Введение к работе
,,-,. _.,:._
Актуальность проблемы. Сельское хозяйство нашей страны располагает огромным машинно-тракторным парком, в составе которого около 2,8 млн. тракторов с суммарной мощностью двигателей 173,6 млн. кВт (средняя мощность тракторного двигателя составляет 62 кВт), более 1,9 млн. грузовых автомобилей с общей грузоподъёмностью около 8,6 млн.т (средняя грузоподъёмность автомобиля в сельском хозяйстве равна 4,5 т) и много другой сельскохозяйственной техники.
Однако поставляемая селу техника пока' ещё не удовлетворяет сельского труженика по многим важнейшим параметрам, в первую очередь, по ассортименту, надёжности в эксплуатации, соответствию мировому научно-технологическому уровню,необоснованной дороговизне поставки и эксплуатации.
Характерным примером универсализации сельскохозяйственной техники являются работы по повышении тягово-сцепных свойств-и проходимости сельскохозяйственных колёсных транто-ров. Речь идёт о расширении производственных возможностей этих тракторов и повышении их годовой занятости.
Одним из важных направлений в улучшении тягово-сцепных свойств и проходимости колёсных тракторов является применение дифференциально-блокированного привода (ДЕЛ) ведущих колёс. Влияние же ДБП на эксплуатационные свойства колёсных тракторов и автомобилей по данным проведённых в СССР и за рубежом исследований весьма противоречиво. Улучшая тягово-сцепные свойства и проходимость в условиях ограниченного сцепления колёсных движителей, ДБП несколько усложняет поворачиваемость и маневренность колёсных машин, приводит к дополнительным энергозатратам на их повороты и на управление в целом.
Проблема исследования ДБП колёсных мобильных машин состоит в получении данных о реальных эксплуатационных свойствах таких машин, о влиянии параметров ДБП на эти свойства, а также разработка методов обоснования и расчёта дифференциалов нормированного трения (ДНГ) и в целом дифференциально-блокированного привода колёсных тракторов разных колёсных схем.
Применение ДБП на колёсных тракторах позволит эффективнее использовать массу трактора для сцепления и тяги,повысить
его производительность и экономичность, расширить возможности создания высокоэффективной малогабаритной техники,которая крайне необходима зарождающемуся фермерству в условиях новых производственно-экономических отношений в сельском хозяйстве нашей страны.
Цель исследования состоит в обосновании параметров дифференциалов нормированного трения и дифференциально-блокированных приводов для конкретных типов и тяговых классов колёсных тракторов на основании тщательного изучения условий эксплуатации сельскохозяйственных колёсных тракторов и экспери-иентальных исследований действительной эффективности работы таких тракторов с ДБП в реальных эксплуатационных условиях.
Для решения поставленных задач было необходимо:
накопить экспериментальный материал о фактических' эксплуатационных свойствах колёсного трактора с блокирующимся дифференциалом при работе в агрегате с разнообразными сельскохозяйственными машинами-орудиями;
проанализировать общую теорию дифференциалов и на её основе разработать некоторые вопросы теории ДНГ и,в частности, теорию их транзитных свойств;
разработать методику определения реакций опорной поверхности на каждое из опорных колёс трактора с ДБП в функции от конструктивных и эксплуатационных факторов, режима движения и уровня блокирования дифференциалов;
экспериментально исследовать влияние параметров ДБП на распределение момента по ведущим колёсам и управляемость колёсного трактора* а также на работу колёсных движителей и управляемых колёс на пневматиках;
дать энергетическую оценку управляемости колёсного трактора с ДБП;
обосновать теорию и расчёт ДБП для колёсных тракторов типов 4К2, 4К4, 6Кб, 8KB.
Научная новизна выполненных исследований состоит в следующем:
- экспериментально исследовано и теоретически подтверж
дено многостороннее влияние параметров дифференциально-бло
кированного привода колёсного трактора на его тягово-сцепные
свойства и управляемость, в результате чего получены исходные
материалы для проектирования ДБП колёсных сельскохозлйствен-
4
ных тракторов разных тяговых классов и колёсных схем;
теоретически и экспериментально выявлены закономерности взаимодействия управляемого колеса с опорной поверхностью в режимах действия отклоняющего момента, блокировки межколёсного дифференциала, движения по дуговым траекториям;
разработана методика аналитического определения реакций опорной поверхности на отдельные колёса трактора при его прямолинейном движении на подъём (под уклон),с поперечным наклоном, при движении по круговым траекториям -с учётом уровней блокирования межколёсных дифференциалов;
*- предложена обоснованная классификационная характеристика дифференциалов нормированного трения и создана теория их транзитных свойств;
составлена математическая модель и обоснован алгоритм распределения ведущего момента при дифференциально-блокированном приводе ведущих колёс трактора 4К4;
предложен метод расчёта поеорачиваэиости колёсного трактора с учётом его конструктивных особенностей и эксплуатационных условий;
впервые получены экспериментальные данные по энергетической оценке управляемости колёсного трактора с блокирующимся дифференциалом, которые являются основой оптимизации параметров ДБП и рулевого управления;
разработаны теория.и расчёт ДНІ для тракторов применяемых и перспективных колёсных схем: 4К2, 4К4 'и 6К4, 6К6, екв;
по разработанной методике с помощью предложенных алгоритмов выполнены на ЭВМ расчёты параметров масс и дифференциально-блокированного привода для всех отечественных колёсных тракторов.
Практическая ценность и реализация выполненных исследований. Основная часть экспериментальных и теоретических исследований выполнялась в содружестве с МТЗ на основе хоз-. договоров с І9Є8 г. с цельи обоснования параметров и конструктивной доработки автоматической блокировки дифференциала (АВД) для тракторов MT3-S0 и МГЗ-в2.
Исследования нагрузок полуосей и вала муфты сцепления с последующим их спектральным анализом явились основой для
выбора уровня блокирования дифференциала и обоснования рабочих параметров АБД тракторов МТЗ-60 и MT3-I00,
Исследования влияния АБД на управляемость, маневренность и энергоемкость управления трактором послужили основанием для оптимизации уровня блокирования межколёсного дифференциала на тракторах МТЭ.
По результатам исследования быстродействия АБД в экспериментах "переставка" (быстрая смена трактором полосы движения) было обосновано быстродействие выключения АБД с 0,2 ^ и внедрено заводом путём совершенствования гидропривода и изменения рабочего давления масла,
Данные производственных испытаний трактора на частоту срабатывания АБД при выполнении характерных для трактора -иТЗ-SQ сельскохозяйственных операций на разных почвенно-до-рожных фонах и режимах движения явились основой расчёта узлов АБД на надёжность, износоустойчивость и рабочий ресурс.
Для обоснования упругих и прочностных характеристик диафрагм блокирующего фрикциона АБД послужили исследования рабочего процесса блокирования и разблокирования межколёсного дифференциала трактора МГЗ-БО,
Решением Совета конструкторской секции НТО МГЗ признано, что разработанные теоретические положения позволяют оптимизировать массу разных типов колёсных тракторов,распределение массы по осям, использование маневренного балласта, взаимозависимые уровни блокирования дифференциалов разного назначения и разных рангов.
Разработанная методика определения реакций опорной поверхности на к a is д о с на колёс трактора 4К2 с учётом свойств ДБП может и должна ааменить аналогичную методику определения реакции на оси спаренных колёс трактора, Общепринятую сейчас в теории трактора, так кан ло- следняя не учитывает влияний параметров ДБП на тягово-сцепные и другие эксплуатационные свойства современных колёсных тракторов,
Расчё* параметров масс и ДБП для всех отечественных колёсных тракторов На основе предложенных Теорий ДНГ и ДБП показал обоснованность этих теорий й возможность их практического использования при конструировании трансмиссий колёсных тракторов.
Совет конструкторской секции НТО МТЗ рекомендовал результаты и выводы диссертации для внедрения ь КБ по колёсным сельскохозяйственным тракторам, а также в научно-исследовательских, проектных и машиноиспытательных организациях по механизации сельского хозяйства.
Результатом экспериментальных и теоретических исследований были изобретения "Устройство блокировки мелколесного дифференциала колёсных транспортных средств" (А.с. 498І86) и "Система выключения блокировки дифференциала транспортного средства" (А.с. 50006).
Апробация полученных результатов и научной ценности работы велась путём ежегодных научных докладов, составления научных отчётов по выполненным исследованиям, публикации научных статей, издания "Информации" для научных учреждений и производственных предприятий через Украинский научно-исследовательский институт научно-технической информации и технико-экономических исследований (УкрШИНТИ) Госплана УССР,использования материалов выполненных исследований в книгах автора по современным тракторам / 24, 29 /.
С докладами по результатам теоретических и экспериментальных исследований были выступления автора в Полтавском СХИ - более 20 (1967...1991 г.г.)» в МЙИСП (г.Москва - 1977 и 1990 г.г.), в ХИМЭСХ (г.Харьков - 1985 и 1990 г.г.), в Чувашском СХИ (г.Чебоксары - 1963 г.), в БИМСХ (г.Миней -1987 г.), в Украинской сельскохозяйственной акадеїзіи (г,Киев - 1983 и 1990 г.г.), в УНИИМЭСХ (Киевская обл,- І990 г.), а также на Советах конструкторских секций МТЗ (9 докладов -1968... 1987 г.г.) и ХТЗ (г.Харьков - 1986 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 32 статьях, двух брошюрах, книгах автора по тракторам, описаниях изобретений к авторским свидетельствам.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 13 глав, выводов по главам, общих выводов и рекомендаций и списка литературы по исследуемой проблеме.
Основное содержание диссертации изложено на 3G6 стр., в состав которых входит 84 рисунка и 37 таблиц.
Список литературы на 39 стр. включает 363 Наименования,' в том. числе 43 - на иностранных языках.
На защиту выносятся:
результаты вкспериыентального исследования тягово--сцэпных свойств колёсных тракторов 4К2 и 4К4 в ДБП и силового воздействия рабочих машин-орудий на такие тракторы в процессе выполнения производственных операций;
общие вопросы теории и теория транзитных свойств дифференциалов нормированного трания)
методика аналитического определения реакций опорной поверхности на каждое колесо трактора в отдельности (управляемых - в режимах ведущего и ведомого колёс - движителей)
с учётом уровней блокирования дифференциалов в дифференциально-блокированном приводе)
результаты теоретических и експериментальних исследований работы управляемого Колеса, управляемости колёсного трактора и работы колёсных движителей на пневматиках в условиях дифференциально-блокированного силового привода;
методы и результаты энергетической оценки управляемости колёсного трактора с ДБП)
теория и расчёт дифференциально-блокированного привода колёсных тракторов о количеством ведущих осей от I до 4}
обоснование параметров масо и дифференциально-блокированного привода для существующих отечественных и для перс*-пентивных. трёх- и Четырёхосных колёсных тракторов.
