Методологическое обоснование выбора конструкции устройств рационального перераспределения сцепного веса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методологическое обоснование выбора конструкции устройств рационального перераспределения сцепного веса

Развитие внутренних возможностей регионов по достижению максимальной валовой промышленной и продовольственной отдачи является основной задачей для достижения продовольственной безопасности Российской Федерации.

Наиболее перспективным сельскохозяйственным и промышленным регионом в Дальневосточном федеральном округе является Амурская область, сельскохозяйственный потенциал которой занимает ведущее место среди регионов ДФО и составляет 38% сельхозугодий и 59% всех пахотных земель. Наличие же высокого количества энергетических мощностей, используемых месторождений полезных ископаемых, а также освоение открытых перспективных залежей недр могут дать мощный толчок к успешному развитию как сельского хозяйства, так и промышленности на её территории.

Однако вследствие создавшейся в государстве в данный период внутренней финансовой, политической и налоговой нестабильности, падения фондовых индексов, введения рядом государств антироссийских санкций на продажу продукции и внешнее финансирование невозможно устойчивое кардинальное обновление машинно-тракторного парка как одной из составляющих повышения производительности труда и валового продукта.

Соответственно, возникает необходимость поддержания в работоспособном состоянии имеющейся в наличии в сельскохозяйственных организациях колёсной тракторной техники при возможном увеличении её производительности и эффективности использования в составе «тракторно-транспортного агрегата (ТТА)» или «машинно-тракторного агрегата (МТА)» за счёт расширения функциональных возможностей применения путём повышения линейки мощностей используемого тягового класса. Особенно остро этот вопрос стоит в зонах рискованного земледелия на суглинистых агрофонах с низкой несущей способностью почв, превалирующих на территории Амурской области.

Проведённый анализ существующих конструкций колёсных тракторов, за исключением гидроувеличителей сцепного веса, подтверждает отсутствие встраиваемых в их ходовую часть устройств, направленных на рациональное перераспределение сцепного веса в зависимости от условий эксплуатации. Это ведёт к повышению тягово-сцепных свойств ТТА (МТА), агротехнических скоростей, снижению техногенных факторов прохода колёсных движителей, увеличивая их производительность и эффективность использования.

Следовательно, одним из способов решения этой важной и актуальной на современном этапе развития сельского хозяйства Амурской области задачи является внедрение в ходовую систему трактора и агрегатируемой машины (прицепа) новых конструкторских и научно-технических решений, способных расширить функциональные возможности применения за счёт расширения линейки мощностей используемого тягового класса, продлить срок их использования без снижения показателей и факторов надёжности в технологии возделывания сельскохозяйственных культур [1-5].

Процесс разработки вышеозначенных устройств требует комплексного методологического обоснования выбора применяемых конструкторских решений, способствующих проведению теоретического аргументирования, математического моделирования и успешного конструирования.

Учитывая большое количество известных и применяемых в современном машиностроении конструкционных материалов, методов и способов силового воздействия, используемых рабочих органов, предлагается методологическое обоснование выбора способов конструирования устройств для рационального перераспределения веса по следующим параметрам: функциональное применение в ходовой системе, тип силового воздействия и конструкция применяемого рабочего органа.

Методологический подход, обоснованный алгоритмом выбора оптимальной конструкции устройства для рационального перераспределения веса, представляет собой гибкую аналитическую схему, содержащую последовательность математических операций, анализа и выбора, позволяющую на основе первичных данных и выделенных критериев определить наиболее подходящую конструкцию конечного устройства.

Сводная характеристика устройств для рационального перераспределения веса

Алгоритм выбора конструкции устройства для рационального перераспределения сцепного веса

В нашем случае в качестве выделенных критериев предлагается использование следующих коэффициентов: увеличения сцепного веса (, недоиспользования мощности двигателя (), передачи силового нагружения (, эффективности использования ), эффективности устройства и общепринятых значений себестоимости единицы продукции и стоимости единицы продукции .

Работа с алгоритмом проводится следующим образом.

После проведённого анализа предлагаемых устройств для рационального перераспределения сцепного веса выбирается наиболее приемлемый вариант на основе использования коэффициента увеличения сцепного веса

ходовой трактор прицеп колесный

(1)

где: сцепной вес энергетического средства, передаваемый устройством для перераспределения сцепного веса, кг;

сцепной вес существующего (базового) энергетического средства, кг.

В случае, если , производится повторный отбор устройства для рационального перераспределения сцепного веса по функциональному признаку до выполнения обозначенного алгоритмом условия.

На следующем этапе происходит подбор типа силового воздействия, наиболее приемлемого в конструируемом устройстве.

Для этого предлагается использовать коэффициент недоиспользования эффективной мощности двигателя

= , (2)

где: мощность, затрачиваемая на силовое воздействие предлагаемого устройства, Вт;

эффективная мощность двигателя, Вт.

По преимущественному признаку выполнения условия, где , определяется тип силового воздействия для применения в устройстве.

Последующим этапом методологического отбора является выбор оптимальной конструкции рабочего органа для применения в схеме устройства для рационального перераспределения сцепного веса. В этом случае предлагается отдать предпочтение конструкции, обладающей наилучшим коэффициентом передачи силового воздействия:

(3)

где: силовое воздействие, воспринимаемое конструкцией рабочего органа, Н;

силовое воздействие, передаваемое конструкцией рабочего органа на устройство, Н.

При выборе конструкции, где

(4),

предлагается перейти к следующему этапу алгоритма.

Последующим этапом методологического отбора является заключительный выбор параметров полученного устройства для рационального перераспределения сцепного веса. В этом случае предлагается отдать предпочтение устройству с наименьшей себестоимостью, при выполнении условия:

 (5)

Следующим алгоритмическим этапом служит определение коэффициента увеличения тяговой мощности:

(6)

где: тяговая мощность базового энергетического средства, Вт;

тяговая мощность базового энергетического средства с установленным устройством для рационального перераспределения сцепного веса, Вт.

При условии, что

(7)

предпочтение отдаётся устройству, в котором принимает максимальное значение, что говорит об увеличении мощностных характеристик энергетического средства с установленным устройством.

Завершающим этапом является определение эффективности установленного устройства:

. (8)

где: стоимость энергетического средства с установленным устройством для рационального перераспределения веса, руб.;

стоимость базового энергетического средства, руб.

Апробация предлагаемого методологического обоснования и алгоритма выбора конструкции устройства для рационального перераспределения сцепного веса проводилась на примере подбора материалов, изготовления и установки перераспределяющего устройства в ходовую систему колёсного трактора класса 1,4 (рис. 6).

С целью выявления принципов воздействия установленного устройства на перераспределение сцепного веса в ходовой системе трактора были проведены теоретические и экспериментальные исследования в лаборатории тяговых испытаний и в реальных условиях эксплуатации.

В результате исследований установлено, что при работе устройства для перераспределения сцепного веса в зависимости от направления действия дополнительного усилия, создаваемого вспомогательным силовым гидроцилиндром, происходит перераспределение сцепного веса между мостами трактора. Так, при задвижении штока гидроцилиндра устройства происходит разгрузка ведущего заднего моста трактора с 21.4 кН до 20.1 кН, то есть снижение веса, приходящегося на задний ведущий мост, на 1,3 кН и увеличение веса, приходящегося на передний управляемый мост. Это, в конечном итоге, позволяет повысить поперечную устойчивость при транспортировании сельскохозяйственного безколёсного агрегата во время выполнения технологических разворотов и межполевых переездов.

Перераспределяющее устройство в ходовой системе колёсного трактора класса 1,4

При выдвижении штока силового гидроцилиндра устройства происходит обратное увеличение сцепного веса, приходящегося на задний ведущий мост, с 21.4 до 23.0 кН, что говорит о передаче 1,6 кН сцепного веса с переднего управляемого моста на задний ведущий мост трактора. Причём в сравнении с базовым энергетическим средством энергетического средства с установленным устройством увеличилась на 4 Кн, а - на 28%.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при работе устройства для перераспределения сцепного веса одновременно с разгрузкой одного из мостов происходит догрузка другого, что позволяет в конечном итоге не только повышать тягово-сцепные свойства энергетического средства, но и его продольную устойчивость при эксплуатации. Разница теоретических и экспериментальных исследований находится в пределах доверительного интервала, что говорит о достоверности проведённых исследований [1-5].

Проведённые исследования позволяют сделать вывод, что применение в ходовой системе колёсных тракторов устройств рационального перераспределения веса позволит увеличить их тягово-сцепные свойства, повысить рабочие скорости ТТА (МТА), снизить буксование и удельное давление движителей на грунт в работе, уменьшить техногенное воздействие ходовой системы на обрабатываемые почвы, расширить функциональные возможности применения и повысить линейку мощностей используемого тягового класса, а, следовательно, увеличить сроки работоспособности колёсного энергетического средства, его производительность и экономический эффект при эксплуатации.

Список использованных источников

ходовой трактор прицеп колесный

1. Кузнецов Е.Е. и др. Использование многоосных энергетических средств класса 1,4: монография // ДальГАУ. - Благовещенск. - 2013. - 153 с.

2. Кузнецов Е.Е., Кузнецова О.А. Дополнительные догружающие устройства в ходовой системе тракторов // Сельский механизатор. - 2015, №10. - С. 9-11.

3. Кузнецов Е.Е., Щитов С.В., Поликутина Е, С. Пути и методы оптимизации тягово-сцепных свойств энергетического средства // Техника и оборудование для села. - 2015, №8. - С. 26-27.

4. Спириданчук Н.В. Повышение эффективности использования колёсных тракторов класса 1,4 на транспортных работах // Дальневосточный аграрный вестник. Научно-практический журнал. - 2011, №1 (17). - С. 12-14.

5. Щитов С.В. Пути повышения агротехнической проходимости колёсных тракторов в технологии возделывания сельскохозяйственных культур Дальнего Востока: дис. докт. техн. наук: 05.20.01, защищена 20.05.09 // ДальГАУ. - Благовещенск. - 2009. - 325 с.

Размещено на Allbest.ru