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

В умовах сільськогосподарського виробництва рух агрегатів характеризується коливаннями зовнішнього навантаження, їх поступальної швидкості та кутової швидкості двигуна, які викликаються нерівностями поверхні поля, змінними фізико-механічними властивостями ґрунту і рослин та нестабільністю інших факторів. 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. Розроблено новий варіант методу еквівалентної лінеарізації дифференційних рівнянь руху, який враховує несиметричний, нелінійний характер статичної швидкісної характеристики агрегату при роботі дизеля на регуляторі та негармонічний і негаусовий характер коливань кутової швидкості останнього на сільськогосподарських операціях. 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). Усталеним динамічним режимом роботи агрегату вважається такий, коли зовнішнє навантаження, кутова швидкість двигуна та інші показники є стаціонарними функціями часу, тобто за певний період роботи мають сталі середнє значення та дисперсію.Підтверджено, що в експлуатаційних умовах втрати ефективної потужності дизеля порівняно із відповідним статичним режимом складають 10... 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.

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. енергетичний продуктивність сільськогосподарський агрегат

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 зовнішного навантаження на показники роботи агрегату //Механізація і електрифікація сільского 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.

Размещено на .ru