Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследований 7
1.1. Вид динамических нагрузок в трансмиссии сельскохозяйственных тракторов 7
1.2. Исследование работы машинно-тракторных агрегатов на повышенных скоростях движения 14
1.3. Влияние внешних факторов на тягово-энергетические показатели машинно-тракторных агрегатов
1.4. Пути снижения динамических нагрузок в трансмиссии трактора... 21
1.5. Выводы и задачи исследования 34
2. Теоретические исследования по обоснованию раодональной характеристики упругодемпфирующего привода ведущих колес трактора и методика его тягового расчета 37
2.1. Статистические характеристики воздействий на машинно-тракторный агрегат 37
2.2. Математическая модель тяговых процессов МТА для определения рациональной характеристики упругодемпфирующего привода ведущих колес трактора 40
2.3. Результаты расчета математической модели тяговых процессов машинно-тракторных агрегатов 53
2.4. Методика определения тяговых показателей трактора с учетом использования пневмогидравлического упругодемпфирующего привода ведущих колес 62
2.5. Выводы 70
3. Программа и методика экспериментальных исследований 72
3.1. Программа экспериментальных исследований 72
3.2. Объект исследований 73
3.3. Методика проведения лабораторных исследований 75
3.4. Тяговые испытания трактора МТЗ-80 76
3.5. Методика проведения дорожных и полевых исследований 81
3.6. Обработка опытных данных и оценка погрешностей результатов исследований 84
4. Результаты экспериментальных исследований и их анализ 92
4.1 Результаты лабораторных исследований 92
4.2. Результаты тяговых испытаний трактора МТЗ-80 95
4.3. Результаты дорожных и полевых испытаний 100
4.4. Выводы 109
5. Экономическая эффективность применения упруго демпфирующего привода ведущих колес МТА 111
5.1. Определение технико-экономических показателей применения
упруго демпфирующего привода ведущих колес 111
Общие выводы 117
Список использованных источников 120
Приложения 134
- Вид динамических нагрузок в трансмиссии сельскохозяйственных тракторов
- Статистические характеристики воздействий на машинно-тракторный агрегат
- Тяговые испытания трактора МТЗ-80
- Результаты тяговых испытаний трактора МТЗ-80
Введение к работе
Совершенствование технологий сельскохозяйственного производства и конструкции трактора происходит непрерывно и находится в тесной взаимосвязи. Для улучшения ситуации в технической сфере агропромышленного комплекса, а именно в тракторостроении, необходимо проводить исследования, направленные на совершенствование конструкций сельскохозяйственных тракторов. Внедрение достижений науки и техники имеет важное значение в развитии сельского хозяйства. Основными задачами при выпуске новых машин для сельскохозяйственного производства являются увеличение их производительности, снижение расхода топлива и разрушения плодородия почвы, вызванное воздействием движителей [82, 108, 117].
Повышение производительности машинно-тракторного агрегата (МТА) возможно за счет повышения рабочих скоростей, применения широкозахватных агрегатов, использования энергонасыщенных тракторов и т. д. Непрерывный рост энергонасыщенности тракторов происходит во всем мире, однако это приводит к возникновению повышенных колебательных процессов в системе «двигатель - трансмиссия - движитель - почва», что ухудшает эксплуатационные показатели МТА. Для снижения колебаний в системе «двигатель - трансмиссия» применяются специальные гасители колебаний, установленные в непосредственной близости к двигателю, которые хорошо защищают трансмиссию от неравномерности работы двигателя, однако колебания внешних нагрузок такие гасители практически не устраняют [12, 78, 86, 90, 104].
В связи с этим снижение динамических нагрузок на трансмиссию трактора является важной проблемой, непосредственно связанной с повышением производительности, надежности и долговечности работы машины, стабильности выполнения технологических показателей обработки почвы и снижением буксования ведущих колес [111].
Таким образом, проблема снижения динамических нагрузок при работе
5 машинно-тракторных агрегатов является актуальной и требует разработку путей ее эффективного решения.
Одним из направлений решения рассматриваемой проблемы является введение упругодемпфирующего элемента, установленного в трансмиссии трактора [51, 57, 66, 75, 84, 96, 103]. Упругодемпфирующий элемент, установленный в трансмиссии трактора, снижает величину внешних воздействий, защищая тем самым двигатель и трансмиссию от больших динамических нагрузок, и позволяет снизить буксование движителей. Положительное влияние упругодемпфирующих элементов в приводе ведущих колес на тягово-энергетические показатели трактора представлено в работах [6, 56, 115, 126]. Упругие элементы, установленные в начальном звене механических трансмиссий (сцепление), широко применяются на тракторах, автомобилях и других машинах, однако они незначительно снижают динамические нагрузки со стороны внешних воздействий [13, 78, 107, 113].
Для эффективного снижения динамических нагрузок в трансмиссии трактора необходимо вводить упругодемпфирующие элементы ближе к источникам колебаний, а именно - к ведущим колесам. При этом упругодемпфирующий элемент должен обеспечивать аккумулирование энергии колебаний, вызванных внешними воздействиями, и обладать большой энергоемкостью. Проведенный анализ известных упругодемпфирующих приводов ведущих колес (УДП) показал, что существующие приводы можно разделить на механические, гидравлические и пневмогидравлические. При этом существующие конструкции УДП имеют большие габаритные размеры, в основном могут работать в режиме малых нагрузок и требуют дальнейшего совершенствования. Наиболее целесообразно устанавливать пневмогидравлические упругодемпфирующие устройства, так как они обладают по сравнению с механическими большей энергоемкостью, а следовательно, лучше снижают динамические нагрузки в трансмиссии трактора.
Поэтому целью работы является повышение эффективности использования машинно-тракторного агрегата за счет снижения динамических нагру-
зок путем применения пневмогидравлического упругодемпфирующего привода ведущих колес трактора с рациональной характеристикой. На защиту выносятся следующие основные положения:
Математическая модель тяговых процессов МТА с учетом основных параметров упругодемпфирующего привода ведущих колес, позволяющая определить рациональную характеристику этого привода.
Метод определения тягово-энергетических показателей трактора с учетом использования пневмогидравлического упругодемпфирующего привода ведущих колес.
Новое техническое решение упругодемпфирующего привода ведущих колес с рациональной характеристикой, обеспечивающее повышение эффективности использования машинно-тракторного агрегата за счет снижения динамических нагрузок на разных видах работ.
Закономерность изменения тягово-энергетических показателей трактора с учетом использования пневмогидравлического упругодемпфирующего привода ведущих колес при работе с разными сельскохозяйственными агрегатами.
Диссертация выполнена в соответствии с перспективным планом научно-исследовательских работ Воронежского государственного аграрного университета имени К.Д. Глинки (тема № 2.2 «Повышение эффективности работы мобильных энергетических средств (МЭС) на основе совершенствования конструкции и рационального использования», номер государственной регистрации 01.200.1 003989) и соответствует специальности 05.20.01 - «Технологии и средства механизации сельского хозяйства».
Вид динамических нагрузок в трансмиссии сельскохозяйственных тракторов
Динамические процессы в тракторах многообразны. Во время работы МТА в трансмиссии трактора возникают динамические нагрузки, которые можно разбить на две большие группы - переходные процессы в МТА и установившиеся крутильные колебания в системе «двигатель - силовой привод». Установившиеся колебания в зависимости от природы их возникновения могут быть периодическими и случайными, собственными и вынужденными [16, 42,80,81,82, 131].
Наиболее типичными переходными процессами являются включение и выключение вала отбора мощности (ВОМ), трогание с места и разгон агрегата, а также торможение. Данные процессы возмущают систему автоматического регулирования (САР) двигателя. Однако на переходные процессы в общем объеме работы агрегата приходится незначительная доля времени. Основное время работы агрегата происходит при установившихся колебаниях, возникающих под действием различных возмущающих факторов и совершаемых около некоторого среднего положения. Для мобильно энергетических средств (МЭС) внешними факторами, приводящими к возникновению колебаний в системе «двигатель - силовой привод», являются силы, возникающие при взаимодействии микропрофиля поверхности поля с движителями, почвы -с рабочими органами сельскохозяйственных машин, а также активных рабочих органов с обрабатываемым материалом, физико-механические свойства которого непостоянны. Данные факторы являются основными источниками низкочастотных колебаний в моторно-трансмиссионной установке [102].
При работе трактора величина крюкового усилия непрерывно изменяется как по амплитуде, так и по частоте [18, 120, 121, 124]. В работах [26, 86, 88, 135] исследовался характер нагрузки на крюке, ведущих колесах и коленчатом валу двигателя при работе трактора в производственных условиях. Полученные осциллограммы показывают, что кривая изменения каждого силового параметра состоит из нескольких составляющих, имеющих периодический характер и отличающихся друг от друга величинами своих периодов Тс или частот F = 1/Тс, при этом выделено пять составляющих в кривых изменения силового параметра. Сделан вывод, что все составляющие оказывают влияние на процессы возникновения крутильных колебаний и усталостную прочность отдельных деталей силовой передачи и двигателя трактора.
Академики В.Н. Болтинский и В.П. Горячкин положили начало исследовательским работам по изучению влияния неустановившегося нагрузочного режима на технико-экономические показатели трактора [18, 19, 20, 38]. В.Н. Болтинский исследуя работу двигателя в переменном нагрузочном режиме, выявил, что неустановившийся характер нагрузок при работе на безрегуля-торной ветви регуляторной характеристики вызывает отклонение угловой скорости до 11 %. Снижение мощности двигателя в условиях реальной нагрузки объясняется наличием у регулятора определенной зоны нечувствительности, что вызывает некоторое запаздывание в изменении крутящего момента двигателя при изменении момента сопротивления [18, 83].
В.Н. Болтинский определил два способа снижения влияния динамических нагрузок на эффективные параметры двигателя [18, 19].
Первый способ - эксплуатационный. Он заключается в том, что в процессе эксплуатации трактор агрегатируют таким образом, чтобы загрузка двигателя не превышала некоторого установленного значения. Эта недогрузка двигателя введена в нормативные документы расчета выработки и представляет планомерное снижение производительности МТА из-за несовершенства его тягово-динамических свойств трактора. Предложено, что на пахотных работах наименьшее значение снижения нагрузки трактора составляет 9 %, а на пропашных — 7 %.
Второй способ - это изменение конструкции отдельных механизмов трактора или двигателя для снижения влияния колебаний нагрузки на показа 9 тели работы МТА. Ряд научных работ, в которых исследуется проблема снижения динамических нагрузок в тракторах, направлены на оборудование их различными упругодемпфирующими устройствами, устанавливаемыми в трансмиссии, приводах ведущих колес, прицепном и навесном устройствах, в валу отбора мощности, а также в креплении рабочих органов сельскохозяйственных агрегатов.
Исследованием работы МТА в условиях переменного нагрузочного режима занимались такие исследователи как В.И. Анохин [8, 9], В.Н. Болтин-ский [18, 19, 20], З.А. Годжаев [35, 36], А.Г. Жутов [51, 52, 53], И.П. Ксене-вич [71], Н.Г. Кузнецов [73, 75, 77, 78], Г.М. Кутьков [80, 81, 82], А.Б. Лурье [88], О.И. Поливаев [104, 105, 107, 111, 114, 115], В.Л. Строков [126], Е.М. Харитончик [130] и другие.
По экспериментальным исследованиям выявлено, что неустановившийся нагрузочный режим оказывает существенное влияние на величину коэффициента загрузки двигателя, и сделан вывод, что загрузка тракторного двигателя составляет 75 - 80 % от номинальной мощности. Эффективная мощность двигателя при неустановившейся нагрузке уменьшается по сравнению со стационаром на пахоте на 13,5 %, при бороновании - на 7 %, при буксировании комбайна-на 12,5 - 18 % [18, 77, 104, 110].
А.И. Елизаров исследовал тягово-динамические показатели колесного трактора при неустановившейся нагрузке. Полученные результаты исследований указывают на ухудшение показателей работы колесного трактора в данных условиях, а именно — расход топлива увеличился на 15 - 25 %, производительность агрегата снизилась на 20 - 30 % [49]. Однако сведения об изменении индикаторных, мощностных и экономических показателей двигателей, работающих в режиме неустановившейся нагрузки, недостаточны для оценки тяговых показателей трактора в целом, так как в процессе поступательного движения кроме движителей участвует большое число звеньев (инерционные массы и упругие элементы трансмиссии), которые значительно влияют на характер движения машины. Не учитывать параметры указанных элементов ди 10 намической системы трактора нельзя, так как это ведет к достаточно грубым приближениям.
В работе Г.Е. Веденяпина [25] указывается, что изменение неравномерности движения влияет на значение потерь на самоперекатывание трактора, а следовательно, и на эксплуатационные показатели работы МТА. А.Н. Клипов исследовал влияние неравномерности тягового сопротивления на показатели работы гусеничного трактора. Отмечается, что увеличение степени неравномерности внешних воздействий приводит к увеличению мощности, расходуемой на перекатывание трактора [62].
Статистические характеристики воздействий на машинно-тракторный агрегат
Во время работы МТА подвержен одновременно нескольким внешним воздействиям, которые создаются от неоднородности физико-механических свойств почвы, неровности дороги и непрерывных тяговых колебаний, создаваемых агрегатом. Кроме того, сам трактор, а именно - его трансмиссия и двигатель также, генерируют колебания. Эти воздействия носят случайный характер и описываются статистическими функциями. Источниками низкочастотных колебаний являются внешние воздействия в диапазоне частот от О до 7 Гц. Поэтому для описания характеристик внешних воздействий на МТА в последнее время широко применяют вероятностные методы [88, 110].
Микропрофиль дороги принято рассматривать как случайную функцию, удовлетворяющую следующим допущениям: функция стационарна, ординаты микропрофиля подчиняются нормальному закону распределения, длина неровности ограничена по верхнему и нижнему пределам, микропрофиль меняется случайным образом только в вертикальной продольной плоскости дороги [76,81,88,121,124].
Случайную функцию возмущения характеризуют статистическими характеристиками, которые являются основой решения ряда задач динамики колесных тракторов. Согласно принятым допущениям достаточными статистическими характеристиками микропрофиля дороги являются его корреляционная функция, или спектральная плотность. Произвольный микропрофиль можно рассматривать как реализацию некоторой случайной функции. Если считать эту случайную функцию эргодичной и стационарной, то аналитическое описание такого микропрофиля упрощается [26, 27, 88]. У стационарных случайных процессов математическое ожидание и дисперсия являются постоянными величинами, не зависящими от времени. Эргодическое свойство заключается в том, что любая реализация эргодического стационарного случайного процесса достаточной продолжительности является как бы «полномочным представителем» всей совокупности реализаций случайного процесса. Нормированную корреляционную функцию распределения неровностей микропрофиля опорной поверхности можно определить по следующей аппроксимирующей зависимости: Таким образом, при известных характеристиках входных воздействий (спектральной плотности) от каждого воздействия в отдельности и передаточной функции можно определить статистические характеристики выхода.
Следует отметить, что для сельскохозяйственных агрегатов, учитывая специфику условий их эксплуатации, наиболее целесообразными динамическими характеристиками следует считать передаточные функции и частотные характеристики. Они дают наиболее полное и физически ощутимое представление о реакциях агрегата на различные возмущения и управляющие воздействия, а также о переходных и установившихся процессах при его работе [88].
Исследования по определению рациональных параметров упругодемпфирующего привода ведущих колес трактора проводились многими, однако окончательного решения в данном вопросе не получено. Это связано с недостаточной проработанностью теоретических исследований, касающихся выбора характеристики УДП ведущих колес, которая позволит работать МТА с разными агрегатами [104, 105, 106, 109, 112].
Построение полной динамической модели реального МТА весьма затруднено. Поэтому для определения динамических нагрузок в системе «двигатель - трансмиссия - УДП - колесо - агрегат» будем рассматривать упрощенную динамическую модель идеализированного МТА. В этом случае в место реального МТА принимается эквивалентная ему в динамическом отношении расчетная схема (физическая модель), в состав которой входят маховые массы, заменяющие отельные вращающиеся и поступательно движущиеся массы тракторного агрегата, фрикционные элементы, имитирующие работу буксования движителей, упругие элементы, характеризующие податливость деталей трансмиссии. При этом для соблюдения динамического подобия рас 41 четной модели маховые массы выбираются так, чтобы кинетическая энергия каждой из них была равна кинетической энергии заменяемой ею массы тракторного агрегата. Машинно-тракторный агрегат является сложной системой для анализа, и для ее упрощения приводят все жесткости упругих связей, моменты инерции масс и коэффициенты демпфирования к одному участку, обычно - к коленчатому валу двигателя [72, 76, 107, 112]. При определении эквивалентной жесткости системы необходимо учитывать передаточные числа трансмиссии [15].
Разработка математической модели МТА является сложной задачей и неизбежно связана с идеализацией изучаемого объекта. Поскольку исследование влияния УДП связано в первую очередь со снижением динамических нагрузок на трансмиссию и двигатель, то для построения математической модели примем следующие допущения: 1. Движение МТА происходит на горизонтальном участке пути без отклонений в поперечном направлении. 2. Независимо от конструкции трактора вся нагрузка передается через задний ведущий мост, при этом касательная сила тяги создается за счет сопротивления почвы сдвигу и срезу. . 3. Машинно-тракторный агрегат работает в установившемся режиме движения, при котором среднее значение линейной скорости постоянно. 4. Сцепление двигателя не буксует. 5. Тяговое усилие, создаваемое агрегатом, приведено к коленчатому валу двигателя в виде момента сопротивления. 6. Колебательные процессы в МТА создаются только переменными силами на крюке, неровностями дороги и неоднородностями физико-механических свойств почвы. 7. Закономерность изменения крутящего момента двигателя на корректорной и регуляторной ветвях скоростной характеристики двигателя принята линейной.
Тяговые испытания трактора МТЗ-80
Принцип действия работы пневмогидравлического уп-ругодемпфирующего привода ведущих колес заключается в следующем (рисунок 3.1): при трогании трактора с места ведущий момент на полуоси 1 передается лопасти 2, которая сжимает рабочую жидкость и подает ее по гидромагистрали 3 в газогидроаккумуляты 4 и 5, которые разделены диафрагмой 14 на газовые и гидравлические полости. Трогание трактора с места начинается в тот момент, когда давление рабочей жидкости в системе станет равным моменту сопротивления. После трогания в момент разгона ведущий момент на полуоси 1 и лопасти 2 уменьшается в несколько раз, рабочая жидкость, аккумулированная в гидравлических полостях газогидроаккумулято-ров 4 и 5, под избыточным давлением через обратный гидроклапан 6 по гидромагистрали 3 поступает в камеру разгона 7, что позволяет повысить разгонные качества трактора. После снижения давления в гидроклапане 6 поршень обратного действия 8 закрывается под действием усилия пружины 9.
При приложении к полуоси 1 тормозного момента (или при трогании задним ходом) рабочая жидкость из камеры торможения 10 поступает по гидромагистрали 3 в гидравлическую полость газогидроаккумулятора 5. После снижения давления в гидроклапане 6 поршень обратного действия 11 закрывается, при этом аккумулируя энергию торможения. Гидроклапан 15 предназначен для работы в режиме торможения и устранения разряжения в полости 7.
Во время установившегося движения упругодемпфирующий привод позволяет снизить колебания момента на ведущей оси за счет демпфирования колебаний в газогидроаккумуляторах 4, 5 и дросселирования жидкости в гидроклапане 6, при этом возникающие при движении колебания позволяют дополнительно заряжать газогидроаккумулятор 5. При работе трактора с тяговым усилием выше номинального для уменьшения динамических нагрузок на привод возможно взаимодействие резиновых упоров 12 и упора 13.
Основной задачей лабораторных исследований было определение статической характеристики пневмогидравлического упругодемпфирующего привода ведущих колес трактора МТЗ-80. Для уточнения последующих расчетов в ходе лабораторных испытаний также были определены весовые параметры трактора. Масса трактора определялась до и после оборудования измерительными приборами при полной заправке топливом, с комплектом инструмента и грузом на сиденье, эмитирующим вес водителя (75 кг). Методика проведения исследований изложена в работе [24]. В шинах трактора МТЗ-80 устанавливалось и поддерживалось во время опытов давление, рекомендованное заводом-изготовителем: в передних 0,14 - 0,25 МПа, задних 0,08 - 0,14 МПа. Износ рисунка протектора не превышал 35 % первоначальной высоты [39, 70, 118].
Определение статической характеристики УДП проводили при помощи изготовленного рычага длиной 1 м и кран-балки. Трактор поднимался так, чтобы движители не касались грунта, при помощи стояночной тормозной системы затормаживали полуоси и через рычаг, прикрепленный к ведущему колесу, ступенчато нагружали трансмиссию моментом, величина которого изменялась от 0 до 30 кН в прямом и в обратном направлениях. Усилие закрутки контролировалось по динамометру марки ДПУ-2-2 с ценой деления 200 Н и пределом измерения 30 кН. Величина закрутки измерялась по транспортиру, который устанавливался на диске колеса. Характеристики УДП снимались при разных давлениях первоначальной заправки азотом пневмогидравлического аккумулятора.
Определение жесткости УДП ведущих колес определяли непосредственно на тракторе по методике, изложенной в работах [24, 104, 119, 134].
В качестве упругого элемента в приводе использовался пневмогидрав-лический аккумулятор (ПГА) рабочим объемом 2 дм марки А5579-0-1. Перед проведением лабораторных исследований ПГА заправляли техническим азотом в соответствии с рекомендациями ГОСТа [40, 41]. По технике безопасности применение кислорода и воздуха недопустимо, а также по причине агрессивности кислорода к материалам диафрагмы и деталей ПГА. После заправки ПГА техническим азотом производили заправку упруго-демпфирующего привода ведущих колес маслом марки АМГ-10.
Заправку азотом производили от баллона через заправочное устройство ПЗД-10 с манометром класса 0,4. При достижении требуемого давления запорный вентиль закрывался, и делалась пауза в течение двух-трех минут для стабилизации температуры газа, далее производилась корректировка давления.
Тяговые испытания трактора МТЗ-80 были проведены с целью проверки на разных почвенных фонах влияния упругодемпфирующего привода ведущих колес на тягово-энергетические показатели [43, 65]. Для проведения сравнительно-тяговых испытаний трактора были выбраны фоны: бетонная дорога и стерня колосовых. За основу проведения тяговых исследований были приняты требования ГОСТа 7057-2001 [39]. Исследования проводились при прямолинейном установившемся движении на различных передачах. Опыты были проведены в каждом случае на одном и том же участке дороги с уклоном не более 2 градусов. Чтобы провести опыты с многократной по-вторностью при различных видах привода за короткий срок (для получения сопоставимых результатов), ограничивали длину зачетного гона. При выборе этой длины исходили из рекомендаций [24, 39, 59, 88, 95] с учетом погрешности измерений. Так, по рекомендации [24, 29, 88] время регистрации энергетических параметров должно быть не менее 20 с, а интервал квантования непрерывного процесса должен составлять 0,05 - 0,1 с. На основе этих рекомендаций с учетом диапазона скоростей движения агрегатов было установлено, что длина зачетного гона (для разных условий и агрегатов) должна быть 60 - 80 м при тензометрических испытаниях.
Результаты тяговых испытаний трактора МТЗ-80
Разность сил сжатия и восстановления упругого элемента затрачивается на преодоление внутреннего трения. Потери на внутреннее трение, превращаемые в теплоту, принято называть гистерезисными, а их графическое изображение - петлей гистерезиса.
Полученная характеристика позволяет воспринимать широкий спектр внешних колебаний, воздействующих на трансмиссию трактора, и обеспечивает требуемый угол поворота упругодемпфирующего привода. Характеристика регрессивно-прогрессивного типа упругих элементов установленных в приводе ведущих колес универсально-пропашных тракторов обеспечивает «бегущую» собственную частоту трансмиссии, что уменьшает склонность системы к возникновению резонансных колебаний.
На характеристике УДП ведущих колес можно выделить три основных участка, позволяющих оценить его функциональные способности. На первом участке (0-8 градусов) жесткость упругодемпфирующего привода ведущих колес позволяет исключить резкое увеличение угла закрутки при трогании, благодаря этому упругий привод отличается отсутствием свободного хода. Ярко выраженная нелинейность участка 1 позволяет устранить резонансные режимы. При работе трактора со средней нагрузкой УДП работает на участке 2 (8 - 22 градусов), а при тяговом усилии выше номинального значения УДП имеет максимальную жесткость и работает на участке 3.
Таким образом, в результате лабораторных исследований была получена статическая характеристика пневмогидравлического упругодемпфирующего привода ведущих колес, которая соответствует рациональной характеристике, представленной во второй главе (рисунок 2.9). Использование пневмогидравлического упругодемпфирующего привода с рациональной характеристикой позволяет в широких пределах изменять жесткость привода ведущих колес в зависимости от условий и вида работы трактора. Петля гистерезиса, полученная при нагрузке и разгрузке, говорит о возможности привода воспринимать весь спектр колебаний, при этом демпфирование ограничивает опасное развитие резонансных колебаний в трансмиссии. Следовательно, обладая высокой энергоемкостью, УДП ведущих колес с рациональной характеристикой смягчают толчки и ударные нагрузки, а также способны демпфировать колебания крутящих моментов в трансмиссии.
Комплексные исследования тяговых качеств трактора МТЗ-80 с серийным приводом и пневмогидравлическим УДП были проведены на дорожных фонах: сухая бетонированная дорога и стерня колосовых. Характеристика почвенного фона приведена в приложении Е (см. таблицу ЕЛ).
Для анализа полученных результатов приведем в таблице 4.1 значения основных показателей работы трактора на 6-й передаче для трех характерных режимов.
Тяговые испытания на сухой бетонированной дороге (рисунок 4.3) показали, что трактор МТЗ-80 на 6-й передаче с жестким приводом развивает максимальную тяговую мощность NKp = 39,8 кВт при скорости движения V = 10,3 км/ч. Трактор, оборудованный УДП, имеет максимальную тяговую мощность NKp = 43,7 кВт при скорости движения V = 10,7 км/ч, при этом удельный расход топлива снизился на 6 - 10 %. За счет установки УДП ведущих колес буксование движителей снижается от 10 до 24 % при изменении Ркр от 9 до 15 кН. Буксование движителей 16 % на бетонной дороге наступает с жестким приводом при Ркр = 21,8 кН, а с УДП - Ркр = 22,7 кН.
Тяговые испытания на стерне колосовых (рисунок 4.4) показали, что трактор МТЗ-80 с жестким приводом на 6-й передаче развивает максимальную тяговую мощность NKp = 29,8 кВт при скорости движения 9,6 км/ч, а трактор с упругодемпфирующим приводом — NKp = 34,3 кВт при скорости движения 10,2 км/ч, при этом удельный расход топлива снизился на 8 - 13 %. За счет установки УДП буксование движителей снизилось от 16 до 35 % при изменении Ркр от 9 до 15 кН. Буксование движителей трактора 16 % наступает с жестким приводом при Ркр = 13,5 кН, а с УДП - при РКТ) =15,3 кН.
Анализ тяговых характеристик трактора МТЗ-80 показал, что за счет УДП повысилась крюковая мощность на 8-15 %, снизился удельный расход топлива на 6 - 13 %, буксование движителей - на 10 - 35 %. Это происходит за счет снижения амплитуд колебаний крутящих моментов в трансмиссии и на коленчатом валу двигателя, а также за счет плавного взаимодействия движителей с почвой [95,107,114].
