощи систем авто-
матизированного управления.
-
Методы реализации оптимальных рабочих процессов, полаженные в основу технических решений, защищенных авторскими свидетельствами на изобретения NN 1234537. 1239233. 1315571. 1331968 я 1352011.
-
Обоснование необходимости контроля взаимодействия двютте-лей мзшн с грунтом (почвой) в оптимальных системах управления.
-
Метода оценки в системе автоматизированного управления УТА физико-механических свойств грунта (почвы) как основного внешнего возмущающего воздействия, недоступного прямому измерению.
-
Применение корроляшюнной теории случайных процессов при решении задач оптимизации загрузки МТА.
-
Осноеішє принципы построения технических средств для реализации оптимальных рабочих процессов: применение магпстралыго-мо-цулыюй бортовой микроЗЙ.'. особенности обработки сигналов в ультразвуковом доплеровском измерителе действительной скорости МТА, целесообразность построения исполшітельїшх механизмов систем автомзтп-зироваїшого управления МГА на основе электропривода, реализация ситових электронных устройств с переменной структурой.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работа рассмотрены и одобрены на расширенных заседаниях научно-технического совета Челябішского филиала НАТИ в 1984-1939 гг., на научных :сонферепцлях ЧЇМЗСХ в 1983-1990 гг., на отраслевом научно-техш-іеском семинаре "Проблемы электронизации тракторов и сельскохозяйственных машин" в г. Одессе в 1939 г. и на международной кауч-ю-технической конференции "Применение токоз высокой частоты в электротехнологии" в г. Санкт-Петербурге в 1991 г.
Общая структура, алгоритмы функционирования и технические рэ-зенкя системы управления, создаїшсй на основе научных положений-віссертации, обсуждены на технических совещаниях по_ системе упраздняя трактора Г-130 с электрогидрзвлнческим. дистанционным и азю-йтизированным управлением, проходгсшх в 1931-1990 гг. в Киевском шституте автоматики, Челябинском тракторном заЕодо. СКБ элзктрокк-си Калужского завода автомотоэлектраоборудования. Московском КСО 'Автоэдехтрсшпсэ" и Октябрьском заводе автолрлборов.
Публикации. По теме диссертации опубликовано свыге SO работ (в івторєферате приведена 51 работа), в тем числа 63 авторских свиде-'ельства на изобретения. Без соавторов написано 42 работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения. 7 'лав, выводов, списка использованной, литературы и приложений. GSojSi
- б -
объем работа-422 страницы. Основная часть диссертации изложена на 339 страница*, и содержит 77 иллюстраций и таблиц. Сшісок литературы включает 307 наименований, в той числе 47 на иностранных языках.
Диссертация построена на материалах исследований, проведенных в ЧФ НАТИ (ГосНИИ "Промтрзктор") и ЧШЭСХ (ЧеГАУ) в период с 1980 по 1992 г. под научным руководством и при непосредственном участии автора в соответствии с постановлениями ГКНТ от 26 мая 1986г. N 160 и от 31 декабря 1986 г. N 535, отраслевыми планами и целевыми комплексными программами Министерств тракторного, сельскохозяйственного и автомобильного машиностроения.