Содержание к диссертации
Введение
Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ . . 8
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ........ 24
2.1. Определение влияния конструктивных параметров ЗНУ трактора на кинематику МТА с навесным плугом в продольно-вертикальной и горизонтальной плоскостях 24
2.2. Определение силового взаимодействия трактора и навесного плуга в продольно-вертикальной, поперечно-вертикальной и горизонтальной плоскостях .......... 53
2.3. Определение характера распределения продольных реакций почвы между ведущими
мостами и колесами трактора 75
2.4. Определение составляющих баланса мощности ходовой системы агрегата ... 81
Выводы по главе 2 . . 86
Глава 3. ПРОГРАММА И МЕТОДОКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 89
3.1. Программа исследований ......... 89
3.2. Методика исследований 89
3.3. Методы обработки и анализа экспериментальных данных ............... 101
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ 105
4.1. Характеристика объекта исследований. Приборы, аппаратура и приспособления 105
4.2. Тарировка приборов и погрешности измерений 112
4.3. Место и условия исследований 127
4.4. Результаты лабораторных исследований . . 129
4.4.1. Влияние параметров навесного устройства трактора на значение угла вхождения
первого корпуса плуга в почву при заглублении 129
4.4.2. Влияние линейных и угловых перемещений трактора на отклонение рамы плуга в продольно-вертикальной плоскости .... 132
4.4.3. Влияние поперечно-угловых перемещений трактора на перемещение рамы плуга в горизонтальной плоскости . 138
4.5. Результаты лабораторно-полевых исследований 143
4.5.1. Влияние положения ЩВ ЗНУ на равномерность хода плуга по глубине ....... 143
4.5.2. Влияние положения МЦВ ЗНУ на силовое взаимодействие плуга и трактора . 149
4.5.3. Влияние схемы соединения плуга с трактором в горизонтальной плоскости на энергетические и агротехнические показатели агрегата 155
4.5.4. Энергетические и агротехнические показатели работы пахотных агрегатов ...... 161
Выводы по главе 4 175
Глава 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ В ХОЗЯЙСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ И РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА 177
5.1. Сравнительные испытания пахотного агрегата с серийным и рекомендуемым навесным устройством в хозяйственных условиях . 177
5.2. Расчет технико-экономического эффекта от использования навесного устройства с обоснованными параметрами . 185
ОБЩЕ ВЫВОДЫ 189
СПИСОК ОСНОВНОЙ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 191
ПРИЛОЖЕНИЯ 209
- Определение влияния конструктивных параметров ЗНУ трактора на кинематику МТА с навесным плугом в продольно-вертикальной и горизонтальной плоскостях
- Характеристика объекта исследований. Приборы, аппаратура и приспособления
- Сравнительные испытания пахотного агрегата с серийным и рекомендуемым навесным устройством в хозяйственных условиях
Введение к работе
Продовольственной программой СССР на период до 1990 года, одобренной майским (1982 г.) Пленумом ЦК КПСС, поставлена задача повысить производительность машинно-тракторных агрегатов на 20 % и снизить расход топлива на механизированные работы на 5 % /I/.
Многолетний опыт использования тракторов T-I50K, К-700 и K-70I на пахоте показал, что их потенциальные возможности не полностью используются, копирование рельефа поля не удовлетворительное, а устойчивость хода рабочих органов навесных машин не всегда отвечают требованиям агротехники. Известно, что эффективность использования входящих в агрегат машин зависит не только от совершенства конструкции каждой из них, но и в значительной мере от характера их взаимосвязи в агрегате, которая определяется конструкцией и параметрами заднего навесного устройства (ЗНУ) трактора* Параметры навесного устройства обусловливают кинематическое, силовое и динамическое взаимодействия навесной машины с трактором, и в конечном результате непосредственно влияют на производительность, энергетические и качественные показатели работы агрегата* Этим вопросам уделялось внимание многих исследователей, однако единые рекомендации по выбору параметров заднего навесного устройства еще не выработаны. В литературе встречаются различные, часто противоречивые предложения* Профессор Кальбус Г*Л. указывает, что отсутствие комплексного подхода при выборе основных параметров привело к тому, что почти все тракторы, оборудованные навесным устройством, не удовлетворяют эксплуатационным требованиям /62/* Поэтому нужны дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования, особенно по обоснованию основных параметров навесного устройства колесного тракто-
5 pa (с шарнирно-сочлененной рамой) обеспечивающих устойчивость работы навесного плуга. Под устойчивостью подразумевается -свойство МТА обеспечивать равномерность хода навесного орудия по глубине и ширине захвата при угловых и линейных отклонениях рамы трактора в продольно-вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Целью исследования является повышение производительности и снижение энергозатрат пахотного агрегата за счет обеспечения оптимальных условий устойчивости плуга и оптимального перераспределения сил в агрегате.
Теоретические исследования проводились с учетом взаимосвязи и всей совокупности действующих на агрегат внешних воздействий в продольно-вертикальной, поперечной и горизонтальной плоскостях. Учитывалась нелинейная зависимость буксования колес трактора от тягового усилия. Использовались численные методы решения трансцендентных уравнений и методы теории случайных функций с учетом коррелированности возмущающих воздействий.
Экспериментальные исследования проводились путем тензомет-рирования пахотного агрегата. Результаты исследований обрабатывались на ЭЦВМ методами математической статистики и теории случайных функций. В работе впервые аналитически решена задача определения линейных и угловых перемещений рамы плуга, связанного с трактором четырехзвенным навесным устройством, при движении агрегата по полю, изменение профиля поверхности которого представляет собой случайный процесс.
В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований получены и выносятся на защиту следующие новые результаты.
I. Аналитические выражения зависимости от конструктивных параметров заднего навесного устройства шарнирно-сочлененного трактора следующих величин: угла продольных отклонений рамы плу- га при переезде агрегата через единичные неровности поля; дисперсии продольно-угловых колебаний рамы плуга при движении агрегата по неровностям поля ; угла вхождения корпусов плуга в почву при заглублении; угла поворота рамы плуга в горизонтальной плоскости при подворотах трактора; продольных, нормальных и боковых реакций на опоры агрегата.
2. Рекомендации по совершенствованию конструкции навесного устройства трактора Т-І50К, обеспечивающие устойчивость плуга, снижение материалоемкости и повышение производительности на пахоте по сравнению с серийным агрегатом на 9,6 % при снижении удельного расхода топлива на 5,1 %.
По теме исследований получено три авторских свидетельства и опубликована 21 статья. Основные результаты выполненных исследований доложены и получили положительную оценку: на республиканской научно-технической конференции "Пути улучшения эксплуатации машинно-тракторного парка и оборудования животноводческих ферм и комплексов" Киев, 1973; на восьмом Всесоюзном семинаре - совещании по проблеме "Повышение рабочих скоростей машинно-тракторных .агрегатов", Киев, 1974; на всесоюзном научно-техническом совещании "Повышение энергонасыщенности тракторов и производительности агрегатируемых с ними машин в сельском хозяйстве" Харьков, 1975.
Результаты исследований рассматривались: на научно-технических советах отдела главного конструктора Харьковского тракторного завода (протоколы НТС от 16.Q5.1974 г., 10.12.1980 г. и 2.03.1982 г. прилагаются) ; на Объединенном заседании секции механизации и электрификации сельского хозяйства научно-технических советов Министерства сельского хозяйства УССР и Украинского объединения "Укрсельхозтехника" от 4.05.1977 г. и 27,01.1981 г.
7 '(протоколы прилагаются).
Результаты исследований прошли производственную проверку: в колхозе им. Ленина Коминтерновского района Одесской области (1978 г.), в колхозе "Прогресс" Васильковского района Киевской области (1977-1980 гг.) (акты прилагаются).
Результаты исследований приняты: Харьковским тракторным заводом (акты приемки - сдачи от 18.12,1978 г., от 9.12.1980 г, и от 25.12.1982 г. прилагаются) ; Министерством сельского хозяйства УССР и Госкомсельхозтехникой УССР в 1979 г. (протокол приемки результатов законченных исследований от 12.03.1979 г. прилагается) .
Предложения по переоборудованию и настройке ЗНУ трактора: отражены в изданных (1979 г.) Министерством сельского хозяйства и Госкомсельхозтехникой УССР методических рекомендаций по эффективному использованию тракторов T-I50K на сельскохозяйственных работах; внедрены на тракторах T-I50K в Житомирской области Украинской ССР.
Диссертационная работа изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков и 26 таблиц. Она состоит из введения, пяти глав, заключения, списка основной использованной литературы (183 наименований, в том числе 17 иностранных публикаций) и приложений (27 е.).
Определение влияния конструктивных параметров ЗНУ трактора на кинематику МТА с навесным плугом в продольно-вертикальной и горизонтальной плоскостях
Заднее навесное устройство трактора (рис. 2.1) в продольно-вертикальной плоскости представляет собой четырехзвенный механизм АВД, звенья СД и АЕ которого жестко связаны соответственно с рамой РВ трактора и рамой КП плуга (через точку П проходит ось опорного колеса плуга). Расположение всех, изображенных на рисунке сплошными линиями звеньев агрегата, относительно неподвижной системы координат X0Z принимаем за их исходное положение, соответствующее движению агрегата по абсолютно ровной поверхности поля. При этом звенья РВ и КП агрегата параллельны поверхности поля, а углы четырехзвенника АЕДС равны
В процессе движения колес агрегата по неровностям поля взаиморасположение всех звеньев относительно системы координат 26 X0Z изменяется. Например, при переезде трактора через препятствие звено РВ перемещается в некоторое новое положение Р В , которое может быть охарактеризовано изменением вертикальной координаты точки В на величину л 1 6 и угла звена РВ (в продольно-вертикальной плоскости) на величину Цт Одновременно изменяется положение всех остальных звеньев, в том числе и звена К Л , которое поворачивается в продольно-вертикальной плоскости на некоторый угол Lpn Аналогичными последствиями сопровождается и переезд через неровности поля опорным колесом плуга, которое может быть охарактеризовано изменением вертикальной координаты точки /7 на величину a Z n #
Характеристика объекта исследований. Приборы, аппаратура и приспособления
При лабораторных и лабораторно-полевых исследованиях объектом исследования являлся пахотный агрегат на базе трактора-макета T-I50K Харьковского тракторного завода № 16 В с мощностью двигателя 169 кВт (рис. 4.1) и плугов ШН-5-35 и ШШ-6-35 в пяти- и шестикорпусном навесном и полунавесном вариантах. Масса трактора с тензометрической аппаратурой - 8400 кг, база - 2,86 м, ширина колеи - 1,86 м, шины 21,ЗР24, ширина трактора по колесам 2,39 м, расстояние от центра масс до оси задних колес 1,8 м. Эксплуатационные исследования проводились с серийным трактором T-I50K № ( , мощностью двигателя 125,4 кВт, масса 8150 кг.
Экспериментальные исследования проводились для двух вариантов конструктивного исполнения ЗНУ трактора, отличающихся способами изменения положения МЦВ ЗНУ в продольно-вертикальной и горизонтальной плоскостях. В первом из них это достигалось ступенчатым изменением положения МЦВ как по вертикали, так и по горизонтали (рис. 4.2, а), а во втором - бесступенчатым (с помощью вспомогательных силовых гидроцилиндров) плавным изменением вертикальной координаты передних головок нижних тяг (рис. 4.2, б). В первом случае верхняя тяга может крепиться к трактору в точках на высоте 1,26; 1,12; 1,015; 0,943; 0,865; 0,805 м, нижние - на высоте 0,265; 0,32; 0,38; 0,42; 0,50; 0,58; 0,69 м от опорной поверхности. Во втором случае нижняя ось может подниматься от 0,4 до 0,7 м, а точка крепления верхней тяги к плугу от 1,0 до 0,7 м. Расстояние между головками нижних тяг может устанавливать Смещение механизма навески от продольной оси симметрии - 60, ИЗ, 150, 180 мм.
Масса плуга в пяти- и шестикорпусном вариантах соответственно 900 и 1245 кг. Смещение навески плуга относительно носка третьего корпуса можно осуществить в пределах 45, 195, 225, 380 мм влево и в пределах 450 мм - вправо.
Приборы, аппаратура
Для выполнения запланированной программы в процессе экспериментальных исследований замерялись следующие параметры:
- продолжительность опыта;
- число импульсов тока подаваемых на счетчик колесами трактора и путеизмерительного колеса;
- расход топлива;
- крутящие моменты на полуосях трактора;
- нормальные реакции почвы на колеса трактора и плуга;
- пространственное положение (в продольно-вертикальной плоскости) тяг ЗНУ ;
- горизонтальное и вертикальное усилия в пальцах механизма навески ЗНУ ;
- глубина хода переднего и заднего корпусов плуга ;
- продольный и поперечный углы наклона рамы плуга;
- угол поворота трактора - угол между продольными осями передней и задней полурам трактора.
Сравнительные испытания пахотного агрегата с серийным и рекомендуемым навесным устройством в хозяйственных условиях
Хозяйственные испытания рекомендуемого навесного устройства проводились с целью получения эксплуатационно-технологических показателей, которые послужили основой при расчете технико-экономического эффекта.
Эксплуатационно-технологические показатели определялись на основании хронометражных наблюдений за работой пахотного агрегата с опытным и базовым (серийным) навесным устройством.
Опытный вариант. Трактор T-I50K (масса 8150 кг, мощность двигателя 125,4 кВт, оценочный расход топлива 290 г/кВт«час) с рекомендуемым навесным устройством (рис. 5.1). Плуги: полунавесной ПЛП-б-35, масса 1195 кг; навесной ПЛН-5-35, масса 920 кг ; навесной ПН-4-40, масса &HQ кг.
Базовый вариант. Трактор T-I50K с серийным навесным устройством (табл. 5.1) и с плугом ШШ-5-35 Сравнительные испытания проводили с одним трактором, изменяли только параметры навесного устройства.
При проведении контрольных смен осуществлялся хронометраж работы агрегата. Данные хронометражных наблюдений обрабатывались согласно ГОСТ 24057-80 /38/. Расход топлива определялся методом долива передвижным механизированным заправочным агрегатом.
Эксплуатационно-технологические показатели пахотных агрегатов определялись согласно ГХТ 7057-73 п. 2.18 /28/, ГОСТ 2911-73 пп. 114, 118 /22/, XT 70.2.2-73 /III/.
Регулировка и наладка пахотных агрегатов проводилась до начала опытов. Эксплуатационный режим агрегата выбирали исходя из реальных условий работы, агротехнических требований к выполняемой операции.
Анализ полученных данных проводился методом парных сравнений. Проверка существенности различий по производительности и расходу топлива между базовым и испытываемым вариантами пахотного агрегата осуществлялся по методам, изложенным в работах /129, 131/ и в п. 3.3 (уравнение 3.10) методики.
Результаты хозяйственных испытаний базового и опытного агрегатов приведены в табл. 5.2 и 5 3. В табл. 5.2 приведен баланс времени работы пахотных агрегатов на основании хронометражних наблюдений, а в табл. 5.3 - результаты эксплуатационно-технологической оценки пахотных агрегатов. Из табл. 5.3 следует, что у обоих агрегатов коэффициенты рабочих ходов ( к, ), технологического обслуживания ( «г ), надежности технологического процесса ( 5 ) и транспортных переездов ( v ) одинаковы. Коэффициенты использования сменного времени ( ксм ) одинаковы и составляют 0,68. Коэффициент использования эксплуатационного времени ( /гэ ) в опытном варианте составляет 0,59 против 0,58 - в базовом.
Сравнение средних значений производительности и удельного расхода топлива показало, что у опытного агрегата производительность за час эксплуатационного времени на 9,6 % выше, чем у базового, а расход топлива на гектар обработанной площади на 5,1 % ниже. Производительность за час сменного времени у опытного агрегата выше, чем у базового на 7,2 %, и составляет 0,91 га/ч, а производительность за час технологического времени выше на 7,6 % и составляет 1,27 га/ч против 1,18 - у базового.
Похожие диссертации на Обоснование условий устойчивого движения колесного пахотного агрегата
