Підвищення ефективності функціонування мобільного сільськогосподарського агрегату шляхом поліпшення його динамічних параметрів - Автореферат

Наслідком коливань навантаження є зниження середніх значень енергетичних показників двигуна порівняно із відповідними даними технічних характеристик та зниження фактичної продуктивності всього агрегату порівняно із розрахунковою. Визначено область значень цих параметрів, в межах якої забезпечується відсутність резонансних коливань кутової швидкості дизеля за будь-якої форми спектральної щільності коливань зовнішнього навантаження (зону інваріантності динамічної системи дизеля до резонансів). Здійснено аналіз і оригінальну класифікацію втрат потужності на три якісних складові: втрати, викликані нелінійною формою статичної регуляторної характеристики дизеля, втрати, викликані інерційністю робочого процесу, втрати, обумовлені виникненням паразитної потужності. Розрахунок базується на компютерній технології і враховує особливості частотного спектру зовнішнього навантаження, статичних та амплітудно-частотних характеристик агрегату і дизельного двигуна. Практичне значення виконаної роботи полягає в тому, що вона розширює межі існуючих уявлень про динаміку мобільного сільськогосподарського агрегату і механізм впливу змінного усталеного навантаження на його енергетичні показники.В розрахунках продуктивності агрегатів і технічній документації на двигуни ці втрати необхідно враховувати. В рівняннях руху агрегату враховується шість динамічних параметрів, які при аналізі можуть бути замінені двома комплексними безрозмірними параметрами x1 та x2. Розрахунки, виконані у відповідності з цим методом показали, що для моменту інерції двигуна I = 2 кгм2, за інших однакових умов, зменшення інерційності регулятора у три рази забезпечує зниження втрат потужності на 30 ... Якісно зниження корисної потужності і збільшення питомої витрати палива двигуном в експлуатаційних умовах пояснюється нелінійним характером швидкісної характеристики, зменшенням середнього значення динамічного моменту порівняно із статичним та виникненням паразитної потужності, що за своєю природою близька до реактивної потужності в електричних колах змінного струму. За будь-яких експлуатаційних умов пружний зчеп дає гарантований позитивний ефект, якщо зведена маса трактора щонайменше в 20 разів більше маси робочих машин і жорсткість швидкісної характеристики трактора істотно більша за жорсткість пружного зчепу.

З одержаних результатів роботи випливають такі висновки.

1. Підтверджено, що в експлуатаційних умовах втрати ефективної потужності дизеля порівняно із відповідним статичним режимом складають 10 ... 15%, а при несприятливому збігові діючих факторів - до 30%. В розрахунках продуктивності агрегатів і технічній документації на двигуни ці втрати необхідно враховувати.

2. В рівняннях руху агрегату враховується шість динамічних параметрів, які при аналізі можуть бути замінені двома комплексними безрозмірними параметрами x1 та x2. Ці параметри для нейтралізації негативного впливу коливань навантаження повинні знаходитись у таких межах: x1 - від 0 до 0.17, x2 - від 0 до 0.5. При цьому обовязково x2 > x1.

3. Розроблено універсальний метод інженерного розрахунку енергетичних показників агрегату та вибору його динамічних параметрів. Розрахунки, виконані у відповідності з цим методом показали, що для моменту інерції двигуна I = 2 кгм2, за інших однакових умов, зменшення інерційності регулятора у три рази забезпечує зниження втрат потужності на 30 ... 40%. За малих значень моменту інерції вплив інерційності регулятора істотніший, ніж за великих. Збільшення моменту інерції у пять разів призводить до зниження втрат у 3 - 4 рази.

4. Якісно зниження корисної потужності і збільшення питомої витрати палива двигуном в експлуатаційних умовах пояснюється нелінійним характером швидкісної характеристики, зменшенням середнього значення динамічного моменту порівняно із статичним та виникненням паразитної потужності, що за своєю природою близька до реактивної потужності в електричних колах змінного струму.

5. Ефективність роботи мобільного сільськогосподарського агрегату може бути підвищена шляхом встановлення на двигун вязкого демпфера і застосування пружного зчепу. Розрахунковою частотою для визначення моменту інерції і зведеної вязкості демпфера повинна служити власна частота двигуна в низькочастотному діапазоні. Ефективність пружного зчепу залежить від спектральної щільності навантаження. За будь-яких експлуатаційних умов пружний зчеп дає гарантований позитивний ефект, якщо зведена маса трактора щонайменше в 20 разів більше маси робочих машин і жорсткість швидкісної характеристики трактора істотно більша за жорсткість пружного зчепу.

6. Для обєктивної оцінки енергетичних показників двигунів і тракторів, призначених для роботи в умовах сільськогосподарського виробництва, випробувальні стенди та динамометричні лабораторії бажано обладнати імітаторами коливань навантаження в діапазоні 2 ... 12 с-1.

Основні положення дисертації опубліковані в таких працях

1. Методика математического планирования экспериментов в исследованиях процессов сельскохозяйственного производства / Терехов А.П., Нагорная Е.И., Хелемская Ж.В., Басун С.Р., Хандрос М.Я. - К.: Минсельхоз УССР, 1968. - с. 86. (Розроблена математична модель для визначення оптимальних співвідношень між швидкістю і шириною захвату тракторних сільськогосподарських агрегатів).

2. Хандрос М.Я. Методы статистической обработки результатов исследований в сельском хозяйстве. // Применение математических методов в исследованиях процессов сельскохозяйственного производства. - К.: УНИИМЭСХ, 1970. - с. 8 - 56.

3. Хандрос М.Я., Філіппов А.З., Войтюк С.Д. Дослідження впливу динамічних параметрів на потужність тракторного двигуна при змінному усталеному навантаженні // Науковий вісник Національного аграрного університету. - К.: 1998. Вип. 9. - с. 322 -330. (Виведене диференційне рівняння усталених коливань кутової швидкості тракторного двигуна під впливом змінного зовнішнього навантаження).

4. Терехов А.П., Хандрос М.Я. Математическое моделирование динамических режимов машинно-тракторных агрегатов. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. - 1969. - № 5. - с. 45 - 49. (Розроблена математична модель двигуна та стаціонарних динамічних навантажень агрегату).

5. Хандрос М.Я. Дослідження динаміки машинно-тракторного агрегату методом спектрального аналізу // Застосування математичних методів у дослідженнях складних процесів сільськогосподарського виробництва. - К.: Урожай, 1972. - с. 17 - 25.

6. Хандрос М.Я. Аналітичне дослідження впливу змінного зовнішнього навантаження на показники роботи агрегату // Механізація і електрифікація сільського господарства, № 29. - К.: Урожай‚ 1974. - Вип. 27. - с. 48 - 54.

7. Кудинов П.А., Хандрос М.Я. Планирование экспериментов в исследованиях мобильных сельскохозяйственных агрегатов // Научные труды УСХА / - К.: УСХА, 1975. - Вып. 87. - Т. II. - с. 11 - 16. (Визначено аналітичні залежності продуктивності та тягового к.к.д. трактора Т-150К від тягового опору та поступальної швидкості).

8. Хандрос М.Я. Выбор жесткости упругого сцепа сельскохозяйственных агрегатов // Механизация и електрификация сельского хозяйства, № 38. - К.: Урожай‚ 1977. - с. 83 - 87.

9. Инструкция: Обработка результатов многофакторных экспериментов и определение оптимальных значений факторов на ЭВМ ЕС-1020 / Хандрос М.Я., Козицкий И.М., Костина Т.Б., Жерновой И.П., Филиппова Р.Н. - К.: ВНИИЖИВМАШ, 1979. - с. 13. (Розроблена математична модель для визначення оптимальних значень факторів в експериментальних дослідженнях с.-г. машин і агрегатів).

10. Жерновой И.П., Хандрос М.Я. Алгоритм и программа оптимизации конструктивных параметров сельскохозяйственных машин // Исследование и конструирование машин и оборудования для животноводства. Труды НПО ВНИИЖИВМАШ, - К.: 1989. - Вып. 14. - с. 126 - 130. (Алгоритм оптимізації конструктивних параметрів сільськогосподарських машин).

11. Хандрос М.Я. Вплив демпфірування на показники дизеля при коливаннях навантаження // Материалы второго республиканского научно-технического семинара по улучшению показателей тепловых двигателей и ресурсозбережению. - Мелитополь: ТГТА, 1996. - с. 21 - 22.

12. Хандрос М.Я. К вопросу статистического прогнозирования энергетических характеристик сельскохозяйственных агрегатов // Математические методы прогнозирования сельскохозяйственного производства. - К.: УКРНИИНТИ, 1970. Вып. 3. - с. 84 - 87.

13. Хандрос М.Я. Метод моделирования мобильных сельскохозяйственных агрегатов на ЭЦВМ // Тезисы докладов республиканской научно-технической конференции “Технический прогресс и перспективы развития комплексной механизации сельского хозяйства”. - К.: УНИИМЕСХ, 1970. - с. 40.

14. Хандрос М.Я. Нелинейная динамическая модель движения мобильного с. х. агрегата // Всесоюзная научно-техническая конференция “Инженерные проблемы кибернетики в сельском хозяйстве”. - Л.: ЛСХИ, 1974. - с. 127.