Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1. Обзор исследований по определению режимов работы тракторов при лабораторных исследованиях 10
1.2. Краткий анализ исследований по определению режимов работы машинно-тракторных агрегатов с учетом случайного характера внешних воздействий 13
1.3. Постановка вопроса и задачи исследования 21
2. Анализ и оценка энергетических и технико-экономических показателей тракторов класса 14кН при гармонической и случайной нагрузках 23
2.1. Математические ожидания энергетических показателей 27
2.1.1. Частота вращения вала двигателя 27
2.1.2. Секундный расход топлива 32
2.1.3. Эффективная мощность двигателя . 38
2.1.4. Удельный расход топлива 42
2.2. Экстремальные значения математических ожиданий энергетических показателей 45
2.2.1. Максимум секундного расхода топлива... 45
2.2.2. Максимум эффективной мощности . 50
2.2.3. Минимум удельного расхода топлива . 56
2.3. Математические ожидания технико-экономических показателей 63
2.3.1. Производительность трактора Спо площади) 63
2.3.2. Удельный расход топлива на I га . 66
2.3.3. Удельный расход рабочего времени на I га 70
2.3.4. Удельные затраты денежных средств на I га 73 2.4. Экстремальные значения технико-экономических показателей 76
2.4.1. Максимум производительности трактора /по площади/ 76
2.4.2. Минимум удельного расхода топлива на I га 77
2.4.3. Минимум удельного расхода рабочего времени на I га 79
2.4.4. Минимум удельных затрат денежных средств на I га 80
3. Методика экспериментальных исследований 89
3.1. Программа и задачи экспериментальныэ исследований 89
3.2. Методика лабораторных испытаний двигателя Д-240 при гармонической нагрузке 91
3.3. Методика лабораторно-полевых испытаний трактора МТЗ-80А 95
3.4. Пртленяемое оборудование и измерительная аппаратура 100
3.5. Тарировка приборов 107
3.6. Методика обработки экспериментальных данных 112
3.6.1. Обработка результатов испытаний двигателя Д-240 114
3.6.2. Обработка результатов лабораторно-полевых испытаний трактора МТЗ-80А 116
3.6.3. Оценка погрешностей измерения 124
4. Результаты экспериментальных исследований и их анализ 126
4.4.2. Оптимальные нагрузочные режимы работы пахотного и культиваторного агрегатов по энергетическим показателям 174
4.4.3. Оптимальные нагрузочные режимы работы агрегатов по технико-экономическшл показателям 179
4.5. Технико-экономическая оценка 182
Общие выводы и рекомендации 184
Литература 186
При л о ж е ни я 197
- Обзор исследований по определению режимов работы тракторов при лабораторных исследованиях
- Частота вращения вала двигателя
- Методика лабораторных испытаний двигателя Д-240 при гармонической нагрузке
- Оптимальные нагрузочные режимы работы пахотного и культиваторного агрегатов по энергетическим показателям
Обзор исследований по определению режимов работы тракторов при лабораторных исследованиях
Условия эксплуатации энергонасыщенных сельскохозяйственных тракторов характеризуются весьма разнообразными режимами работы их агрегатов и систем. Изучение режимов работы необходимо, так как они в конечном итоге определяют качество выполнения сельскохозяйственных операций.
Научными трудами советских ученых и исследовательскими организациями накоплен большой теоретический и экспериментальный материал, обогащающий и развивающий земледельческую механику, основанную акад. В.П.Горячкиным.
За основу в земледельческой механике были приняты детерминистические методы исследования процессов, не учитывая вероятностный характер внешних воздействий, который является неотъемлемой частью реальных условий эксплуатации машин и агрегатов при выполнении технологических операций.
Оценка влияния внешней нагрузки на мощностные и топливные показатели тракторных агрегатов производится двумя методами: гармоническим анализом и вероятностно-статистической оценкой.
Влияние неустановившегося характера внешней нагрузки на эксплуатационные показатели тракторного двигателя впервые было изложено и теоретически обобщено в работе академика В.Н.Болтин-ского [ 2-І J , в которой дан глубокий и всесторонний анализ причин характера изменения внешнего момента сопротивления на валу двигателя.
Для оценки колебаний нагрузки им предлагается использовать следующие числовые характеристики: степень неравномерности момента сопротивления S , период колебаний Т , коэффициент возможной нагрузки и др.
Частота вращения вала двигателя
При анализе и вероятностно-статистической оценке энергетических и технико-экономических показателей тракторов класса 14 кН рассматривается модель типа "вход-выход" (рис. 2Д,а). Входной переменной величиной является момент сопротивления на валу двигателя Д-240 В качестве выходных переменных величин приняты основные энергетические и технико-экономические показатели тракторов МТЗ-80. Выходные переменные являются функционально преобразованными случайными величинами.
Функции связи определяются по параметрам типовой (или стендовой) характеристики двигателя (рис. 2.1,6,в), используя методику кафедры ЭМТП ЛСХИ. В числе основных показателей рассматриваются: энергетические (частота вращения коленчатого вала, секундный расход топлива, эффективная мощность, удельный расход топлива) и технико-экономические (производительность, удельный расход рабочего времени, удельный расход топлива и удельные затраты денежных средств на I га при выполнении технологических операций).
Внешняя нагрузка двигателя, являющаяся аргументом, в эксплуатационных условиях изменяется по закону Гаусса [ J . В стендовых условиях внешняя нагрузка представляет собой гармоническое колебание (рис. 2.1,6), имеющее постоянные амплитуду и частоту, но случайную начальную фазу, равномерно распределенную на интервале .
Методика лабораторных испытаний двигателя Д-240 при гармонической нагрузке
Амплитуда гармонической нагрузки Ал при испытаниях двигателя Д-240 изменялась в пределах от 0 до 140 Н.м при степени неравномерности /С , = 0-1,1 и Л,сг = 0,7; 0,8; 0,9; 1,0. Записи исследуемых параметров двигателя на ленте осциллографа К-І2-22 осуществлялись на различных нагрузочных реаимах при фиксированных значениях амплитуды Л» и периода колебаний Гм (рис. 3.3,а).
Торможение двигателя производилось через В0М трактора МТЗ-80 с полным комплектом оборудования при включенном гидронасосе и с работающим без нагрузки генератором. При измерении и регистрации исследуемых параметров двигателя применялась аппаратура, установленная на тракторе. Схемы устройств, используемых в процессе записи отдельных параметров на ленте осциллографа K-I2-22, даны на рис. 3.4.
Оптимальные нагрузочные режимы работы пахотного и культиваторного агрегатов по энергетическим показателям
1. Крутящий момент на валу двигателя Д-240 при моделиро вании гармонической нагрузки в процессе лабораторных испытаний имеет распределение эмпирических частот, соответствующее зако ну арксинуса. Вероятность согласия / у находилась в пределах от 0,60 до 0,70. В процессе лабораторно-полевых испытаний агрегатов с трактором МТЗ-80.А эмпирические частоты крутящего момента на валу двигателя Д-240 хорошо согласуются с законом Гаусса, так как вероятность согласия / fL) находилась в пределах от 0,23 до 0,64.
2. Случайную нагрузку, соответствующую условиям эксплуатации тракторов МЇЗ-80А при выполнении технологических операций, в процессе стендовых испытаний двигателя Д-240 целесообразно аппроксимировать гармонической, которую можно воспроизводить в лабораторных условиях с амплитудой 4 т -/Р1 , и фиксированной частотой JT4 , изменяющейся в пределах от 0 до 0,5 Гц. При этом отклонения энергетических показателей трактора МТЗ-80А не превышают 3$. Например, при степени неравномерности нагрузки / = 1,0 для номинального нагрузочного режима двигателя Д-240 отклонения по частоте вращения вала двигателя МҐП-А ) составляют - 2,3$, расходу топлива А/ҐОг) - 1,9$, эффективной мощности М(//е) - 2,5$ и по удельному расходу топлива М(о?е) - 0,7$.
