Повышение эффективности функционирования энергетической части мобильного сельскохозяйственного агрегата путем оптимизации параметров механического регулятора и характеристик нагрузки

• Автор: Деев, Вячеслав Юрьевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 159 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Энергетические и технико-экономические показатели мобильных агрегатов в условиях воздействия переменной нагрузки

1.2. Влияние амплитуды колебаний нагрузки на мощность дизеля

1.3. Пути стабилизации частоты вращения двигателя

1.4. Методы моделирования динамических систем

1.5. Метод электромеханических аналогий

1.6. Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. ВЗАИМОСВЯЗЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МОБИЛЬНОГО АГРЕГАТА С ПАРАМЕТРАМИ РЕГУЛЯТОРА И НАГРУЗКИ
2.1. Зависимость мощности дизельного двигателя от амплитуды колебаний переменной нагрузки
2.2. Детерминированная модель МТУ трактора с учётом параметров регулятора
2.3. Методика расчёта статических характеристик регулятора дизельного двигателя
2.4. Влияние частоты переменной нагрузки на энергетические показатели дизеля
2.5. Оптимизация энергетических показателей мобильного агрегата
2.6. Выводы по главе
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований
3.2. Оборудование и измерительная аппаратура
3.2.1. Технические данные стенда
3.2.2. Технические данные исследуемого дизеля
3.3. Методика экспериментальных исследований
3.3.1. Планирование эксперимента
3.3.2. Экспериментальная установка и измерительная аппаратура, используемая при исследовании энергетических показателей дизеля в условиях воздействия переменной нагрузки
3.3.3. Оценка погрешности измерений
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Экспериментальное определение статических характеристик регулятора и расчёт энергетических показателей
4.2. Результаты экспериментов
4.3. Анализ экспериментальных данных
4.4. Выводы по главе
ГЛАВА 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Расчёт экономического эффекта от повышения производительности и экономии топлива при эксплуатации мобильного агрегата с трактором Т-10.
5.2. Расчёт экономического эффекта от сокращения затрат на подготовку техники к работе
5.3. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Характерной особенностью и важнейшей тенденцией развития современного сельскохозяйственного производства является необходимость повышения уровня его технической оснащённости, широкого и быстрого внедрения достижений науки, техники, передового опыта. По мере насыщения сельского хозяйства техникой и другими средствами производства всё большую актуальность приобретают вопросы рационального использования накопленного потенциала, увеличение отдачи от вложения в него средств. Задача экономии нефтепродуктов обуславливает постановку на повестку дня вопросов разработки и создания энергосберегающей техники.
С учётом эксплуатационно-технических свойств энергонасыщенных тракторов и их конструктивных особенностей важно дать оценку влияния вероятностной нагрузки на энергетические, динамические, тяговые и топливноэкономические показатели транспортных и сельскохозяйственных машин. Вероятностно-статистический характер внешних воздействий - существенная особенность функционирования тракторов при выполнении технологических операций - обусловлен многочисленными и разнообразными, изменяющимися непрерывно во времени факторами: неровности поверхности поля, изменение физико-механических свойств почвы и условий внешней среды, нестабильность технологического процесса, колебания скоростного и нагрузочного режимов агрегатируемых машин и т.д.
В эксплуатационных условиях под влиянием вероятностного изменения внешней нагрузки характеристики двигателей внутреннего сгорания (ДВС) отклоняются от зависимостей, полученных при статических нагрузках. Значение этого отклонения зависит от величины нагрузки, амплитуды ее колебаний: чем больше амплитуда колебаний нагрузки, тем хуже энергетические свойства (эффективная мощность, крутящий момент на валу) и топливная экономичность двигателя.
Для того, чтобы определить способы улучшения эксплуатационных свойств тракторов при вероятностной нагрузке, а также привести составы агре-

ГЛАВА 2. ВЗАИМОСВЯЗЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МОБИЛЬНОГО АГРЕГАТА С ПАРАМЕТРАМИ РЕГУЛЯТОРА И НАГРУЗКИ
2.1. Зависимость мощности дизельного двигателя от амплитуды колебаний переменной нагрузки
Проведённые расчёты по формуле (1.10) показывают взаимосвязь энергетических показателей дизеля с амплитудой переменной нагрузки. Расчёты проводились для дизеля Д-180, оборудованного тремя пружинами регулятора различной жёсткости: 2800, 3240 и 3630 Н/м и тремя грузиками различной массы: 200, 220 и 240 г. Было задано три амплитуды колебаний скорости вращения дизеля: 60, 80 и 100 об/мин. Результаты расчётов приведены в табл. 2.1. Зависимость мощности дизеля от амплитуды показана на рис. 2.3. Здесь линия 1 получена при массе грузиков 220 г и жёсткости пружины 3240 Н/м (стандартный вариант), линия 2 - 200 г и 2800 Н/м, линия 3 - 240 г и 3630 Н/м.
Таблица 2.
Зависимость мощности дизеля от амплитуды колебаний скорости вращения
Жёсткость пружины, Н/м / масса грузиков, г
2800 200 2800 220 2800 240 3240 200 3240 220 3240 240 3630 200 3630 220 3630
А, об/мин Мощность дизеля, кВт
60 124 113 96 128 123 110 125 124
80 118 109 88 125 119 104 122 120
100 113 104 80 121 115 99 118 116
На основе полученного массива данных был проведён регрессионный анализ и получена зависимость мощности от параметров регулятора (жёсткости пружины и массы грузиков) и амплитуды колебаний скорости вращения дизеля Ие = ДА, с, ш). По данной зависимости были построены графики, показывающие влияние амплитуды на мощность дизеля при различных параметрах регулятора (рис. 2.1). Видно, что с увеличением амплитуды мощность снижается.