Введение к работе
Актуальность проблемы. Повышение производительности труда в сельском хозяйстве осуществляется как за счет увеличения количества машин, работающих в хозяйстве, так и повышения единичной мощности мобильных машин. Энергонасыщенные сельскохозяйственные машинные агрегаты позволяют уменьшить потери мощности на их собственное перемещение, т.к. установка на трактор более мощных двигателей происходит без существенных изменений массы.
Улучшение сцепных свойств ходовых аппаратов колесных тракторов, блокировкой ведущих колес, применением тракторов с колесной формулой 4х4 и применением других усовершенствований не решают коренным образом проблему несоответствия уровня энергонасыщенности трактора технологическим возможностям пассивных рабочих органов орудий. Совершенствование трансмиссии необходимо осуществлять за счет элементов и прежде всего передающих механизмах.
Энергонасыщенные колесные тракторы можно использовать более производительно, если часть энергии двигателя передавать через систему вала отбора мощности (ВОМ) трактора к исполнительным рабочим органам активного действия сельскохозяйственных орудий.
Узким местом в цепи передачи энергии является карданная передача. Работы, проведенные Лысовым М.И., Гафановичем А.А., Фликом Э.П. и др. показывают, что малый срок службы карданных передач в основном определяется надежностью работы шарнирного сочленения. Анализ литературных источников показывает, что надежную работу карданных передач можно обеспечить с учетом условий их работы при выполнении различных технологических операций, с учетом рельефа поля и передаваемой нагрузки.
В настоящей работе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований передающих механизмов транспортных и сельскохозяйственных агрегатов с рабочими органами-движителями в различных вариантах с обоснованием их компоновочных и конструктивных схем. Изложена методика определения силовых параметров рабочих органов-движителей, исследованы зависимости силовых и энергетических параметров от их режима движения и условий работы. Предложены варианты использования зубчатой передачи и механических коробок передач без разрыва передаваемого потока мощности.
Исследования проводились в соответствии с научно-техническим заданием Министерства сельского хозяйства и продовольствия СССР О. с/х. 109 «Разработать и внедрить машины и орудия для защиты почв от водной, ветровой и других видов эрозии, предусмотренные системой машин на 1981-1990 г.г. и обосновать новые технологические процессы и средства механизации, удовлетворяющие требованиям защитного земледелия», согласно государственной программе 16.01 «Разработка и внедрение технологий и комбинированных агрегатов для совмещения операций на возделывание зерновых и пропашных культур при агрегатировании с энергонасыщенными тракторами класса 2,3 и 5», «Стратегия машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России на период до 2010 года», а также с планами НИР Чувашской ГСХА.
Цель работы. Разработать и исследовать механизмы привода исполнительных рабочих органов энергонасыщенных машинных агрегатов (МА) многофункционального назначения, при 2-х поточной раздаче энергии двигателя, позволяющих обеспечить более полную и эффективную загрузку его в условиях ограниченных возможностях движителей колесного трактора по сцеплению с опорной поверхностью.
Объекты исследований. Конструктивно-технологические схемы привода движителей и исполнительных рабочих органов (карданные передачи, коробки передач, механизм поворота, привод рабочего органа с постоянным режимом работы и др.).
Предмет исследования. Определение параметров и режимов работ новых и усовершенствованных новых исполнительных рабочих органов с целью их оптимизации.
Методы исследований. Задачи, поставленные в диссертации решались с использованием: теории автоматического управления, математического и физического моделирования, анализа патентных аналогов конструкций механизмов привода, анализа и синтеза механизмов, метод начальных параметров.
Экспериментальные исследования выполнены с применением отраслевых и частных методик и тензометрирования. Обработка экспериментальных данных осуществлялась методами математической статистики.
Научная новизна заключается в том, что на основе теоретических и экспериментальных исследований:
- получены приводные механизмы, обеспечивающие более полную и эффективную загрузку двигателей энергонасыщенных МА сельскохозяйственного назначения;
- сформулированы и обоснованы теоретические предпосылки по улучшению эксплуатационных показателей почвообрабатывающих агрегатов с рабочими органами-движителями;
- обоснованы возможности передачи части функций рабочих органов и движителей на элементы привода с целью упрощения конструкции этих элементов;
- предложены конструкции механических коробок передач для передачи крутящего момента без разрыва потока мощности и произведена их классификация;
- произведен кинематический анализ работы механических КП для передачи момента без разрыва потока мощности, обоснованы эффективные показатели предложенных КП и выявлены области их применения.
Практическая ценность. Результаты теоретических и экспериментальных исследований позволяют обоснованно выбрать оптимальные конструктивные и эксплуатационные параметры элементов привода рабочих органов и движителей.
Реализация результатов исследований. Комбинированный плуг с дисками-движителями вошел в перечень перспективных комбинированных агрегатов и технологического оборудования к ним, предложенных для включения в Систему машин на 1976 – 1980 г.г. (раздел 3.3.).
Полученные результаты нашли практическое применение при разработке новых моделей энергонасыщенных колесных тракторов Минского и Липецкого тракторных заводов на основе хоздоговорных научных работ, проведенных совместно с конструкторскими бюро названных заводов. Приводной механизм «Прицеп-передача» признан классическим и вошел в сборник «Словарь-справочник» Крайнева А.Ф. М., Машиностроение, 1977 г. и монографию этого же автора «Идеология конструирования» М., Машиностроение, 2003 г.
Материалы исследования используются в учебном процессе, в частности, при курсовом и дипломном проектировании на инженерных факультетах сельскохозяйственных вузов.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на зональных научно-практических конференциях кафедр «Тракторы и автомобили» сельскохозяйственных вузов Поволжья и Предуралья в 1996 – 2004 г.г. (Чебоксары, Киров, Нижний Новгород, Ижевск, Пермь, Казань, Кострома, Рязань), научно-техническом совете ГСКБ Минского тракторного завода (Минск, 1979), Международной научной конференции «Земледельческая механика на рубеже столетия» (Мелитополь, 2001), научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ЧГСХА (1968 – 2004), Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию заслуженного деятеля науки и техники с/х РФ, доктора технических наук, профессора Медведева Владимира Ивановича «Совершенствование технологий, средств механизации и технического обслуживания в АПК» (Чебоксары, 2003).
Публикации. Автором опубликовано 108 научных работ общим объемом 132,9 п.л., в том числе 1 монография; 2 учебных пособия, 16 авторских свидетельств и 12 патентов на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения и 9 глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. При общем объеме страниц 465 работа включает 302 стр. основного текста, 105 рисунков, 22 таблиц. Список использованной литературы включает 158 наименований.
