Вплив ланкової структури гусеничного обводу трактора на навантаження трансмісії і тиск на ґрунт - Автореферат

Задоволення вимог надійності, довговічності, умов праці, впливу на ґрунт при створенні нових і удосконаленні наявних конструкцій гусеничних рушіїв визначило актуальність виниклих задач, якими є: зниження рівня навантажень вузлів і агрегатів, поліпшення техніко-експлуатаційних показників на основі дослідження динаміки взаємодії трансмісії, кістяка і гусеничного обводу. Для досягнення поставленої мети були вирішені наступні задачі: розроблена математична модель гусеничного рушія сільськогосподарського трактора, що враховує ланкову структуру гусеничного обводу, і дозволяє визначити раціональне конструктивне виконання гусеничного рушія; Вперше створена фізична модель сільськогосподарського гусеничного трактора з плугом, яка включає двигун, трансмісію, ведуче колесо, гусеничний рушій, враховує ланкову структуру гусеничного ланцюга з відкритим шарніром, деформацію опорної поверхні і дозволяє визначити раціональне конструктивне виконання гусеничного рушія. Практичне значення одержаних результатів: складена і програмно реалізована комплексна математична модель, складовими частинами якої є двигун, трансмісія, ведуче колесо, гусеничний рушій, опорна поверхня, сільськогосподарське знаряддя; модель враховує ланкову структуру гусеничного ланцюга, фактори зовнішнього середовища і дозволяє одержати техніко-експлуатаційні показники роботи тракторних агрегатів на базі гусеничних тракторів з різними гусеничними рушіями; розроблена математична модель, складовими частинами якої є двигун, трансмісія, ведуче колесо, гусеничний рушій, опорна поверхня, яка враховує конструкцію ланцюга з відкритими металевими шарнірами і агрегатування гусеничного трактора навісними і напівнавісними плугами [4...6];Існуючі конструкції гусеничних рушіїв сільськогосподарських тракторів із застосуванням гусеничних ланцюгів з відкритими металевими шарнірами піддаються динамічним впливам, викликаним недосконалістю кінематики механізму ведучої ділянки гусеничного ланцюга і рушія в цілому. У дисертації наведені теоретичне узагальнення і розвязання наукової задачі, повязаної з визначенням навантажень, що діють на вузли й агрегати гусеничного трактора з урахуванням ланкової структури гусеничного ланцюга при роботі в сталому режимі в агрегаті з навісним чи напівнавісним плугом. Запропонована математична модель гусеничного рушія і трансмісії дозволяє досліджувати процеси формування динамічних навантажень на гусеничний трактор залежно від конструктивних і компонувальних параметрів гусеничного рушія при різних режимах руху й агрегатуванні, з урахуванням масово-інерційних, жорсткісних, дисипативних характеристик трансмісії і ланкового гусеничного обводу, податливості і фізико-механічних властивостей ґрунту. При оцінці техніко-експлуатаційних характеристик роботи гусеничних рушіїв критеріями оцінки і порівняння прийняті значення середньоквадратичних відхилень si й інтегральні характеристики Іі моментів у трансмісії, коефіцієнт нерівномірності роботи ведучої ділянки гусеничного ланцюга ?, утрати потужності на тертя в шарнірах, максимальний тиск рушія на ґрунт qmax, показники ущільнювального впливу на ґрунт U і нерівномірності розподілу питомих тисків x. У випадку навісного способу агрегатування спостерігається позитивний ефект за параметром ущільнювального впливу на ґрунт U, який на 5-15 КН/м нижче в діапазоні основних тягових навантажень в порівнянні з напівнавісним агрегатуванням, при цьому коефіцієнт нерівномірності розподілу питомих тисків залишається на однаковому рівні.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

1. Існуючі конструкції гусеничних рушіїв сільськогосподарських тракторів із застосуванням гусеничних ланцюгів з відкритими металевими шарнірами піддаються динамічним впливам, викликаним недосконалістю кінематики механізму ведучої ділянки гусеничного ланцюга і рушія в цілому. У науковій літературі недостатньо відображені питання впливу ланкового гусеничного обводу на динамічні навантаження елементів і систем гусеничного трактора, а також його техніко-експлуатаційні показники.

2. У дисертації наведені теоретичне узагальнення і розвязання наукової задачі, повязаної з визначенням навантажень, що діють на вузли й агрегати гусеничного трактора з урахуванням ланкової структури гусеничного ланцюга при роботі в сталому режимі в агрегаті з навісним чи напівнавісним плугом. Запропонована математична модель гусеничного рушія і трансмісії дозволяє досліджувати процеси формування динамічних навантажень на гусеничний трактор залежно від конструктивних і компонувальних параметрів гусеничного рушія при різних режимах руху й агрегатуванні, з урахуванням масово-інерційних, жорсткісних, дисипативних характеристик трансмісії і ланкового гусеничного обводу, податливості і фізико-механічних властивостей ґрунту.

3. При оцінці техніко-експлуатаційних характеристик роботи гусеничних рушіїв критеріями оцінки і порівняння прийняті значення середньоквадратичних відхилень si й інтегральні характеристики Іі моментів у трансмісії, коефіцієнт нерівномірності роботи ведучої ділянки гусеничного ланцюга ?, утрати потужності на тертя в шарнірах, максимальний тиск рушія на ґрунт qmax, показники ущільнювального впливу на ґрунт U і нерівномірності розподілу питомих тисків x.

4. Агрегатування гусеничного трактора в значній мірі позначається на показниках його роботи. У випадку навісного способу агрегатування спостерігається позитивний ефект за параметром ущільнювального впливу на ґрунт U, який на 5-15 КН/м нижче в діапазоні основних тягових навантажень в порівнянні з напівнавісним агрегатуванням, при цьому коефіцієнт нерівномірності розподілу питомих тисків залишається на однаковому рівні. Однак разом з цим зростає динамічне навантаження трансмісії по середньоквадратичних відхиленнях моментів на 10-20% залежно від включеної передачі.

5. Проведений порівняльний числовий експеримент трьох варіантів виконання гусеничного рушія трактора Т-150-08, включаючи серійний, показав перевагу гусеничного рушія з переміщеної вперед на 50 мм задньою кареткою. За всіма критеріями оцінки цей рушій перевершує порівнювані конструкції. Його показник U при оранці навісним і напівнавісним плугом відповідно на 5-6 КН/м (3,6-4,3 %) і 2-4 КН/м (1,3-2,3%) нижче, ніж у серійного. Ступінь нерівномірності розподілу тисків x також менше на 0,8-6,7% і 2-3%. Значення критерію si знижується на величину до 20% для навісного плуга і до 14% - для напівнавісного. При цьому досягається зниження втрат потужності в шарнірах в середньому на 200 Вт на один рушій.

6. Встановлено, що циклічний характер руху трактора обумовлений процесом переходу заднього опорного котка через шарнір гусеничного ланцюга і проявляється у кінематичній невідповідності переміщення кістяка обертанню ведучого колеса. Викликаний цим процесом вільний коловий хід ведучого колеса, що відповідає показнику ?, складає 2,0-2,3 мм за 0,018-0,022 с для серійного трактора і 1,7-2,1 мм для рушія з переміщеної на 50 мм уперед задньою кареткою. Зменшення показника ? сприяє зниженню рівня динамічного впливу ведучої ділянки ланцюга на трансмісію.

7. Динамічне збурювання коливань у системах трактора спричинене недосконалістю кінематики ведучої ділянки гусеничного ланцюга і залежить від взаємного розташування елементів рушія, що оформляють гусеничний обвід. Проведений аналіз показав, що вибором раціональних компонувальних параметрів гусеничного рушія можна знизити рівень динамічного впливу на вузли й агрегати трансмісії на величину до 14-20% залежно від режиму руху, включеної передачі й агрегатування.

8. Проведені за розробленими методиками експериментальні дослідження в лабораторних і польових умовах показали адекватність математичної моделі реальній динамічній системі і задовільний збіг розрахункових і експериментальних результатів (в середньому розбіжність складає 8%).

9. На підставі результатів виконаної роботи дослідний рушій трактора Т-150-08 був рекомендований для впровадження у виробництво, а виготовлювач - Харківський тракторний завод санкціонував його застосування. Теоретичні розробки й експериментальні дані досліджень використовуються у відділі головного конструктора ВАТ "ХТЗ ім. С. Орджонікідзе" при розробці нових перспективних гусеничних рушіїв.

1. Ребров А.Ю., Великодный В.М., Сергиенко Н.Е., Рулев В.Н., Митропан Д.М. К вопросу о влиянии ведущего участка гусеничной цепи на виброактивность остова трактора // Вісник НТУ ”ХПІ”. Збірка наукових праць. Тематичний випуск: Технології в машинобудуванні. - Харків: НТУ "ХПІ". - 2001. - №7. - С. 167-170. Автором наведені деякі результати натурних дослідів роботи гусеничного трактора в агрегаті з навісним плугом.

2. Ребров А.Ю. Кинематика ведущего участка гусеничной цепи // Вісник НТУ ”ХПІ”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Автомобіле- і тракторобудування. - Харків: НТУ "ХПІ". - 2002. - №10. - Т. 1. - С. 34-40.

3. Ребров А.Ю. К вопросу о моделировании звенчатости гусеничной цепи // Вісник НТУ ”ХПІ”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Автомобіле- та тракторобудування. - Харків: НТУ "ХПІ". - 2003. - №4. - С. 62-66.

4. Ребров А.Ю. Моделирование взаимодействия траков гусеничной цепи с элементами гусеничного движителя // Вісник НТУ ”ХПІ”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Автомобіле- та тракторобудування. - Харків: НТУ "ХПІ". - 2004. - №2. - С. 31-39.

5. Ребров А.Ю., Сергиенко Н.Е., Сергиенко Д.Е., Рулев В.Н. Взаимодействие траков гусеничной цепи с деформируемой опорной поверхностью // Вісник НТУ ”ХПІ”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Автомобіле- та тракторобудування.- Харків: НТУ "ХПІ". - 2004. - №16. - С. 137-142. Автором запропонована математична модель взаємодії ланки ланцюга з деформованою опорною поверхнею, яка враховує ступінь відновлення ґрунту і його повторну деформацію.

6. Ребров А.Ю. Динамическое воздействие гусеничного обвода на остов трактора с учетом звенчатой структуры цепи // Вісник НТУ ”ХПІ”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Автомобіле- і тракторобудування. - Харків: НТУ "ХПІ". - 2004. - №24. - С. 89-92.

7. Ребров А.Ю., Великодный В.М., Сергиенко Н.Е. Формирование неравномерности работы ведущего участка гусеничной цепи // Вісник НТУ ”ХПІ”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Автомобіле- і тракторобудування. - Харків: НТУ "ХПІ". - 2005. - №10. - С. 33-40. Автором проаналізовані причини формування нерівномірності роботи ведучої ділянки гусеничного ланцюга.

8. Ребров А.Ю. Показатели воздействия ходовых систем гусеничных тракторов семейства Т-150 на почву // Автомобильный транспорт. Сборник научных трудов. - Харьков: ХНАДУ. - 2005. - Вып. 16. - С. 224-227.