Введение к работе
Актуальность проблемы. Современное сельскохозяйственное производство невозможно без высокого уровни механизации технологических процессов. При этом повышение эффективности земледелия, в первую очередь, основано на применении индустриальных технологий, базирующихся на энергосберегающих методах производства. Энергоемкость технологических сельскохозяйственных операций в значительной степени определяется эксплуатационными свойствами машин и режимами работы машинно-тракторных агрегатов (МТА).
Формирование сельскохозяйственных МТА на базе энергонасыщенных тракторов в настоящее время привело к перерастанию трактора-тягача в мобильное энергетическое средство (МЭС). Анализ МТА на базе МЭС показывает, что "избыточная" часть мощности тракторного двигателя, снимаемая с вала отбора мощности (ВОМ), может быть использована:
во-первых - для уменьшения удельного сопротивления сельхозмашин путем привода рабочих органов не от ходовых колес сельхозмашины, а от ВОМ трактора, что позволит снизить удельную энергоемкость работ;
вотвторых - для привода движителей сельхозмашин (технологических модулей) и рабочих органов-движителей, что позволит снизить удельную энергоемкость работ с одновременным снижением уплотнения почвы, особенно в подпахотном горизонте.
Таким образом появляется возможность агрегатирования перспективных широкозахватных и комбинированных сельскохозяйственных машин с энергонасыщенными тракторами меньшего тягового класса с использованием массы всего МТА для создания тягового усилия, что позволит снизить затраты на самопередвижение трактора и уплотнение почвы с одновременным увеличением производительности МТА и снижением удельной энергоемкости работ.
Рост энергонасыщенности тракторов, за последние время за счет применения дизельных двигателей с газотурбинным наддувом (ГТН) заставляет обратить особое внимание на эффективность использования их энергетических возможностей. Непрерывные изменения внешних воздействий в условиях реальной эксплуатации МТА на базе энергонасыщенных тракторов с традиционной механической ступенчатой трансмиссией (МСТ) приводят к фазовым сдвигам между цикловыми подачами топлива и воздуха, их уменьшению, ухудшению наполнения, очистки цилиндров и сгорания топлива. В связи с этим увеличение мощности тракторного двигателя путем применения ГТН не дает пропорционального прироста производительности МТА, составляет не более 50% от ожидаемого и приводит к увеличению энергозатрат на единицу выполненной работы.
Таким образом, снижение энергозатрат МТЛ на основе эффекгйп ного использования установленной мощности двигателей энергона сыщеиных тракторов, прирост производительности которых буде осуществляться без повышения удельных энергозатрат на выполняв мую работу, является важной научной проблемой, имеющей болыш< народно-хозяйственное значение.
.Цель исследования заключается в разработке теоретических ме тодик формирования энергосберегающих сельскохозяйственных ма шинно-тракгорных агрегатов на основе эффективного использованиі установленной мощности двигателей энергонасыщенных тракторов < дизельными двигателями, форсированными газотурбинным наддувом,
Объект исследования - закономерности динамических и энергети ческих процессов в МТА на примере тракторов ДТ-75МЛ и Т-130 с раз личными типами трансмиссий при выполнении технологических one раций.
Научная новизна работы:
1.Теоретические основы методики формирования сельскохозяй ственных энергосберегающих МТА на базе энергонасыщенных тракто ров с дизельными двигателями, форсированными газотурбинным над дувом с использованием случайных процессов по критериям топлив ной экономичности.
2.Математические модели, позволяющие оценить текущее изме нение и среднеэксплуатационные значения выходных параметрог МТА и его элементов в зависимости от характера изменения моменте сопротивления на входе в двигатель, определять время работы двиг а теля на каждой ветви скоростной характеристики и получить скорост-ные динамические характеристики дизельного двигателя с газотурбин ным наддувом для эксплуатационных условий, определить влияние степени колебаний угловой скорости коленчатого вала двигателя нг показатели качества рабочего процесса и теплонапряженности дизел* сГТН.
ЗРезультаты комплексных экспериментальных исследовать системы двигатель-трактор-орудие с определением количествен^! к ха рактеристик и закономерностей изменения технико-эконог,«веских энергетических показателей МТА и его элементов с определен юм не которых параметров рабочего процесса дизеля с ГТН в условиях эксплуатации на различных технологических операциях.
4.Алгоритмы и программы для определения энергетических и технико-экономических показателей сельскохозяйственных МТА на базе энергонасыщенных тракторов с использованием случайных процессов.
б.Практические рекомендации по реализации разработанных моделей, алгоритмов и программ для формирования энергосберегающи> сельскохозяйственных МТА.
Практическое значение.
1.Алгоритмы, программы и эксплуатационные требования к определению технически обоснованных энергосберегающих МТА.
2.Аналитические и экспериментальные модели для прогнозирования энергетических и технико-экономических показателей сельскохозяйственных МТА на базе энергонасыщенных тракторов с использованием случайных процессов.
З.Вероятно-статистический метод определения энергоемкости технологических операций МТА.
4.0птимальные режимы работы МТА на базе энергонасыщенных тракторов, форсированных газотурбинным наддувом, обеспечивающие эффективное эх функционирование.
Реализация исследований. Результаты научно-исследовательских работ прошли стендовые, эксплуатационные и производственные испытания в ПО ЧТЗ. ОАО Алтайдизель, ЧФ НАТИ, Урал НИИС НАТИ. В учебном процессе Брянской ГСХА, Санкт-Петербургского ГАУ. Алтайского ГАУ, Челябинского ГАУ используются результаты научно-исследовательских работ в курсах «Тракторы и автомобили» и «Эксплуатация МТП» для студентов инженерных факультетов.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на научных конференциях Санкт-Петербургского ГАУ, Саратовского ГАУ, Челябинского ГАУ, Алтайского ГАУ, Белорусской СХА. Брянской ГСХА за период с 1982 по 2000 годы. По теме диссертации опубликовано две монографии, одно учебное пособие. 9 научных отчетов в ВНТИЦ и 27 научных статей в трудах и СПбГАУ, СГАУ, ЧГАУ, БСХА, БГСХА, ЦНТИ и др.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и предложений, списка литературы, включающего 200 наименований. Работа содержит 240 страниц печатного текста, включающего 15 таблиц и 53 рисунка.
