Повышение энергетической эффективности машинно-тракторных агрегатов в сельском хозяйстве

• Автор: Иншаков, Александр Павлович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 466 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА II ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ внешних воздействий на машиннотракторный агрегат

1.2 Причины ухудшения реализуемости потенциальных характеристик двигателей МТА

1.3 Прогноз взаимосвязей параметров, определяющих энергетические качества МТА

1.4 Улучшение энергетических характеристик двигателей мобильных агрегатов в эксплуатации.

Выводы из главы

1.5 Цель и задачи исследования

2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ МАШИННОТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ
2.1 Системный подход к решению проблемы повышения энергетической эффективности машиннотракторных агрегатов
2.2 Определение оптимального закона управления топливоподачей дизеля МТА при заданном качестве протекания рабочего процесса
2.3 Определение функциональных возможностей системы регулирования двигателя МТА при газотурбинном наддуве.
2.3.1 Модель расчета показателей дизеля на равновесных режимах.
2.3.2 Модель расчета показателей дизеля в переходных режимах.
2.3.3 Анализ влияния основных параметров системы регулирования на динамические характеристики дизеля при газотурбинном наддуве
2.4 Моделирование энергетических характеристик машиннотракторных агрегатов
2.5 Оптимальный синтез загрузочных режимов работы двигателя машиннотракторного агрегата
Выводы из главы
3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ МАШИННОТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ
3.1 Обоснование условий эффективной передачи мощности динамическими системами.
3.2 Определение энергетических качеств двигателя по мгновенными составляющим мощности
3.3 Разработка машинного алгоритма определения составляющих мощности двигателя по кривой разгона
3.4 Разработка машинного алгоритма определения составляющих мощности двигателя по измерению скручивания дополнительной податливости в механической цепи МТА
Выводы из главы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ И МАШИННОТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ
4.1 Программа исследования
4.2 Методы стендовых испытаний двигателей МТА
4.2.1 Статические испытания двигателей.
4.2.2 Динамические стендовые испытания двигателей
4.2.2.1 Структура информационного обеспечения испытаний.
4.2.2.2 Методика программной обработки информации с первичных преобразователей
4.2.2.3 Экспериментальные установки и методы измерения исследуемых параметров
4.3 Эксплуатационные испытания машиннотракторных агрегатов
4.3.1 Обоснование объектов исследования
4.3.2 Методика измерения и регистрации исследуемых параметров
4.4. Результаты исследования энергетических показателей дизеля с
наддувом при различных параметрах воздухоподачи
4.5 Результаты исследования формирования энергетических показателей тракторного двигателя СМД в условиях имитационных стендовых испытаний.
4.6 Результаты исследования закономерностей формирования показателей эксплуатационных качеств двигателя в составе МТА
4.7 Амплитудночастотные характеристики динамических процессов, протекающих при работе в элементах МТА
4.8 Результаты исследования закономерности изменения показателей, определяющих качество протекания рабочего процесса дизеля в эксплуатации
4.9 Осредненные характеристики динамических процессов формирования энергоэффективности МТА
4. Определение допускаемых по теплонапряженности загрузочных режимов работы тракторного дизеля с ГТН в эксплуатации
Выводы из главы
5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ II ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИННОТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ
5.1 Обоснование параметром и результаты испытаний пневматического ограничения подачи топлива
5.2 Однорежимновсережимное регулирование частоты вращения вала дизеля СМД трактора Т0К
5.3 Обоснование параметров основных функциональных элементов и результаты испытаний комплексной системы информации о режиме работы двигателя МТА
5.4 Приборное обеспечение средств контроля за расходованием топлива при функционировании машиннотракторного агрегата
5.5 Расчет техникоэкономической эффективности от применения разработанных средств повышения энергетических характеристик МТА
5.5.1 Общая методика расчета
5.5.2 Расчет экономической эффективности от корректирования топливоподачи по давлению наддува
5.5.3 Расчет экономической эффективности от модернизации регулятора дизеля СМД трактора Т0К
5.5.4 Расчет экономической эффективности от применения комплексной информационной системы контроля режимов работы двигателя и электронного расходомера топлива
5.6 Направления совершенствования методов и средств контроля энергопотребления при функционировании динамических систем машиннотракторных агрегатов
Выводы из главы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Согласно методов идентификации на вход динамических систем машиннотракторных агрегатов действуют стационарные, случайные процессы Х1, на выходе получают такого же характера процессы Уф. ХП и 8У0 спектральные плотности процессов на входе и выходе динамической системы 8ху взаимная спектральная плотность входного и выходного процессов АП амплитудночастотная характеристика системы. АП может быть получено из выражения 1. Статистические методы построения математических моделей рабочих процессов машин и агрегатов позволяют исследователям повысить степень идентичности при прогнозировании энергетических показателей МТА и управления ими в эксплуатационных условиях. А.П. Савельев и его ученики в своих работах , 9 значительно расширили возможности вероятностностатистических оценок на уровне диагностирования функциональных показателей тракторных дизелей. ПУП8х0,
1. К2П8уПП8,0. Приняв за основу установленные заводамиизготовителями допуски на указанные параметры при коэффициенте вариации момента, равном нулю, ученые получили данные о возможности расширения допусков с увеличением динамичности входного воздействия. Усовершенствованная ими методика получения диагностической информации о фактическом состоянии двигателя в эксплуатации еще более остро обозначило проблему необходимости повышения энергоэффективности машиннотракторных агрегатов в процессе технологического функционирования. Особое значение при исследовании динамических процессов приобретают вопросы, связанные с методами прогнозирования и оценки потребления энергии динамическими системами МТА ,, , . Исследуя передачу мощности механическими системами при неравномерном движении, В. Д. Шеповалов выделил два вида мощности активную, расходуемую на совершение полезной работы и неиспользуемую пассивную, которая теряется внутри механической системы 9, 0. М,Псозф. ЫиЛм,Ососо1ф, 1. Ю.А. Вантюсовым , . Ученый показывает, что в динамических системах мобильных сельскохозяйственных агрегатов физические Р составляющие мощности Миф изменяются как векторные величины. Миф между ними может иметь место фазовый сдвиг, определяемый соотношением активной и инерционной составляющих момента в механической цепи. Ы Мо. I момент инерции механической системы. Первый член выражения 1. В выражении 1. Ир. Для получения осредненных энергетических оценок за период времени Т ученый предлагает воспользоваться понятием нормы функции 3. Ы2 1. Н . Л 1. Нр НР . Таким образом, применяемые сегодня методики прогнозирования взаимосвязей показателей МТА чаще основаны на использовании зависимостей, описывающих характер формирования энергетических качеств МТА в условиях приближенных к стационарным, либо по данным трудоемких тяговодинамических испытаний. Получаемые при этом результаты не могут быть использованы для определения резервов повышения энергоэффективности мобильных машин, находящихся в эксплуатации. Используемые в практике исследований модели оценки динамического состояния машинных агрегатов по передаточным функциям 1, ,0 в большинстве своем являются приближенными и в некоторых случаях не дают достаточных оснований для прогнозирования выходных процессов и управления ими в рядовой эксплуатации. Вместе с тем повышение интенсификации мобильных процессов сельскохозяйственного производства, неразрывно связанного с увеличением мощности энергетических средств, повышением рабочих скоростей, а следовательно и ростом механических и тепловых нагрузок на элементы МТА существенным образом меняют представление о эффективности протекающих в МТА энергетических процессов. С появлением новых условий тепловых нагрузок требуется более глубокое их изучение в процессе технологического функционирования МТА. Улучшение энергетических характеристик двигателей мобильных агрегатов в эксплуатации Современные методы и средства повышения эффективности использования машиннотракторных агрегатов можно представить в виде классификационной таблицы рис. Как видно из рис. МТА остается дальнейшее совершенствование регулирования скоростного режима и загрузки двигателя, систем контроля режимов работы машиннотракторного агрегата. Рис.