Повышение эффективности технологических процессов на основе улучшения тягово-сцепных свойств колесных тракторов при колебательной тяговой нагрузке

• Автор: Тургиев, Алан Каурбекович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 86 с. : ил.; 20х15 см

1. Общая характеристика работы
Актуальность проблемы. Важнейшим резервом повышения эффективности сельскохозяйственной техники является дальнейшее совершенствование энергетических средств, в том числе наиболее массовых тракторов класса 1,4, которые- в агрегате с прицепными и навесными рабочими машинами и орудиями должны способствовать высококачественному выполнению технологических процессов и технологий при минимально - возможных энергетических и трудовых затратах.
Необходимо отметить, что имеющиеся в производстве колесные тракторы класса 1,4, широко применяются на выполнении не только операций по возделыванию пропашных культур, но и операций основной и предпосевной обработки почвы, посева, транспортных и погрузочно-разгрузочных работах.
Особенно возросла роль этого трактора в фермерских хозяйствах, где он применяется буквально на всех работах хозяйства.
Однако анализ имеющихся в производстве тракторов класса 1,4 показал, что качественные показатели работ этого трактора отстают от уровня аналогичных зарубежных моделей. Характерными отрицательными моментами этих тракторов являются нарушение требований по ограничению воздействия движителей на почву, повышенными затратами на буксование и перекатывание, увеличенным расходом топлива и в связи с этим более низкой эффективностью работы МТА в целом, особенно на выполнении энергоемких операций обработки почвы, ухода за пропашными культурами. Многочисленные исследования показали, что в связи с переуплотнением почвы движителями тракторов наблюдается недобор урожая по зерновым 13 -15 млн. т., по сахарной свекле - 2 млн. т., по кукурузе - 1 млн. т., по подсолнечнику -0,5 млн. т.
Из-за повышенного буксования, потерь на самоперекаты-вание увеличивается расход топлива, снижается тяговый КПД трактора и наблюдается разрушение структуры почвы в месте контакта колес с верхним плодородным почвенным горизонтом.
--'-'4* В связи со сказанным проблема повышения эффективности офоты энергосредств класса 1,4 при работе с неустановив-;геися колебательной нагрузкой на выполнение с.-х. операций, с минимально возможными энергетическими затратами, Лособствующих сохранению плодородия почвы, росту урожая »их. культур является актуальной и своевременной.
| Цель работы. Целью работы является, решение проблемы повьше-эффективности колесных тракторов класса 1,4 при неусгановив-хся (колебательных) нагрузках и изучение влияния колебательной зговой нагрузки на его к.п.д. и разработка рекомендаций по сни-лйнию отрицательных воздействий, влияющих на буксование и само-перекатывание трактора, представляющих собой основные составляю-

щие тягового коэффициента полезного действия. Расширение сферы применения колесных тракторов на выполнение принципиально новых технологий возделывания с.х. культур с ограниченным применением средств химизации.
Объекты исследований. Тракторные агрегаты для выполнения с.-х. работ,, черноземные почвы тяжелого механического состава, характерные для зоны Северного Кавказа, и тяжелые суглинки Нечерноземной зоны России.
Методы исследований. В работе использованы аналитические и экспериментальные метода/ в основу которых положен системный подход, в том числе:
а) теоретические исследования:
- взаимодействия ведущего колеса трактора с почвой при разном характере нагрузки на крюке;
- моделирования тяговой нагрузки трактора;
- влияния скорости и колебательного характера воздействия силы на сопротивление почвы деформации;
- влияния скорости движения на колебательный характер тяговой нагрузки трактора;
- влияния неустановившейся (колебательной) нагрузки на буксование ведущих колес и силу сопротивления качению трактора;
б) экспериментальные исследования пропашных тракторных агрегатов с целью:
- выявления влияния неустановившейся тяговой нагрузки на составляющие тягового к.п.д.;
- определения влияния работы колесного трактора класса 1,4 с моделирующим устройством с заданными частотами и амплитудами колебаний на величину и характер изменения коэффициента буксования и качения трактора.
Научная новизна. Научная новизна состоит:
- механико-математическое обоснование процесса сдвига почвы при воздействии на нее переменной колебательной нагрузки, что позволило разработать принципы снижения потерь на' буксование и перекатывание трактора;
- метод моделирования тягового сопротивления на крюке трактора;
- математическое описание составляющих тягового КПД трактора при неустановившихся (колебательных) нагрузках;
- новизна конструктивного решения по созданию гасителя колебаний тяговой нагрузки;
- новизна конструктивного решения по созданию гасителя, колебаний тяговой нагрузки подтверждена патентом на изобретение.
Практическая ценность и -реализация результатов исследования. Практическую ценность имеют:
- описание физической сущности явлений, происходящих в месте контакта ведущего колеса с почвой, позволившее вскрыть причину снижения величины тягового КПД трактора и разработать прицепное демпфирующее устройство для снижения передачи колебаний на-

МаД - * М.аа
-Ъ+2КхХ+Ъ£1 + %2~ ~2КхНЛ-2с\
Ь2 1 ж-* -
(56)
М,а%а7 -1г - Мх<£ +/, *
-2 1 + ~р. 22 + 2ВД ~ /2Л — 22 2 + 2С22 <57>
А4(%),+4+ждз++а(-А)-4дД=24+2сЛ-.
К
иа<ас.№%+&ъ-лх=Ьр1+р1-, (53)
р£1 + Рг%г + А-з + А4 = 0; (60)
где: М1,Мг _ массы трактора и культиватора;
11,1г ~ моменты инерции трактора и культиватора,
учитываемые в колебательной системе трактора;
с;,сг,с3 - жесткость деформации упругих элементов опор
трактора и культиватора;
К1гК2гК3 ~ коэффициент затухания колебаний трактора и
культиватора;
21,2г, ~ обобщенные координаты;
Зг“>
РггР2, - коэффициенты при обобщенных координатах
рз,рч управления связи, зависящие от схемы четы-
рехзвенного механизма навески трактора, продольной базы трактора и расположения опорного колеса культиватора;
Ь1,Ь2гЬ3 ~ воздействия от неровностей поверхности;
РХ/,Р2 ~ горизонтальная и вертикальная составляющие
тягового сопротивления культиватора.
Анализ дифференциальных уравнений (56-60) показывает, что основными входными воздействиями, определяющими поведение трактора при движении, являются неравномерность тягового сопротивления, создаваемого с.-х. машиной (Рх,Р2) и неравномерности рельефа поля {Ь1гЬ2гЬ3) . Как известно существенной особенностью этих воздействий является то, что они по своей природе являются случайными в вероятностностатическом смысле и представляют собой случайные функции времени (пути). Причем, исследования показали, что тяговое сопротивление с.-х. машин и неровности полей в большинстве случаев могут рассматриваться как стационарные случайные функции, обладающие свойством эргодичности. Их основные характеристики при достаточно большом интервале времени наблюдения могут бьггь записаны в виде:

(61)