Дослідження універсального регулятора швидкості дизелів колісних тракторів - Автореферат

Незважаючи на великий обсяг дослідно-конструкторських напрацювань щодо створення універсальних регуляторів для тракторних дизелів, невирішеним залишається питання стосовно переключення режимів регулювання, яке відбувається вручну. Розробка нової конструкції універсального регулятора з автоматичним переключенням режимів регулювання та наукові дослідження виконувались згідно договору про науково-технічне співробітництво між ПДАА та відкритим акціонерним товариством “Чугуївська паливна апаратура” від 2 січня 2002 року та планом науково-дослідної роботи ПДАА. Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні задачі: - провести аналіз технічного рівня існуючих універсальних регуляторів швидкості та розробити принципову і конструктивну схему універсального регулятора з автоматичним переключенням режимності роботи тракторного дизеля; провести дорожньо-польові дослідження універсального регулятора з автоматичним переключення режимів регулювання; В дослідженнях за темою дисертації здобувачем самостійно одержані такі результати: розроблено принципову конструктивно-технологічну схему універсального регулятора, обладнаного системою автоматичного переключення режимів регулювання; встановлені раціональні параметри ланок для переключення видів регулювання і на їх основі за аналітичною залежністю визначені їх конструктивні параметри; експериментально встановлена адекватність розробленої методики статичного розрахунку універсального регулятора; на основі проведених досліджень розроблено дослідний зразок універсального регулятора з автоматичним переключенням режимів регулювання з проведенням його виробничої перевірки в дорожніх умовах та визначено його економічну ефективність.Регулятор (рис.1) містить механічний чутливий елемент 1, звязаний через одне плече 2 двоплечого важеля 4 з органом 3 дозування палива, а через інше плече і важіль коректора 17 - з розташованими між верхнім 10 і нижнім 16 упорами головної 15 і коригувальної 7 пружини. При відсутності струму в обмотці електромагніту 21 якір утримується у верхньому положенні пружиною 23, і електромагніт виконує функцію нерухомого упора. Якір 22 електромагніту 21 опускається на хід Х1, повертаючи важелі 17 і 4 в положення, що відповідає подачі палива, необхідній для роботи двигуна на холостому ході при мінімальній частоті обертання. Кінематичне дослідження проводилося методом замкнутих векторних контурів, розробленим В.А.Зіновєвим, в задачі якого входило отримати наступні залежності (рис.2): переміщення муфти регулятора hm, блоку пружин НП, якоря електромагніту х1, діючого на важіль коректора, від переміщення дозаторів HH; переміщення х2 електромагніту, діючого на внутрішній важіль керування подачею палива, електромагніту, діючого на поворотний упор, х3 від кута ?6 положення внутрішнього важеля керування подачею палива. На кінематичній схемі дослідного регулятора (рис.2.) позначено:1 - механічний чутливий елемент; 2 - дозатор; 3, 7, 10 - електромагніти, які діють відповідно на внутрішній важіль керування, важіль коректора, поворотний упор;4 - упорний гвинт; 5 - внутрішній важіль керування паливним насосом; 6 - блок пружин регулятора; 8 - важіль коректора; 9 - поворотний упор;Аналіз літературних джерел та патентних досліджень конструкцій універсальних регуляторів швидкості автотракторних дизелів свідчить, що сільськогосподарські трактори до 50 % часу використовуються на транспортних роботах, при широкому діапазоні швидкісних режимів, а решта часу на польових роботах, де необхідно точно підтримувати агротехнічну швидкість МТА. Виходячи з умов експлуатації колісних тракторів, обладнаних всережимними регуляторами, з метою підвищення паливної економічності, особливо на транспортних роботах, запропоновано використовувати універсальний дворежимно-всережимний регулятор з автоматичним переключенням режимів регулювання. Аналіз одержаної математичної розрахункової моделі процесу силової взаємодії якоря електромагніту з важелем коректора, внутрішнім важелем керування подачі палива та поворотним упором дозволив встановити, що сила дії якоря електромагніта на важіль коректора повинна знаходитись в межах 22,1...23,3 Н; сила дії якоря електромагніта на внутрішній важіль керування подачі палива повинна знаходитись в межах 136,9...142,5 Н; сила дії якоря електромагніта на поворотний упор є постійною і становить 1,8 Н.

Основний зміст роботи

1. Аналіз літературних джерел та патентних досліджень конструкцій універсальних регуляторів швидкості автотракторних дизелів свідчить, що сільськогосподарські трактори до 50 % часу використовуються на транспортних роботах, при широкому діапазоні швидкісних режимів, а решта часу на польових роботах, де необхідно точно підтримувати агротехнічну швидкість МТА. Застосування всережимних регуляторів на тракторах, які використовуються на транспортних перевезеннях, призводить до надмірної подачі палива на перехідних процесах, тому на тракторних дизелях доцільно застосовувати універсальні регулятори.

2. Виходячи з умов експлуатації колісних тракторів, обладнаних всережимними регуляторами, з метою підвищення паливної економічності, особливо на транспортних роботах, запропоновано використовувати універсальний дворежимно-всережимний регулятор з автоматичним переключенням режимів регулювання.

3. У результаті кінематичного та статичного розрахунків отримані аналітичні рівняння, які дозволяють дослідити характер взаємодії електромагнітів на деталі універсального регулятора та визначити конструктивні параметри ланок механізму автоматизованого переключення режимності роботи тракторного двигуна.

4. Теоретично обґрунтовано, що величина переміщення становить для якоря електромагніта, котрий діє на важіль коректора - 3,4...3,5 мм; внутрішній важіль керування подачі палива - 4,41...4,62 мм; поворотний упор - 28,4 мм.

5. Аналіз одержаної математичної розрахункової моделі процесу силової взаємодії якоря електромагніту з важелем коректора, внутрішнім важелем керування подачі палива та поворотним упором дозволив встановити, що сила дії якоря електромагніта на важіль коректора повинна знаходитись в межах 22,1...23,3 Н; сила дії якоря електромагніта на внутрішній важіль керування подачі палива повинна знаходитись в межах 136,9...142,5 Н; сила дії якоря електромагніта на поворотний упор є постійною і становить 1,8 Н.

6. Розроблений спосіб, методика та обладнання для визначення сил дії якорів електромагнітів на важіль коректора, внутрішній важіль керування подачі палива, поворотний упор, при яких відбувається процес переключення видів регулювання в універсальному регуляторі. Встановлено, що автоматичне переключення режимів відбувається при силі дії якоря електромагніту на важіль коректора 21,8...24,8 Н, на внутрішній важіль керування подачі палива - 143...147 Н, на поворотний упор - 2,0 Н при переміщенні 3,5...3,6 мм; 4,5...4,7 мм; 27...28 мм відповідно.

7. За результатами експлуатаційних випробувань універсального регулятора на дизелі СМД-62 трактора Т-150К встановлено, що запропонований регулятор забезпечує зниження експлуатаційної витрати палива на 4,6...6% на дорозі з перемінним профілем за рахунок дворежимного регулювання та підвищення інтенсивності розгонів із місця на 23%, а на ходу - в діапазоні 22...30,6 % при дворежимному регулюванні, порівняно із всережимним.

8. Очікуваний економічний ефект від використання універсального дворежимно-всережимного регулятора з автоматичним переключенням видів регулювання складає 2220 грн. у рік на один трактор. Результати теоретичних і експериментальних досліджень, конструкторські розробки впроваджені в ВАТ “Чугуївська паливна апаратура”.

1. Головчук А.Ф., Харак Р.М., Левчук В.И. Разработка и исследование универсальных регуляторов топливных насосов НД-22/6 для колесных тракторов ХТЗ // Вестник Национального технического университета “ХПИ”. Тематический сборник научных работ “Двигатели внутреннего сгорания”. Харьков, НТУ “ХПИ” - 2001. - № 2. - С. 10-19. (Особистий внесок - проаналізовано переваги і недоліки різних способів регулювання автотракторних і комбайнових дизелів).

2. Головчук А.Ф., Харак Р.М. Автоматизація переключення всережимного і дворежимного регулювання універсального регулятора колісних тракторів // Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства. Збірник наукових праць “Підвищення надійності відновлюємих деталей машин”. Харків, ХДТУСГ, том 2, вип.8 - 2001.- С. 178 - 182. (Особистий внесок - запропонована схема автоматичного переключення режимів регулювання).

3. Харак Р.М. Статичний розрахунок універсального регулятора з автоматичним переключенням режимності роботи тракторного двигуна // Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства. Збірник наукових праць “Підвищення надійності відновлюємих деталей машин”. Харків, ХДТУСГ, вип.17 - 2003. - С. 147-151.

4. Патент № 69757А України, МКИ F 02 D 1/04. Регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згоряння / А.Ф.Головчук, В.М.Арендаренко, Р.М.Харак, О.О.Назаренко, В.Д.Орехівський (Україна). - № 2003119884; Заявл. 04.11.03; Опубл. 15.09.04. - Бюл. № 9. - 4 с. (Особистий внесок - запропоновані конструкції виконуючих органів в системі автоматичного переключення режимів регулювання).

5. Головчук А.Ф., Харак Р.М. Вдосконалення універсального регулятора колісних тракторів ХТЗ // Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету. Дніпропетровськ, - 2004. - № 1. - С. 56-60. (Особистий внесок - участь в експериментальних дослідженнях паливної характеристики та динаміки трактора в дорожніх умовах).

6. Арендаренко В.М., Лапенко Г.О., Харак Р.М., Назаренко О.О. Дослідження кінематики універсального регулятора швидкості колісного трактора // Шостий міжнародний симпозіум українських інженерів - механіків у Львові: Тези доповідей. - Львів: КІНПАТРІ ЛТД.- 2003.- 174 с. (Особистий внесок - методика розрахунку переміщень якорів електромагнітів).

7. Головчук А.Ф., Арендаренко В.М., Харак Р.М., Назаренко О.О.Безмоторні дослідження універсального регулятора для розподільчих насосів типу НД //: Матеріали міжнародної науково-практичної конференції “Агромех - 2004“. - Львів: Львівський державний аграрний університет, 2004. - С. 155-162. (Особистий внесок - участь в експериментальних дослідженнях, аналіз статистичних даних).

8. Головчук А.Ф., Садовников А.В., Харак Р.М. Дослідження універсального регулятора колісних тракторів // Матеріали міжнародної науково-практичної конференції. - Дніпропетровськ: ЕНЕМ. - 2004.- С. 53-54. (Особистий внесок - проведена експериментальна перевірка методики розрахунку взаємодії електромагнітів з деталями універсального регулятора).