Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Состояние вопроса и задачи исследования. 10
1.1. Особенности работы сельскохозяйственного машинно-тракторного агрегата 10
1.2. Исследования по эффективности применения гидромеханической трансмиссии 19
Глава 2. Аналитическое обоснование повышения эффективности использования системы "двигатель - трактор - машина" применением гидродинами ческого трансформатора 32
2.1. Выбор оценочных показателей 40
2.2. Аналитическое моделирование показателей работы двигателя и трактора с использованием вероятностно-статистических оценок . 44
2.2.1. Математические ожидания технико-эконо мических показателей 50
2.3. Параметрический анализ 60
Глава 3. Методика экспериментального исследования 70
3.1. Общая методика экспериментальных исследований 74
3.2. Методика лабораторно-полевых испытаний 78
3.3. Способы измерения исследуемых параметров, датчики и приборы 80
3.4. Методика сравнительных испытаний трактора T-I30 с механической ступенчатой и гидромеханической трансмиссиями 103
3.5. Методика статистической обработки данных лабораторно-полевых испытаний 106
3.6. Частная методика исследования показателей гидротрансформатора III
Глава 4. Анализ результатов экспериментального исследования 114
4.1. Вероятностно-статистическая оценка режимов нагружения трактора с гидромеханической трансмиссией при выполнении основных сельскохозяйственных работ 116
4.2. Статистический анализ показателей работы двигателя на тракторе с гидромеханической трансмиссией 134
4.2.1. Экспериментальные динамические характеристики двигателя 154
4.3. Анализ влияния неустановившегося характера режимов нагружения на составляющие потерь мощности в гидродинамической трансмиссии 160
4.4. Результаты сравнительных испытаний тракторов Т-І30 с механической и гидромеханической трансмиссиями 166
Глава 5. Оценка экономической эффективности от внедре ния результатов исследования 173
Выводы 179
Литература
- Исследования по эффективности применения гидромеханической трансмиссии
- Аналитическое моделирование показателей работы двигателя и трактора с использованием вероятностно-статистических оценок
- Способы измерения исследуемых параметров, датчики и приборы
- Статистический анализ показателей работы двигателя на тракторе с гидромеханической трансмиссией
Введение к работе
Важнейшим условием успешной реализации Продовольственной программы СССР, разработанной в соответствии с решениями ХХУІ съезда партии, является ускорение научно-технического прогресса, высокоэффективное использование производственного потенциала и укрепление материально-технической базы сельского хозяйства [і, 2].
В Программе подчеркивается, что первостепенной задачей машиностроительных министерств является завершение, в основном, в период до 1990 года комплексной механизации земледелия, необходимость неуклонно повышать технический уровень, качество и особенно надежность тракторов, комбайнов, машин и оборудования для растениеводства.
Перед тракторным и сельскохозяйственным машиностроением в двенадцатой пятилетке ставится задача: обеспечить выпуск новых и модернизированных энергонасыщенных тракторов [з].
Важнейшей задачей выполнения Продовольственной программы является повышение производительности труда, в том числе за счет повышения производительности машинно-тракторных агрегатов, для чего постоянно увеличивается энергонасыщенность тракторов.
Однако повышение мощности двигателя не приводит к пропорциональному увеличению производительности МТА, что особенно заметно при форсировании двигателей газотурбинным наддувом [Vj. Актуальной задачей является обеспечение роста производительности МТА путем повышения коэффициента использования мощности двигателя [5J.
Проведенными исследованиями установлено, что при исполь-
зовании тракторов с механической ступенчатой трансмиссией (МСТ) в условиях сельскохозяйственной эксплуатации заложенная мощность тракторного двигателя не может быть реализована полностью |_б, 7, 8J. Как правило, коэффициент использования мощности двигателя колеблется в пределах 0,75...0,95. Причиной столь значительных потерь мощности является колебание момента сопротивления на входе в двигатель.
В настоящее время в эксплуатации за мощность двигателя, установленного на трактор, принимается мощность, полученная в стендовых условиях при стационарном нагружении. Однако потери мощности такого двигателя увеличиваются по мере возрастания амплитуды колебания момента сопротивления и средней величины нагрузки на крюке трактора. Определяющей причиной падения мощности двигателя является уменьшение часового расхода топлива.
На тракторных двигателях с газотурбинным наддувом, имеющих газовую связь между системой воздухоподачи и двигателем, в эксплуатации наблюдается значительное рассогласование систем топливо- и воздухоподачи, что приводит к более глубоким нарушениям процесса сгорания и более значительным снижениям коэффициента использования мощности, чем на безнаддувных двигателях |_8J.
Исследованиями установлено, что основной причиной снижения коэффициента использования мощности тракторного двигателя является снижение цикловой подачи топлива, связанное с уменьшением выхода рейки топливного насоса; в меньшей степени оно зависит от нарушения гидродинамических процессов топливоподачи.
Одним из способов повышения коэффициента использования мощности двигателя является стабилизация момента сопротивления на входе в двигатель путем применения прогрессивной гидродинами-
- б -
ческой трансмиссии (ГМТ) на сельскохозяйственном тракторе.
Мощность двигателя и тяговая мощности тракторов класса 3 т увеличились на 31...33 %, а повышение производительности, вычисленное по соотношению научно-обоснованных норм выработки, составило, на разных видах работ 7...33 %% а в среднем -15...20 %; для тракторов класса 1,4 мощность двигателя увеличилась на 30...47 %, тяговая мощность на 17...24 %, нормы выработки в среднем на 12...15 % \_9].
Одним из наиболее существенных путей повышения эффективности использования мощности двигателя в составе МТА является совершенствование мероприятий конструктивного характера, включая оптимизацию параметров систем, входящих в МТА.
Известно, что эффективным средством повышения технического уровня тракторов является применение гидромеханической трансмиссии (ГМТ) в силу ряда ее преимуществ.
В настоящее время с гидромеханической трансмиссией выпускается мощный промышленный трактор Т-330 и сельскохозяйственный трактор ДТ-75С. Проводятся многочисленные исследования по использованию трактора ДТ-75С [iO, III и опытного образца T-I50K с ГМТ [і2, ІЗ].
Однако недостаточно исследований по использованию более мощных гусеничных тракторов с ГМТ в условиях эксплуатации при выполнении технологических с.-х. операций.
В нашей стране принято решение о разработке конструкции гидромеханической трансмиссии для трактора Т-І30. Обоснование области эффективного использования трактора с ГМТ при агрегатировании с различными орудиями в диапазоне характерных условий эксплуатации промышленных тракторов дано в работе [I4J, однако не исследованы вопросы эффективности применения трак-
- 7 -тора T-I30 с ГМТ при выполнении с.-х. работ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Решениями ХХУІ съезда КПСС предусматривается значительно увеличить масштабы создания, освоения и внедрения в производство новой, высокоэффективной техники, обеспечивающей рост производительности труда, снижение металлоемкости и энергоемкости, улучшение качества выпускаемой продукции.
Основной тенденцией повышения производительности ДОГА на современном этапе является рост энергонасыщенности тракторов
И-
На тракторах с механической ступенчатой трансмиссией (МСТ) производительность МТА повышается не пропорционально увеличению мощности двигателя. При этом снижение выходных показателей проявляется в большей степени на двигателях с газотурбинным наддувом, форсированных по частоте вращения коленчатого вала. В результате снижается эффективность прироста мощности двигателя и коэффициента использования мощности |5, б, 9J. Б связи с этим народнохозяйственная проблема определения рациональных направлений повышения производительности, топливной экономичности и надежности машинно-тракторного агрегата путем улучшения тягово-динамичес-ких качеств трактора, повышения степени использования установленной мощности двигателя с ГТН в условиях эксплуатации является актуальной.
Объект исследования. Комплексное исследование процессов динамики и энергетики системы "двигатель - трактор с гидромеханической трансмиссией - машина" и стабилизации коле-
баний момента сопротивления на входе в двигатель путем применения на тракторе гидромеханической трансмиссии.
Предмет исследования. Изучение закономерностей энергетического потока в системе "двигатель - трактор с гидромеханической трансмиссией - машина" в условиях эксплуатации.
Недостаточность информации о функционировании в условиях с.-х. эксплуатации энергетического потока в данной системе обусловливает необходимость данной работы.
Научная гипотеза. В данной работе выдвигается предположение, что полное или частичное устранение колебаний момента сопротивления путем его демпфирования на входе в двигатель стабилизирует функциональную взаимосвязь параметров систем топливо- и воздухоподачи, заложенную в стационарныхб условиях, и снижает энергетические потери силового потока от двигателя к трансмиссии.
Научная новизна. Предложена математическая модель показателей работы и эффективных режимов использования системы "двигатель - трактор - машина" в условиях эксплуатации при гидромеханической трансмиссии. Произведена комплексная оценка эффективности применения гидромеханической трансмиссии на гусеничном тракторе класса б (T-I30), который агрегатируется гаммой почвообрабатывающих, землеройных и других орудий.
Оценены режимы нагружения двигателя и трактора с гидротрансформатором и получены новые данные, отражающие изменение выходных показателей (мощности, производительности, топливной экономичности и др.) в зависимости от вида выполняемых МТА с гидромеханической трансмиссией технологических операций.
Экспериментально получены динамические характеристики двигателя при выполнении трактором с ГМТ технологических опера-
ций безотвальной обработки почвы и отвальной пахоты. Произведены корреляционный и спектральный анализ параметров двигателя, гидротрансформатора и трактора в условиях эксплуатации.
Данная работа выполнена в соответствии с научным направлением отраслевого пятилетнего плана научно-исследовательских работ на I98I-I985 гг. Министерства тракторного и сельскохозяйственного машиностроения по теме: "Трактор T-I30 с гидромеханической трансмиссией с доведением ресурса до 8000 часов" (шифр 12.4682-12.0840). Перечнем важнейших направлений в области двигателей внутреннего сгорания, утвержденным комиссией по ДВС секции "Теплоэнергетика" Научно-технического совета Минвуза СССР, секцией координации НИР и ОКР Межведомственного научно-технического совета по двигателестроению при ГКНТ и Межведомственным советом координации НИОКР, по научной проблеме: "Повышение эффективности использования тракторных двигателей", а также согласно плану научно-исследовательских работ ЧИМЭСХ на I98I-I985 гг. (тема: Исследование и определение технико-экономических требований к ходовой системе, трансмиссии, двигателю и гидропередаче гусеничных мощных тракторов T-I30, Т-4А) № 0I82I0I3470.
Исследования по эффективности применения гидромеханической трансмиссии
На тракторах промышленного назначения гидротрансформаторы нашли широкое распространение.
Многие ведущие фирмы капиталистических стран устанавливают на промышленные тракторы ГМТ: 63,8 % марок гусеничных промышленных тракторов имеют ГМТ, а 16,6 % - либо ГМТ, либо MGT и только 19,5 % тракторов - механические трансмиссии [14,1(6,..146]
Производство тракторов с ГМТ в нашей стране находится в стадии освоения, поэтому представляют большой интерес опыт, накопленный автомобильной промышленностью, и результаты испытаний опытных образцов и тракторов-макетов в с.-х. машиностроении.
Частными вопросами исследования применения гидротрансфор-метора на автомобиле занимались ученые: Куликов Н.К., Прокофьев В.Н., Семичастнов А.В., Лаптев Ю.Н., Нарбут А.А., Ильин Ю.Н., Петров А.В., Алексеенко В.Д., Лапидус В.И., Чередниченко Ю.И., Красиков СМ. [52...57]. Вопросы оценки эффективности гидромеханических передач в трансмиссиях автомобилей освещены в работах Анохина В.И. [58J, Алешина В.В. [59], Тоболина В.В. [бо] , Курникова И.П. [бі], Умняшкина В.А. [б2], Мозалова Н.Д. и Скокова Е.М. [бз].
Проведению сравнительных исследований автомобилей с гидромеханической и механической трансмиссиями с целью определения влияния ГМТ на топливно-экономические показатели автомобиля посвящена работа Тоболина В.В. [бО]. В качестве оценочных критериев им принимались различные показатели: удельный расход топлива на т.км., разгонные качества автомобиля, условия труда водителя.
Другая группа работ [_61, . 63J посвящена исследованию влияния типа трансмиссии на нагруженноеть агрегатов трансмиссии и их долговечность. Авторами установлено увеличение долговечности узлов ДВС и трансмиссии при использовании ГМТ, которое составило от 90 % до 400 % в зависимости от узла трансмиссии и типа автомобиля.
Отдельными вопросами проблемы использования гидромеханических трансмиссий на сельскохозяйственных тракторах занимались Иванов В.М. [б4], Черпак Ф.А. [б5], Султанов Ж.И. [бб], Дьячков Е.А., Шаров М.А. [б7, 68], Косяк А.Я. [із].
Различным аспектам влияния гидромеханической трансмиссии на технико-экономические показатели трактора посвящены работы Анохина В.И. [б9, 7о], Кутькова Г.М. [27, 5l] , Золотухина В.А. [7IJ, Попова В.Н. [5J, Пескова А.Ф. [70J , Дьячкова Е.А., Шарова М.А. [72], Копытина А. И. [73J, Чернышева В. А. [74], Котов-скова А.В. [75], Ворожейкина Г.Г. [77], Сартакова Г.С. [іц\ .
Необходимо отметить большой вклад в разработку научных основ применения гидромеханической трансмиссии и экспериментальных исследований по анализу влияния гидротрансформатора на основные эксплуатационные показатели скоростного гусеничного сельскохозяйственного трактора профессора В.И.Анохина. Под его руководством проведен целый ряд исследований [25, 58, 73, 74\ по оценке производительности, тяговых свойств, разгонных качеств и долговечности трактора с гидромеханической трансмиссией. Для оценки влияния гидротрансформатора на производительность трактора им введен коэффициент использования производительности. Этот коэффициент представляет собой отношение производительности при разных типах трансмиссии: J _ WfMT п WMCT
Связь между крутящим моментом двигателя на тракторе с гидромеханической трансмиссией выражается следующей зависимостью [б9]: м JjWPO-aK-lrDT , 1 1К Цг гмг- с гът где гкр - тяговое усилие трактора; Pi - усилие на перекатывание; Йк - радиус ведущего колеса; LrDT , Ітр - передаточное отношение гидротрансформатора и трансмиссии; Ь .- , Хр - к. п.д. гидротрансформатора при данном передаточном отношении I , механический к.п.д. трансмиссии и гусеницы. Результаты исследований тягово-сцепных свойств трактора с ГМТ приведены в работах [51, 70, 72, 77J . Авторы отмечают, что тяговый к.п.д. трактора с гидромеханической трансмиссией ниже, чем трактора с механической трансмиссией, однако снижение тягового к.п.д. непропорционально дополнительным потерям мощности в гидротрансформаторе.
Аналитическое моделирование показателей работы двигателя и трактора с использованием вероятностно-статистических оценок
При рассмотрении вероятностно-статистических характеристик выходных параметров МТА первоначально определяются законы распределения основных выходных параметров агрегатов [88], а затем устанавливаются математические ожидания, дисперсии и среднеквад-ратические отклонения, которые используются при дальнейшем составлении теоретической модели и обосновании эксплуатационных режимов.
Как указывается в работах [88, 95, 96, 97], плотность вероятности параметров машинно-тракторных агрегатов могут быть распределены по законам Вейбулла, Релея, Симпсона, Гаусса и т.д. При режимах работы двигателя преимущественно на корректорном или преимущественно на регуляторной ветви скоростной характеристики плотности вероятности крутящего момента и частоты вращения двигателя приближаются к распределению, соответствующему нормальному закону. При работе двигателя на режимах, близких к номинальному, получается разный диапазон изменения как частоты вращения двигателя, так и крутящего момента на разных ветвях скоростной характеристики. Чем шире диапазон изменения частоты вращения и амплитуды колебаний момента сопротивления при неустановившемся режиме, тем значительнее наблюдается асимметрия плотности распределения вероятностных параметров.
В работе [89] при определении средних и текущих значений показателей двигателя и машинно-тракторного агрегата на неустановившемся режиме впервые обосновано и предложено использовать при аппроксимации плотностей распределения вероятностей на корректорной и регуляторной ветви выходных параметров односторонние нормальные законы.
В формировании выходной мощности двигателя в эксплуатации участвуют два случайных взаимосвязанных процесса: крутящий момент и частота вращения . На основании теоремы о математическом ожидании произведения случайных величин \_98, 99J запишем математическое ожидание функции (2.2.1) где Кхц - корреляционный момент между случайными величинами К и У = ((X) .
Запишем выражение для определения средней эксплуатационной мощности двигателя на каждой ветви скоростной характеристики: а) для корректорного участка
Величину тяговой мощности трактора можно определить на основе характеристики, представленной в виде аппроксимирующей кривой поля мгновенных значений усилия на крюке г кр в зависимости от поступательной скорости V8 трактора. Плотности распределения случайных величин гкр и Щ представлены на рис. 2.3 отдельно для двух участков тяговой характеристики трактора (учитывая работу двигателя на корректорной и регуляторной ветви Скоростной характеристики).
С учетом взаимосвязи математического ожидания и средне квадратического отклонения параметра при одностороннем законе плотности распределения [iOIJ найдем математическое ожидание усилия на крюке и скорости движения трактора при работе двига теля отдельно на корректорном и регуляторной участках скорост ной характеристики: чения ветвей характеристики r cf - + (Ут) (см. рис. 2.3). Вследствие случайного характера величин Ркр и V3 (в статистическом смыслеъ можно представить крюковую мощность как произведение зависимых случайных величин [88, 98J
Определим крюковую мощность трактора соответственно при работе двигателя на корректорном и регуляторном участках скоростной характеристики: HtNKpK] = cM[P K-Vk]=c(M[pK(..c]-M[Vk])+KpKpV3 . (2.2.26) Ш крР]=сМ[РкРр-Vap] - с(М[Ркрр]- Щ})+ KPKppVBp . (2.2.27)
Математические ожидания гкр и V3 , входящие в выражения (2.2.22...2.2.25), с учетом нулевых средних можно записать: M[PKPJ = M[ /VJ+M[PK?K] (2.2.28) крр]; (2.2.29) МЫ = МЫ - Шк] (2.2.30) Эр] . (2.2.31) где МРкр/уцц] - условное математическое ожидание крюкового усилия, при скорости движения трактора, соответствующей работе двигателя на номинальном режиме МиЭн]
Тогда математическое ожидание крюковой мощности трактора с учетом выражений (2.2.26, 2.2.27) можно определить: для корректорного участка МЦк с Зн-М кіХмСР І+МІР +ЇР кУ ЩкркІ-ЙУак]. =c{(VsrfD[VaJ/i-0(M[pKP/VaJt\f I7i:l) + + SРкрКV3кVD[Ркрр] D[VS] . (2.2.32) для регуляторного участка М їм к??1=с {С\1 ЙИ+М WaPl) (М tPKP/v8Hl - М]Ркрр]+ Рд р vaP БЇР рТь з і (2.2.33) + ЄРкрРУЗк\і)[РкррШ/9Т . Произведя преобразование зависимостей (2.2.31 , 2.2.33 ), полу чаем , М[МкркНкрн+с [№(V3H-SPKPK-M[PKP/J ova (2.2.34) MCN крр]=N крн-с [\/е75ГСУан б РКРІГ M[PKP/VJ; б vaP) + +SpKPp-6vap(SPKppVaP(X-)/X-a/X) . (2.2.35) где \крн - условное математическое ожидание эксплуатационной крюковой мощности трактора при работе двигателя на номинальном режиме.
С учетом времени работы двигателя на корректорном и регуля-торном участках характеристики определим среднюю эксплуатационную крюковую мощность: M[NKpa]=M[MK+M[NKppHP , (2.2.36) гдеІ=Ік/ І иІ=Ір/ І - доли времени работы двигателя на корректорном и регуляторном участках характеристики. Т Ск+Тр - общее время работы двигателя; Т и 1р - время работы двигателя на корректор ной и регуляторной ветвях характеристики соответственно.
Способы измерения исследуемых параметров, датчики и приборы
Для измерения и записи процессов, характеризующих показатели работы двигателя и трактора с гидромеханической трансмиссией в составе МТА, был разработан комплекс измерительных средств и приборов.
Структурная схема измерительного комплекса, приведенная на рис. 3.7, включала наряду со стандартными, серийно выпускаемыми нашей промышленностью измерительными средствами (ртутными токосъемниками, проволочными тензорезисторами, электрическими тахометрами и т.д.), также специально спроектированные и изготовленные датчики и различные тарировочные приспособления (измерительный комплекс для непрерывного замера крутящего момента двигателя, крутящего момента на ведущих звездочках, частоты вращения ротора ТКР и др.). При их проектировании и изготовлении были использованы рекомендации, данные в работах ПЗ... I20].
Выбор регистрирующей и измерительной аппаратуры производился с учетом требований по точности измерения, скорости протекания исследуемых процессов, числу регистрируемых величин, условиям получения, хранения информации.
Так как исследованию подлежали в основном случайные в вероятностно-статистическом смысле процессы, то при проведении экспериментальных испытаний проводилась синхронная регистрация параметров и показателей.
Для выполнения лабораторно-полевых испытаний трактора была использована передвижная тензолаборатория на шасси автомобиля ГАЗ-5І конструкции ВИСХОМ, дооборудованная дополнительной аппаратурой.
При измерении крутящих моментов и тяговых усилий применялись проволочные тензосопротивления, которые наклеивались клеем БФ-2. В качестве влагозащиты использовалось многослойное покрытие клеем БФ-2 с промежуточной сушкой каждого слоя и последующей грунтовкой. Для защиты от механических повреждений, дополнительной влагозащиты и защиты от нефтепродуктов датчики обматывались киперной лентой, пропитанной нитрокраской. Все тарировки проводились натурные. Коммутационная сеть, каналы усилителя, гальванометры, фильтры нижних частот оставались постоянными в период проведения тарировок и эксперимента.
Тарировки проводились до и после серий опытов не менее чем с трехкратным циклом нагружения и разгрузки с записью на осциллограмму.
Особенностью исследования являются разработка и применение специального метода замера крутящего момента двигателя 121], так как замер этого параметра известным способом (тензодатчиками на валу муфты сцепления) был невозможен из-за постановки гидротрансформатора непосредственно в картере маховика.
Замер крутящего момента двигателя (рис. 3.8) осуществляется с помощью тензометрических датчиков I, которые наклеивались на последнюю коренную шейку коленчатого вала 2 тракторного двигателя, под углом 4-5 к оси вала и 90 относительно друг друга. Для этого вкладыши последней коренной шейки коленчатого вала обрезались на 15 мм. При этом сам коленчатый вал не подвергался ослаблению в местах наклейки датчиков.
Вывод проводов к контактным колодкам, закрепленным на фланце 3 и шкиве б коленчатого вала, осуществлялся непосредственно внутри вала через масляные каналы k , а также дополнительные сверления 5. Места выхода проводов наружу уплотнялись асбестовым шнуром, пропитанным эпоксидной смолой, сами провода при помощи скобок укреплялись на щеках коленчатого вала точечной сваркой.
Для осуществления непрерывного токосъема применялся ртутно-амальгамированный концевой токосъемник TPAK-I2 [7 ], обеспечивающий надежную работу при высоких угловых скоростях. Привод его осуществлялся при помощи специального кронштейна 8, обеспечивающего быстрый монтаж токосъемника.
От контактной колодки на шкиве коленчатого вала до токосъемника прокладывались дополнительные провода, обеспечивающие сохранность проводов, выведенных непосредственно от датчиков, при случайном обрыве.
При записи процесса на осциллографе применялся гальванометр М 00І-ІА с чувствительностью 1400 мм/мА«м, собственной частотой 120 Гц и электрическим сопротивлением 35 Ом.
Измерительный комплекс по замеру крутящего момента двигателя, представленный на рис. 3.9, включает в себя тензоусилитель 10 и фильтр спектральных составляющих II, кратных частоте вращения коленчатого вала двигателя. Фильтр подключается непосредственно на входе в осциллограф.
Для записи контрольного сигнала усилителя в коробке сопротивлений устанавливается дополнительный выключатель с параллельно включенным сопротивлением.
Наклейка тензометрических датчиков сопротивления для замера момента на турбинном валу ГДТ осуществлялась на первичном валу коробки передач на предварительно проточенном участке, для повышения чувствительности к деформации от действия приложенного к валу крутящего момента. Датчики наклеивались под углом 45 к оси вала и соединялись в полумостовую схему (рис.П.7.1).
Статистический анализ показателей работы двигателя на тракторе с гидромеханической трансмиссией
Работа двигателя на тракторе с механической ступенчатой трансмиссией сопровождается снижением мощноетных и экономических показателей двигателя до 30 % [7, 8] , увеличением износа в 1,1...1,4 раза и выше [45, 132], снижением механического к.п.д. силовой передачи трактора. Причиной этого являются непрерывные колебания момента сопротивления, вызывающие неустановившийся режим работы тракторного двигателя [4, 5, б, 7, 15, 29, 48].
При анализе результатов экспериментальных исследований выявлено, что режимы нагружения двигателя трактора с гидромеханической трансмиссией при выполнении пахотных, бульдозерных и скреперных работ отличаются от режимов нагружения на тракторе с механической ступенчатой трансмиссией МСТ. Для сравнительного анализа использованы материалы работ [ 93, 94J .
На безотвальной обработке почвы коэффициент вариации момента сопротивления на входе в двигатель при МСТ составляет \/Мс = 15. ..21 % [93, 94J, при гидромеханической трансмиссии ММт = 1,8...8,8 % [іЗЗ]. Если сравнить для данного случая ередне-квадратические отклонения момента на валу турбинного колеса ГДТ и момента сопротивления двигателя при МСТ, то видно, что момент сопротивления двигателя с МСТ изменяется в более широких пределах: при МСТ 6мс= Ш...165 Нм, при ГМТ 0Мт= 50... 67 Нм.
В силу своей автоматичности ГДТ стабилизирует скоростной и нагрузочный режимы работы двигателя. Плотности распределения частот вращения коленчатого вала двигателя и вала турбинного колеса ГДТ и моментов сопротивления на входе в двигатель и ГДТ представлены в виде гистограмм распределения (рис.4.II...4.13).
При математическом ожидании частоты вращения коленчатого вала двигателя ПЭ = 1225 об/мин на безотвальной обработке почвы отношение средиеквадратических отклонений момента сопротивления на валу турбинного колеса и крутящего момента двигателя составляет 3,8, а отношение средиеквадратических отклонений частот вращения вала турбинного колеса и коленчатого вала двигателя 5,1.
Сравнивая отношения средиеквадратических отклонений момента сопротивления на валу турбинного колеса и крутящего момента двигателя при математическом ожидании частот вращения коленчатого вала двигателя ПЭ = 1275 об/мин и ПЗ = 1225 об/мин можно отметить меньшую стабилизацию нагрузочного режима двигателя на регуляторном участке скоростной характеристики (табл. 4.4).
Из анализа скоростного режима двигателя (табл. 4.4) видно, что частота вращения коленчатого вала на регуляторном участке скоростной характеристики изменяется в меньшей степени, чем на корректорном. Так, коэффициент вариации частоты вращения коленчатого вала двигателя при выполнении МТА безотвальной обработки составил на регуляторном участке 0,98 %, на корректорном - 1,34 % Однако при этом крутящий момент двигателя изменяется в больших пределах, чем на корректорном участке.
Из вышеизложенного анализа следует, что защитные свойства ГДТ на корректорной ветви сказывается в большей степени, чем на регуляторной. Это можно объяснить, с одной стороны, периодическим переходом ГДТ в режим гидромуфты при работе двигателя на регуляторном участке характеристики, а с другой стороны, - большим углом наклона самой регуляторной ветви.
При сравнении результатов испытаний тракторов с механической и гидромеханической трансмиссиями (табл. 4.4 и рис. 4.12) можно отметить, что диапазон колебания частоты вращения коленчатого вала двигателя Д-І60 при выполнении технологических операций на тракторе с гидромеханической трансмиссией в 2...7 раза меньше, чем с механической. При выполнении отвальной пахоты амплитуда колебания частоты вращения двигателя при механической трансмиссии составляет 230...290 об/мин, а двигателя с гидромеханической 36...70 об/мин. При выполнении безотвальной обработки почвы на одном скоростном режиме работы двигателя коэффициент вариации частоты вращения двигателя при гидромеханической трансмиссии составляет 1,34 %, а при механической трансмиссии 2,67 %.
Динамичность протекания крутящего момента двигателя рассмотрим, используя нормированные корреляционные и спектральные функции для ГМТ и МСТ.
На безотвальной обработке почвы при ГМТ время спада корреляционной функции крутящего момента двигателя составляет 3,5...4,5 с (рис. 4.14). Основная энергия спектра дисперсий отмечается в зоне низких частот (до 1,5 1/с), вследствие чего можно отметить демпфирующие свойства гидротрансформатора сглаживать колебания высокочастотных составляющих от перекладки зубьев шестерен трансмиссии и цевочного зацепления на коленчатый вал.
