Підвищення ефективності роботи гусеничного рушія сільськогосподарських тракторів - Автореферат

При цьому основна частина втрат (50...70 %) припадає на тертя в самому рушії, з яких 30…50 % складають втрати на тертя в шарнірах гусениць. Крім того, для розрахунку втрат потужності в шарнірах гусениць використовувались значення коефіцієнта тертя, які були отримані на пристроях, що не достатньо адекватно відтворювали реальні умови роботи шарніра в гусеничному обводі трактора. Розробці методики, теорії методики й устаткування, здатних відтворити реальні умови гусеничного шарніра на всіх режимах його роботи, а також визначенню моменту і коефіцієнта тертя залежно від контактного тиску та розробці практичних рекомендацій щодо зниження втрат потужності на тертя в гусеничному обводі трактора під час його експлуатації присвячена дисертаційна робота. Розробка методики та модернізація універсального стенду для експериментального визначення моменту тертя в однопровушинних і багатопровушинних шарнірах гусениць, що дозволить найбільш повно відтворити навантажувально-швидкісні режими роботи, які відповідали б реальним умовам роботи шарніра в гусеничному обводі трактора. Розроблено методику дослідження гусеничних шарнірів та оцінки характеру змінювання моменту і коефіцієнта тертя в системі трак-палець-трак з урахуванням реальних умов роботи шарніра гусеничного рушія, а також теорію методики, яка дозволяє при дослідженні виключати інерційну складову і знаходити перехідні коефіцієнти між швидкісними режимами стенда і трактора для визначення момента тертя в простих і багатопровушинних шарнірах гусениць при відтворенні навантажувально-швидкісних режимів, близьких до реальних.Аналіз втрат потужності і ККД гусеничного рушія показав, що найбільшу частину складають втрати на тертя у рушієві, на долю яких припадає від 41 % на мякому ґрунті до 74 % на стерні. Виконано оглядовий аналіз процесу зовнішнього тертя і тертя в шарнірах гусениць, що надало можливість визначитись в принципових залежностях коефіцієнта тертя від різних факторів. У шарнірних зєднаннях визначено функції коефіцієнта тертя на основі експериментальної залежності моменту тертя , що дозволило досліджувати вплив геометричних параметрів і навантажувальних режимів на момент тертя в простих однопровушинних і багатопровушинних шарнірах. Звідки момент тертя буде дорівнювати: (3) де - половина кута зони контакту пари тертя. Із рівняння (8) і (10) видно, що величина при залежить тільки від сил, що розтягують шарнір і його радіуса, а коефіцієнт нерівномірності є величиною постійною, яка дорівнює 1,46.Це може бути досягнуто шляхом оптимізації конструктивних параметрів системи трак-палець-трак (радіуса пальця, зазору між втулкою і пальцем, довжиною втулки і пальця, матеріалу виготовлення втулки і пальця) з метою зменшення моменту тертя у парі тертя. Визначено взаємозвязок моменту тертя і сил, що розтягують шарнір з урахуванням характеру розподілу контактних тисків у парі тертя і коефіцієнта тертя від контактних тисків . Отримані теоретичні залежності звязку коефіцієнта тертя і величиною контактних навантажень, що дозволяють досліджувати вплив геометричних параметрів шарніра на зміну моменту тертя в ньому, та оптимізувати конструктивні параметри з метою зниження втрат на тертя в металевих шарнірах. Отримано залежність для визначення моменту тертя в шарнірах металевих гусениць, яка дозволила досліджувати вплив геометричних параметрів системи трак-палець-трак на енергетичні показники гусеничного рушія при різних навантаженнях. Запропоновано і проведено модернізацію універсального стенда, а також методику, яка дозволяє при замірюванні виключати інерційну складову і знаходити перехідні коефіцієнти між швидкісними режимами стенда і трактора, що в кінцевому результаті дозволяє визначити момент тертя в простих і багатопровушинних шарнірах гусениць при відтворенні навантажувально-швидкісних режимів, близьких до реальних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Одним із способів підвищення ефективності роботи гусеничного рушія сільськогосподарського трактора є зменшення втрат потужності на тертя в металевих шарнірах і підвищення за рахунок цього тягового ККД трактора в експлуатаційних режимах. Це може бути досягнуто шляхом оптимізації конструктивних параметрів системи трак-палець-трак (радіуса пальця, зазору між втулкою і пальцем, довжиною втулки і пальця, матеріалу виготовлення втулки і пальця) з метою зменшення моменту тертя у парі тертя.

2. Визначено взаємозвязок моменту тертя і сил, що розтягують шарнір з урахуванням характеру розподілу контактних тисків у парі тертя і коефіцієнта тертя від контактних тисків .

3. Отримані теоретичні залежності звязку коефіцієнта тертя і величиною контактних навантажень, що дозволяють досліджувати вплив геометричних параметрів шарніра на зміну моменту тертя в ньому, та оптимізувати конструктивні параметри з метою зниження втрат на тертя в металевих шарнірах.

4. Отримано залежність для визначення моменту тертя в шарнірах металевих гусениць, яка дозволила досліджувати вплив геометричних параметрів системи трак-палець-трак на енергетичні показники гусеничного рушія при різних навантаженнях. Наприклад, при збільшенні кількості провушин з 7 до 11 при однакових умовах, зменшується момент тертя в шарнірах на 20-25 %. Максимальне значення різниці між теоретичною і експериментальною залежностями не перевищує 10 %.

5. Запропоновано і проведено модернізацію універсального стенда, а також методику, яка дозволяє при замірюванні виключати інерційну складову і знаходити перехідні коефіцієнти між швидкісними режимами стенда і трактора, що в кінцевому результаті дозволяє визначити момент тертя в простих і багатопровушинних шарнірах гусениць при відтворенні навантажувально-швидкісних режимів, близьких до реальних.

6. Виявлено границю “насичення” фактичної площі контакту, при ( =0,240, =9600 КН), внаслідок чого коефіцієнт тертя припиняє зростання, а у разі подальшого збільшення навантаження, навпаки - зменшується.

7. Встановлено, що для пар тертя, які виготовлені із одних матеріалів, момент тертя в загальному випадку залежить від величини і нерівномірності розподілу контактних навантажень. Пониження нерівномірності контактних навантажень досягається, за всіх рівних умов, шляхом збільшення кількості провушин, жорсткості при згинанні пальця і зменшення зазору в шарнірі.

8. Співставлення результатів досліджень запропонованих 7-провушинних шарнірів із 5-провушинними серійними і 11-провушинними із 7-провушинними серійними показали, що і в запропонованих варіантах нижчі в середньому на 15-35 % і 10-20 % відповідно.

9. Для гусениці з запропонованим 11-провушинним шарніром довжиною =390 мм, отримано номінальний діаметр пальця 15 мм, який забезпечує необхідну міцність шарнірного зєднання та знижує момент тертя в ньому.

10. Результати тягових випробувань трактора з запропонованим 11-провушинним та серійним 7-провушинним шарнірами в польових умовах показали, що умовний тяговий ККД трактора із запропонованим шарніром в порівнянні з серійним шарніром збільшився на 1,2…3 % в залежності від умов випробувань.

11. Результати досліджень прийнято до використання у Волинському інституті агропромислового виробництва УААН.

1. Колодійчук С.А. Вплив кількості провушин на надійність ланок гусениць трактора // Вісник Луцького державного технічного університету: Зб. наук. пр. - Вип.11 - Луцьк: Вид. відділ ЛДТУ. - 2002.- С. 199-201.

2. Колодійчук С.А. Визначення залежності коефіцієнту тертя від контактного тиску в шарнірах гусениць // Вісник Луцького державного технічного університету: Зб. наук. пр. - Вип.10 - Луцьк: Вид. відділ ЛДТУ. - 2002.- С. 135-138.

3. Колодійчук С.А., Колодійчук А.К. Метод визначення моменту тертя в шарнірах гусениць трактора в залежності від контактного тиску // Вісник Луцького державного технічного університету: Зб. наук. пр. - Вип.10 - Луцьк: Вид. відділ ЛДТУ. - 2002.- С. 138-141.

4. Колодійчук С.А. Метод розрахунку втрат потужності в шарнірах гусеничного обводу та тягового ККД трактора // Вісник Луцького державного технічного університету: Зб. наук. пр. - Вип.11 - Луцьк: Вид. відділ ЛДТУ. - 2003. - С. 54-59.

5. Пат. 71250 Україна, МКВ А01F25/08. Універсальний стенд для визначення коефіцієнта тертя в шарнірах гусениць / Колодійчук С.А. - №20031211399; Заявл. 11.12.2003; Опубл. 15.11.2004; Бюл. №11.

6. Хелемендик М.М., Колодійчук А.К., Колодійчук С.А. Аналітичне визначення ККД рушія гусеничного трактора // Вісник Таврійської державної агротехнічної академії: Зб. наук. пр. - Вип.14 - Мелітополь: Вид. відділ ТДАТА. - 2003. - С. 3-8.

7. Колодійчук С.А., Драган М.С., Колодійчук А.К. Теоретичне визначення залежності стріли провисання вільної вітки від натягу пружного гусеничного обводу трактора. // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля : Науковий журнал № 7 - Частина 1. - Луганськ: - 2004. - С.126-129.

8. Колодійчук С.А., Матейчик В.П., Драган М.С., Колодійчук А.К. Визначення втрат на тертя в гумово-металевих шарнірах гусениць трактора // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля : Науковий журнал № 7(101) - Частина 1. - Луганськ: - 2006. - С.49-52.

9. Марчук М.М., Колодійчук А.К., Драган М.С., Колодійчук С.А. Метод визначення залежності коефіцієнта і момента тертя від контактного тиску вшарнірах гусениць // Матер. 13-ї Міжнар. наук.-техн. конф. “Машинобудування і техносфера” 13-18 вересня 2006р., м. Донецьк.- С. 34 - 38.

10. Матейчик В.П., Колодійчук С.А. Теоретичне визначення показників тертя в шарнірах гусениць тракторів // Науково-виробничий, фаховий журнал Полтавської державної агротехнічної академії: Зб. наук. пр. - Вип.4 - Полтава: Вид. відділ ПДАА. - 2006. - С. 72-75.