Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. цель и задачи исследования. 17
1.1 Перспективы развития тракторов и пути улучшения их использования на транспортных работах 17
1.2 Анализ статистики дорожно-транспортных происшествий 19
1.3 Эффективность торможения и анализ работ по исследованию динамики торможения тракторно-транспортного агрегата 23
1.4 Выводы. Цель и задачи исследования 41
2. Теоретические предпосылки улучшения динамики торможения тракторно-транспортного агрегата применением универсального тягово-сцепного устройства 43
2.1 Особенности теоретического исследования при неустановившемся движении 43
2.2 Теоретические предпосылки взаимодействия звеньев тракторно-транспортного агрегата при торможении 46
2.3 Влияние тягово-сцепных устройств различного типа на изменение нормальных реакций по осям трактора и прицепа при торможении 63
2.4 Влияние тягово-сцепных устройств различного типа на перераспределение тормозных моментов при изменении конструктивных и эксплуатационных параметров прицепа 66
2.5 Расчет тормозного пути тракторно-транспортного агрегата 71
2.6 Математическое моделирование торможения тракторно-транспортного агрегата с применением универсального тягово-сцепного устройства 77
2.6.2 Математическая модель торможения прицепа 81
2.6.3 Моделирование тягово-сцепных устройств 82
2.7 Вычислительный эксперимент 86
2.7.1 Методика вычислительного эксперимента 86
2.7.2 Исследование усилия в тягово-сцепном устройстве в зависимости
от изменения его упругих и демпфирующих свойств 86
2.7.3 Исследование влияния параметров тормозной системы на
усилие в тягово-сцепных устройствах различного типа 91
2.7.4 Исследование влияния тягово-сцепных устройств различного типа на изменение нормальной реакции по осям тракторно-транспортного агрегата 94
2.7.5 Исследование влияния тягово-сцепных устройств различного
типа на тормозные свойства тракторно-транспортного агрегата 96
2.8 Выводы 98
3. Методика экспериментальных исследований 100
3.1 Программа и задачи экспериментальных исследований 100
3.2 Выбор и обоснование объекта исследования 101
3.3 Описание экспериментальной установки 102
3.4 Аппаратура и приборы, применяемые для проведения экспериментальных исследований 104
3.5 Методика тензометрирования 106
3.6 Тарировка и определение погрешности средств измерения 112
3.7 Методика определения начальной скорости торможения тракторно-транспортного агрегата 113
3.8 Методика определения радиуса качения колеса 114
3.9 Методика проведения дорожно-полевых исследований 114
3.9.1 Подготовка тракторно-транспортного агрегата 115
3.9.2 Подготовка измерительной аппаратуры 115
3.9.3 Подготовка участка дороги 116
3.9.4 Проведение опыта 116
3.10 Методика обработки экспериментальных данных 117
3.11 Выводы 120
3.10 Методика обработки экспериментальных данных 117
3.11 Выводы 120
4. Результаты экспериментальных исследований эффективности универсального тягово-сцепного устройства при торможении тракторно-транспортного агрегата 121
4.1 Влияние тягово-сцепных устройств различного типа и условий торможения на тяговое усилие в зависимости от массы перевозимого груза 122
4.2 Результаты исследований воздействия тягово-сцепного устройства различного типа на тяговое усилие и время торможения тракторно-транспортного агрегата 125
4.3 Изменение нормальных реакций по осям тракторно-транспортного агрегата в зависимости от типа тягово-сцепного устройства и высоты его расположения 126
4.4 Влияние величины загрузки прицепа и типа тягово-сцепного устройства на изменение тормозных моментов 127
4.5 Результаты исследования влияния тягово-сцепных устройств различного типа на изменение тягового усилия при несинхронности торможения 128
4.6 Влияние тягово-сцепного устройства на тормозной
путь тракторно-транспортного агрегата 129
4.7 Выводы 130
5. Результаты производственных испытаний тракторно-транспортного агрегата с универсальным тягово-сцепным устройством 132
5.1 Подготовка и проведение производственных испытаний 132
5.2 Результаты производственных испытаний 132
5.3 Выводы
- Анализ статистики дорожно-транспортных происшествий
- Влияние тягово-сцепных устройств различного типа на изменение нормальных реакций по осям трактора и прицепа при торможении
- Аппаратура и приборы, применяемые для проведения экспериментальных исследований
- Результаты исследований воздействия тягово-сцепного устройства различного типа на тяговое усилие и время торможения тракторно-транспортного агрегата
Введение к работе
Одной из основных проблем в сельском хозяйстве является нехватка транспорта для перевозки сельскохозяйственных грузов. Большим резервом решения этой проблемы является применение, наряду с автомобилями, тракторно-транспортных агрегатов (ТТА). ТТА по сравнению, в особенности, с одиночными большегрузными автомобилями такой же грузоподъемности имеют следующие технико-экономические преимущества: незаменимость при перевозках грузов в тяжелых дорожных условиях, меньшую стоимость, большую простоту в изготовлении и обслуживании, более высокое отношение грузоподъемности к общему весу, а также удельную площадь платформ, требует меньших капиталовложений для гаражей, т.к. гараж требуется лишь для хранения тягача и, что немаловажно, ТТА обеспечивают возможность гибкого маневрирования подвижным составом в соответствии с условиями перевозок. В отличие от автомобилей тракторы больше приспособлены к длительной работе на низких скоростях, а также могут работать с несколькими прицепами челночным способом на погрузочно-разгрузочных операциях без простоев. Во многих зарубежных странах на протяжении уже многих лет большая часть перевозок в сельском хозяйстве осуществляется тракторным транспортом [1, 2, 3, 4, 5]. Высокий экономический эффект от использования тракторов на транспортных работах подтвержден в исследованиях [6, 7, 8, 9, 10,11].
Увеличение интенсивности движения на внутрихозяйственных дорогах ставит более жесткие требования и к безопасности движения тракторно-транспортных агрегатов. Высокие скорости движения транспортных машин могут быть достигнуты лишь при наличии в них хороших тормозных качеств.
Вследствие необходимости обеспечения безопасности движения вопросы торможения ТТА становятся первостепенными. Вместе с этим ТТА имеют ряд особенностей по сравнению с автомобильными поездами:
• трактор, как правило, в 2-3 и более раза легче буксируемых прицепов;
• трактор имеет высокое расположение центра тяжести и меньшую базу, что говорит о его меньшей устойчивости при торможении;
• многие трактора не оборудованы тормозными механизмами на передних колесах.
Эти и многие другие особенности накладывают определенный отпечаток на процесс торможения ТТА. В связи с этим возникает необходимость улучшения тормозных качеств ТТА.
Актуальность темы. Эффективное торможение на дороге с данным типом и состоянием покрытия можно достичь путем создания тормозного момента, при котором колесо доводится до грани блокировки, а условием реализации максимальной суммарной тормозной силы является одновременное доведение всех колес до грани блокирования и поддержания их в этом режиме.
Однако, коэффициент сцепления колес с дорогой постоянно меняется в процессе эксплуатации ТТА. Поэтому осуществить оптимальное торможение (действительный коэффициент сцепления колес ТТА является оптимальным), при котором все колеса будут доведены до грани блокирования, невозможно. Кроме того, механический привод тормозов трактора "Беларусь" и пневматический (гидравлический) - прицепа не согласуются между собой по следящему действию, так как тормозные моменты на осях трактора и прицепа нарастают не одновременно и имеют различный характер.
Вследствие того, что коэффициент сцепления колес с дорогой в процессе эксплуатации ТТА непостоянен, а также в результате несинхронного торможения звеньев ТТА в тягово-сцепном устройстве возникает динамическое усилие, которое ухудшает качество торможения, снижая безопасность движения ТТА.
Приблизить же процесс торможения к оптимальному возможно путем применения в точке сцепа звеньев ТТА универсального тягово-сцепного устройства, применение которого позволит создать свободу перемещения прицепа относительно трактора, снизить динамическое усилие в тягово-сцепном устройстве.
Отсюда, работа, направленная на исследование в области улучшения тормозных свойств ТТА путем совершенствования параметров тягово-сцепных устройств, повышающих безопасность движения, производительность, экономичность и комфортность ТТА при доставке сельскохозяйственных грузов, является актуальной и имеет важное народнохозяйственное значение.
Актуальность работы подтверждается также тем, что она проводилась в соответствии с планом развития Саратовской области по выполнению научного направления 1.2.9. "Комплексная региональная программа научно-технического прогресса в Агропромышленном комплексе Поволжского экономического региона на 20 лет до 2010 года" /гос. регистрации 840005200/ и комплексной темы №5 НИР Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова "Повышение надежности и эффективности использования мобильной техники в сельском хозяйстве", раздел №3 "Эффективность использования и повышение работоспособности тракторной техники при эксплуатации".
Цель работы. Повышение эффективности использования тракторно-транспортного агрегата на основе улучшения динамики его торможения за счет совершенствования тягово-сцепного устройства.
Объект исследований. Тракторно-транспортный агрегат на базе трактора МТЗ-80/82 и прицепа 2ПТС-4 и их модификаций, оборудованные универсальным тягово-сцепным устройством (УТСУ).
Методика исследований. При решении поставленных задач данной работы применялись такие методы исследований как теоретический анализ и обоснование повышения тормозных свойств тракторно-транспортных агрегатов с УТСУ, а также конструктивных параметров УТСУ, дорожно-полевые эксперименты и эксплуатационные испытания в различных условиях.
Теоретические исследования выполнялись на основе научных трудов отечественных и зарубежных ученых, изучавших вопросы динамики торможения ТТА, рассматривающих систему "дорога -транспортное средство - оператор" и частные ее составляющие.
Методика исследований включала использование современных методов и средств, многоканального осциллографа К 20-22 и усилителя Топаз 3-02 при записи результатов эксперимента, а также машинную обработку полученных экспериментальных данных при помощи дигитайзера Graphics master- СС 45-4.
Научная новизна диссертации заключается в комплексном подходе к решению вопроса улучшения тормозных свойств тракторно-транспортных агрегатов путем применения универсального тягово-сцепного устройства, анализе и обобщении теоретических положений и экспериментальных исследований, в результате которых:
• установлен характер и степень влияния различных факторов на торможение тракторно-транспортного агрегата;
• осуществлено теоретическое обобщение и выбор средств улучшения тормозных свойств тракторно-транспортного агрегата;
• разработана математическая модель торможения тракторно-транспортного агрегата с применением универсального тягово-сцепного устройства, позволяющая определить основные параметры тягово-сцепного устройства и влияние его на кинематику звеньев агрегата;
• разработаны рекомендации по обоснованию и расчету оптимальных параметров универсального тягово-сцепного устройства, конструкция которого обеспечивает улучшение тормозных свойств ТТА.
Практическая ценность работы. Разработана методика расчета УТСУ для различных марок тракторов и эффективная конструкция УТСУ (патенты на изобретение №2145011 по заявке от 13.10.1998г. и №2154581 по заявке от 27.01.1999г.), применение которого позволяет за счет улучшения динамики и повышения безопасности движения ТТА повысить его производительность в 1,10...1,17раза.
Пути реализации работы. Результаты исследований могут быть использованы при обосновании и расчетах тракторно-транспортных агрегатов в отраслях Министерства сельского хозяйства РФ, проектировании тягово-сцепных устройств в конструкторских бюро заводов сельскохозяйственного машиностроения и при изучении вопросов торможения агрегатов с упруго-демпфирующими ТСУ различного типа, а также в учебном процессе сельскохозяйственных ВУЗов.
Внедрение. Универсальные тягово-сцепные устройства внедрены в ФГУП «ГКБ по прицепам», АООТ «ПРИЦЕП» и ряде хозяйств Саратовской и Тамбовской областей (приложения 6, 8-13).
На защиту выносятся следующие научные положения:
1. Теоретические предпосылки использования универсального тягово-сцепного устройства при эксплуатации ТТА.
2. Математическая модель торможения ТТА в составе трактора МТЗ-80/82 и прицепа 2ПТС-4 с использованием универсального тягово-сцепного устройства.
3. Результаты сравнительных испытаний при использовании универсального тягово-сцепного устройства и его технико-экономическая оценка.
Апробация работы. Основные положения работы по расчету оптимальных параметров УТСУ и эффективности использования его конструкции, обеспечивающей высокую безопасность движения ТТА, его производительность и экономичность, доложены, обсуждены и одобрены:
• на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Саратовского ГАУ в 1999-2001г.г.;
• на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Саратовского ГТУ в 1999-2001г.г.;
• на межгосударственном научно-техническом семинаре "Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в АПК СНГ" (1999-2001г.г.);
• на выставке научных достижений Саратовской области, посвященной 275-летию Российской Академии наук, Саратов, 1999г.;
• на научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Самарской ГСХА в 2000г.;
• на Международной научно-практической конференции "Развитие села и социальная политика в условиях рыночной экономики", посвященной 70-летию Московского ГАУ (2000г.);
• на расширенном заседании кафедры "Тракторы и автомобили" СГАУ имени Н.И. Вавилова в 2001г.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 26 научных работах, в том числе 4 статьи в центральной печати, 18 в сборниках научных работ, 3 в описаниях к патентам на изобретения, 1 в информационном листке. Общий объем публикаций составляет 6,7 п.л., из которых 2,3 п.л. принадлежит лично соискателю.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста, состоит из введения, шести разделов, общих выводов по работе, списка литературы и семнадцати приложений. Содержит 4 таблицы и 56 рисунков. Список использованной литературы включает в себя 125 наименований, из них 6 на иностранном языке.
Анализ статистики дорожно-транспортных происшествий
Широкоиспользуемые в нашей стране энергонасыщенные тракторы МТЗ-80, МТЗ-82, Т-150К, К-701 в агрегате с прицепами 2ПТС-4, 2ПТС-6, 2ПТС-9, ЗПТС-12, РЖГ-16, недоиспользуют до половины своей мощности из-за недостаточной грузовместимости, ограниченных тягово-сцепных и скоростных качеств.
Улучшить реализацию мощности можно через ходовую систему [16]. Применяются механические, гидравлические и электрические приводы ходовых систем прицепного состава [17].
Для повышения проходимости и тягово-сцепных качеств сельскохозяйственных тракторов, используемых на транспортных работах, применяются различные системы, перераспределяющие сцепной вес [18].
С целью уменьшения энергии в процессе транспортных работ применяются энергоаккумуляторы и устройства, использующие инерцию движущихся масс [19].
В течение нескольких десятков лет создается прицепной состав с высокими тормозными качествами и с более мягким троганием с места для транспортных агрегатов повышенной грузоподъемности [20, 21, 22].
Большое разнообразие перевозимых сельскохозяйственных грузов, большой диапазон рабочих скоростей движения, разномарочность транспортных средств и их конструктивные особенности, постоянно изменяющиеся климатические условия и многое другое оказывают существенное влияние на динамику ТТА, которые не способны к устойчивому реагированию на изменяющиеся условия перевозок из-за не совершенности своей конструкции. В результате этого неравномерность сопротивления передвижению достигает двух, трех и более единиц, что приводит к ухудшению разгонно-тормозных свойств ТТА, снижению его устойчивости, перерасходу топлива, преждевременно возникают тягово-сцепные и скоростные барьеры, выходит за рамки допустимых пределов вибронагруженность рабочего места механизатора, существенно ограничивая производительность агрегата [23,24, 25].
Одним из наиболее перспективных направлений, затрагивающих основы формирования тормозной динамики ТТА и комплексно улучшающих ее, является широкое использование универсальных тягово-сцепных устройств (УТСУ). По доводам многих ученых и специалистов [26-32] использование УТСУ, улучшая тормозную динамику ТТА, позволяет превратить транспортные агрегаты в высокопроизводительные, высокоманевренные, комфортные и экономически выгодные средства доставки сельскохозяйственных грузов [33-41], открывает большие возможности в области развития тракторной техники.
Причины, определяющие возникновение дорожно-транспортного происшествия, в основном относятся к комплексу: человек - транспортное средство - дорога [42].
Имеются различные точки зрения специалистов в отношении значимости отдельных составляющих указанного комплекса. Некоторые авторы указывают, что прежде всего люди, а не транспортное средство или дорожные условия являются причиной большинства дорожно-транспортных происшествий. Есть и другие точки зрения [43]. Так, отдельные специалисты придают основное значение техническим причинам. Известны сторонники такой точки зрения, что превалирующее значение имеют ошибки водителей, вызванные физиологическими (например, наличие неудобных сидений, неблагоприятный микроклимат) и психологическими причинами (например, нечеткость указателей). Поэтому было бы неправильным относить дорожно-транспортные происшествия и их последствия только на счет какой-либо одной составляющей.
В 2000 году в целом по стране более трети дорожно-транспортных происшествий было совершено из-за превышения допустимой скорости для данного ТТА в данных дорожных условиях (табл. 1.1).
Анализ дорожно-транспортных происшествий, проведенный Я.Е. Фаробиным [44], показывает, что особое внимание следует уделять обеспечению безопасности движения, так как основной причиной аварий является, по его данным, превышение скорости.
Исследования показали [45], что в связи с техническими неисправностями транспортных средств на местных дорогах совершено около 20% дорожно-транспортных происшествий (рис. 1.1). Это объясняется полным отсутствием контроля за движением и техническим состоянием транспортных средств на этих дорогах. В абсолютных цифрах на местных дорогах также больше дорожно-транспортных происшествий, чем на областных дорогах.
Влияние тягово-сцепных устройств различного типа на изменение нормальных реакций по осям трактора и прицепа при торможении
Определим нормальные реакции, действующие на оси трактора и прицепа при торможении. Для этого рассмотрим систему свободно находящуюся под действием активных сил и реакций связи, заменив действие связей их реакциями.
Нормальные реакции на осях трактора и прицепа определим из уравнения равновесия сил, действующих на тракторно-транспортный агрегат при торможении.
Анализируя эти зависимости (рис. 2.7-2.9) можно сделать вывод, что при одинаковых тормозных усилиях и коэффициенте сцепления перераспределение нормальных реакций, полученное за счет снижения амплитуды тягового усилия и его среднеквадратического отклонения путем применения в точке сцепа ТСУ с упругими связями, увеличивает удельный вес на передней оси прицепа, создавая больший коэффициент запаса поперечной устойчивости, тем самым, увеличивая среднюю скорость движения и безопасную начальную скорость торможения ТТА, и увеличивает удельный вес задней, осуществляющей торможение данного звена, оси трактора, повышая, тем самым, тормозные качества ТТА.
Тормозные моменты по сцеплению на осях прицепа определяются из выражений [109]: на передней оси прицепа Мтъ = гъРт з = r3(pN3, (2.88) где гз и Рт_з - радиус качения и тормозная сила передних колес прицепа; на задней оси прицепа МТ4 = r4PT4 = rAcpNA, (2.89) где Г4 и Рт_4 - радиус качения и тормозная сила задних колес прицепа.
Оптимальное значение коэффициента распределения суммарной тормозной силы, при котором происходит одновременная блокировка колес передней и задней осей, выражается следующей формулой [110]: кр =Y ПР . (2.90)
Формула (2.90) показывает, что при уменьшении базы прицепа и увеличении высоты расположения центра тяжести оптимальное значение коэффициента распределения суммарной тормозной силы увеличивается, из чего следует, координаты центра тяжести, а также распределение тормозных моментов по осям прицепа в значительной степени зависят от загрузки прицепа, которая в свою очередь зависит от удельного веса груза.
Определим высоту центра тяжести для любой определенной загрузки прицепа. Принимаем, что распределение масс по всему объему кузова прицепа равномерное. Так как координата пс_пр центра тяжести прицепа изменяется в результате его загрузки, то при ее определении целесообразно рассматривать плоскую модель, имеющую непрерывно распределенную массу. Тогда [88]:
Для анализа влияния ТСУ на распределение тормозных моментов по осям прицепа при смещении центра тяжести в продольной плоскости и весовой нагрузки прицепа 2ПТС-4 был проведен расчет на ЭВМ и построены графические зависимости тормозных моментов от загрузки прицепа (рис. 2.10) и от смещения центра тяжести в продольной плоскости (рис. 2.11).
Рис. 2.10 и 2.11 показывают, что при использовании экспериментального тягово-сцепного устройства прослеживается улучшение тормозной динамики тракторно-транспортного агрегата, выражающееся в более благоприятном распределении тормозных моментов по осям прицепа при торможении ТТА, что более отчетливо видно при изменении загрузки прицепа.
Таким образом, из анализа влияния ТСУ на распределение тормозных моментов можно сделать вывод, что использование универсального ТСУ позволит более плавно перераспределяться тормозным моментам по осям ТТА, что придаст торможению ТТА более устойчивый характер. Увеличение тормозного момента на задней оси трактора и передней оси прицепа свидетельствует об улучшении динамики торможения ТТА, так как с увеличением суммарного тормозного момента трактора одновременно повышается устойчивость движения прицепа в результате благоприятного изменения значений тормозных моментов по осям ТТА.
Скорость и безопасность движения тракторно-транспортного агрегата в значительной степени определяются их тормозными свойствами, то есть: способностью быстро снижать движение вплоть до полной остановки при минимальном тормозном пути; способностью сохранять заданную скорость при движении под уклон; оставаться неподвижным при действии случайных сил.
Эффективность торможения при определенной начальной скорости оценивается длиной тормозного пути или временем движения ТТА до полной остановки. Чем больше эффективность торможения, тем выше безопасная скорость, которую может допустить оператор, и тем выше средняя скорость движения ТТА на всем маршруте.
В практике различают следующие режимы торможения: экстренное (аварийное); служебное; торможение на уклонах (спусках) дороги.
Наибольший интерес с позиции теории тормозной динамики и дальнейшего повышения активной безопасности движения ТТА представляет экстренный вид торможения. Именно этот режим торможения позволяет сформулировать условия полного использования потенциальных тормозных свойств и, тем самым, обосновать пути дальнейшего повышения активной безопасности ТТА.
Как известно, основными силами, вызывающими остановку, являются тормозные силы. Распределение кинетической энергии ТТА по видам сопротивлений при торможении до остановки таково, что на тормозные механизмы приходится более 95%.
Аппаратура и приборы, применяемые для проведения экспериментальных исследований
Ввиду специфичности условий экспериментальных исследований в полевых условиях при движении объекта исследований, для проведения регистрации необходимых параметров была спроектирована и изготовлена тензометрическая установка на базе трактора МТЗ-80/82 (рис. 3.3), состоящая из шлейфного магнитоэлектрического осциллографа К 20-22, десятиканального усилителя "Топаз 3.02", блока подстройки и первичных преобразователей различного типа (датчиков и герконов), а также блока питания аппаратуры.
Тензометрическая установка (рис. 3.3) включает в себя: путеизмерительное "пятое колесо", расходомер топлива ИП-154ПС, тензометрическую полуось, ртутно-амальгамный токосъемник ТРАК-6, устройство для динамометрирования прицепных сельскохозяйственных машин, датчик оборотов ВОМ, датчик относительного перемещения сцепных масс ТТА, датчик перемещения педали тормоза, датчик измерения величины прогиба рессоры, блок питания аппаратуры.
Согласно схеме тензометрической установки осциллограф К 20-22, десятиканальный усилитель "Топаз 3.02" были размещены в кабине трактора (рис. 3.4), блок питания аппаратуры в кузове прицепа 2ПТС-4.
Для регистрации крутящих моментов на колесах трактора применялся известный метод тензометрирования [117].
Тормозные моменты на колесах трактора измерялись тензометрическими полуосями (рис. 3.5), установленными вместо обычных, на обработанную поверхность которых наклеивались тензорезисторы (рис. 3.6).
Для питания тензорезисторов и снятия сигнала использовались ртутно-амальгамные токосъемники ТРАК-6 (рис. 3.7), конструктивно выполненные совместно с импульсным отметчиком числа оборотов полуоси.
Путь торможения ТТА измерялся при помощи путеизмерительного "пятого колеса" (рис. 3.9).Для измерения частоты вращения путеизмерительного "пятого колеса", через которую находилась скорость движения тракторно-транспортного агрегата, применялись отметчики типа "геркон", действующие посредством постоянных магнитов, закрепленных на окружности ободов колес на одинаковом расстоянии друг от друга.
Для измерения тягового усилия на крюке трактора применялось кольцевое тяговое динамометрическое звено конструкции ВИСХОМ (рис. 3.2).
Для измерения относительного перемещения сцепных масс при торможении использовался датчик линейных перемещений (рис. 3.10). Время опыта измерялось отметчиком времени осциллографа. Сигналы от всех датчиков поступают на пульт управления. Запись всех измеряемых величин производилась синхронно на ленту двадцатиканального осциллографа К20-22. Питание измерительной аппаратуры осуществлялось от трех аккумуляторных батарей 6СТ-132.
Тарировка и определение погрешности средств измерения проводились перед началом экспериментальных исследований и после их завершения [118, 119] согласно РТМ 70.13/29.007-88 "Научно-техническая документация по метрологическому обеспечению испытаний сельскохозяйственной техники". При этом соблюдались правила работы со средствами измерения, согласно указаниям в инструкциях по эксплуатации [120, 121].
Датчики усилий и моментов тарировались по образцовым динамометрам. Усилие при тарировке тензометрического крюка создавалось при помощи гидравлического домкрата. При тарировке датчиков тормозных моментов колеса вывешивались и затормаживались. Момент к колесу прикладывался при помощи тарировочного рычага и домкрата. Величина же момента определялась как произведение усилия на домкрате на расстояние от точки его приложения до центра колеса.
Тарировка устройства для замера относительного перемещения сцепных масс осуществлялась путем перемещения приводного механизма реостата. Датчик пути тарировался на участке длиной 25м. Тарировка силоизмерительного колеса была проведена с помощью тягового гидравлического динамографа ВИСХОМ.
Результаты исследований воздействия тягово-сцепного устройства различного типа на тяговое усилие и время торможения тракторно-транспортного агрегата
Увеличение расстояния от центра масс трактора (прицепа) (снижение высоты расположения ТСУ) у трактора до 0,5м и у прицепа до 0,8м приводит к тому, что на задней оси трактора и передней оси прицепа происходит увеличение нормальной реакции до 1,5-2,5 кН (рис. 4.5). Этот фактор является положительным как для тормозных свойств ТТА за счет увеличения удельного веса тормозящейся оси трактора, так и для его устойчивости путем увеличения удельного веса оси второго звена ТТА.
Влияние тягового усилия и расстояния от центра тяжести звена ТТА до линии действия тягового усилия на изменение нормальных реакций на осях ТТА (дорожный фон - асфальтированная дорога, начальная скорость торможения - 30 км/ч): 1. - задняя ось трактора, /сц=0,1м; 2. - передняя ось прицепа (/Сц=0,4м); 4. - задняя ось трактора, /сц=0,5м; 3. - передняя ось прицепа (7сц=0,8м); — — — — экспериментальные исследования; ——— теоретические исследования.
Кроме того, из рис. 4.5 видно, что применение универсального ТСУ, позволяет, снижая пики тягового усилия, увеличивать нормальные реакции на задней оси трактора и передней оси прицепа до 4%, повышая, тем самым, тормозные свойства ТТА.
Зависимости тормозных моментов от массы перевозимого груза, полученные при экспериментальных исследованиях и приведенные на рис. 4.6, подтверждают сделанный вывод в разделе 4.3 об улучшении тормозных свойств ТТА за счет благоприятного перераспределения сцепного веса (рис. 4.5).
Как известно, абсолютной синхронности торможения звеньев тракторно-транспортного агрегата невозможно осуществить из-за постоянно изменяющихся сопротивлений передвижению ТТА. Значительная величина несинхронности торможения звеньев ТТА проявляется при различных приводах тормозов звеньев агрегата.
Из зависимостей, приведенных на рис. 4.7 видно, что с увеличением несинхронности торможения с 0,1с до 0,5с тяговое усилие увеличивается более чем в 4 раза, а применение универсального ТСУ позволяет эффективно снижать амплитуду этих усилий до 32% при любом значении несинронности торможения.
Основным критерием оценки тормозных качеств ТТА является его тормозной путь, проходимый тракторно-транспортным агрегатом за время от начала нажатия на тормозную педаль до его полной остановки.
На рис. 4.8 приведены графики зависимостей тормозного пути ТТА, состоящего из трактора МТЗ-80 и прицепа 2ПТС-4, оборудованного пневматической системой привода тормозов, откуда видно, что при увеличении начальной скорости торможения до 8 м/с минимальный тормозной путь увеличивается до 9,7-12,6м, в зависимости от типа ТСУ. Из рис. 4.8 видно, что минимальный тормозной путь ТТА, тормозящегося с максимальной эффективностью торможения, оснащенного универсальным ТСУ на 12-28% меньше, чем ТТА с серийным ТСУ. 4.7 Выводы Из вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
1. При эксплуатационных исследованиях получены результаты, позволяющие определить влияние типа ТСУ на тяговое усилие и параметры тормозных свойств ТТА в зависимости от условий торможения ТТА, высоты расположения ТСУ, изменения нормальных реакций на осях ТТА и тормозных моментов на его колесах, характеристик тормозной системы ТТА.
2. Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о корректности математического описания динамики торможения. Наблюдается хорошая сходимость результатов, полученных при теоретических и экспериментальных исследованиях.
3. Применение универсального ТСУ позволило стабилизировать тяговое усилие и снизить на 10-30% его пики.
