Стенди і методики експериментальних досліджень втрат потужності в гусеничних рушіях тягово-транспортних засобів і тракторів

Размещено на http://www.allbest.ru//

Стенди і методики експериментальних досліджень втрат потужності в гусеничних рушіях тягово транспортних засобів і тракторів

Марчук М.М., к.т.н., професор

В статті запропоновані методики дослідження втрат потужності в гусеничному рушії на спеціальних стендах, а також проведено аналіз отриманих результатів експериментальних досліджень.

In this paper the approach of studying the loss of power in caterpillar mover on special stand is proposed. Also the analysis of the obtained results of experiment is carried out.

У зв'язку з реорганізацією методів господарювання сільськогосподарських підприємств України, де є великі господарства в яких нараховувалось тисячі гектарів сільськогосподарських угідь, переходять в більш ефективні і відповідальні пайові сільськогосподарські підприємства, фермерські господарства та індивідуальні методи господарювання з меншими площами угідь, потребують більш ефективної, малогабаритної техніки, яка забезпечила б надійність, менші затрати на експлуатацію, зберігання та обслуговування без спеціальних комплексних машинотракторних станцій та відділень.

Виходячи із таких агротехнічних показників, як структура грунту (капілярність) і питомий тиск на грунт, який безпосередньо впливає на руйнацію родючого шару і тим самим на врожайність, виникає потреба у використанні тягової сили (тракторів) з гусеничним рушієм, що дозволить раніше проводити польові роботи ніж колісних машин. Слід відмітити що дійсна поверхність контакту опорної вітки гусениці з ґрунтом, що деформується, дуже складна. Поздовжній переріз або ж її профіль, навіть притому, що переміщується по гусеничній стрічці, буде описуватися хвилеподібною кривою в наслідок збільшення тиску на ґрунт під окремими катками. Більш складним буде профіль опорної поверхні, якщо врахувати ланки гусеничної стрічки і місцеві нерівності ґрунту. Таким чином опорна площина гусениці або машини є проекцією дійсної опорної поверхні на площину руху, а поняття опорна площина руху є умовною. Точність розрахунків руху гусеничної машини від використання цих умовних понять на потерпатиме завдяки застосуванню в розрахунках дослідних даних, які визначаються при натурних випробуваннях машин. Порівняльний аналіз і співставлення колісних і гусеничних машин під час їхньої експлуатації в тяжких дорожніх умовах, а особливо бездоріжжям, показав перевагу останніх за такими важливими показниками, як прохідність, практичність і надійність роботи. А це означає, що ефективна робота галузей народного господарства залежить від прогресу в розробках конструкторів гусеничних машин.

За результатами досліджень НАТИ, ВИМу та інших науково-дослідних інститутів, максимальне значення тягового ККД гусеничних тракторів вище, ніж колісних (0,66-0,71) і складає (0,79-0.82) [1,2].

Підвищення тягового ККД один з найважливіших показників конструктивного вдосконалення тягово-транспортних засобів.

Причиною зниження тягового ККД гусеничного трактора є втрати потужності в гусеничному рушії, які викликані тертям в шарнірах гусениць, підшипниках опорних і підтримуючих котків, а також натяжних коліс (лінивців), взаємодією гусениці з формуванням гусеничного контуру (обводу) деталями кочення, ковзання, ударами і зачеплення гусениць з ведучими колесами. Крім конструктивних параметрів, на величину втрат потужності в гусеничному рушії суттєво впливають експлуатаційні фактори: швидкість руху, тягове зусилля, попередній статичний натяг гусениць, натяг гусениць від дії відцентрових сил інерції, тощо.

Ці параметри і фактори вказують на те, що теоретичним методом провести оцінку втрат потужності, а тим більше виявити найбільш ефективні шляхи їхнього зниження дуже складно.

Одним із можливих способів за допомогою якого можна достатньо об'єктивно оцінити втрати потужності, визначити ККД і намітити шляхи подальшого вдосконалення конструкції гусеничних рушіїв швидкісних тягово-транспортних засобів є спосіб експериментальних досліджень гусеничних рушіїв на спеціально сконструйованих і виготовлених стендах.

Для досліджень гусеничного рушія реального тягово-транспортного засобу доцільно використати стенд [3].

Тягач, або трактор з досліджуваним рушієм (рис. 1) встановлюють на підгусеничний візок 4, який розташовують на рухомій апарелі 3. Вертикально переміщуючись, вона притискає візок до рушія із зусиллям R n. Від горизонтального переміщення в площині обертання гусениці візок утримується динамометричною ланкою 5, яка містить датчик 6 реакції підгусеничного візка. Упори 7, виконані у вигляді кулькових підшипників, за допомогою пружин 8 забезпечують сталий мінімальний опір переміщенню візка відносно апарелі. Для забезпечення рівноваги машини відносно стенда її корпус жорстко притискають кріпленнями 1 до опор 2 стенда. Скрутний момент передається від електродвигуна 14 до ведучого колеса рушія через коробку передач 12, планетарний редуктор 11 і карданний вал 9. Механізм конічної передачі з боку рушія від'єднується від коробки передач трактора. При передачі скрутного момента до ведучого колеса гусениця починає ковзати вздовж підгусеничного візка у результаті чого в гусеничному обводі виникає сила тяги Рруш , яка намагається витягти візок за рухом нижньої вітки обводу. Сила Рруш зрівноважується реакцією РТ візка і силою опору Р:М . Заміряють Рруш динамометричною ланкою. Сила РМ стала підчас експерименту і може бути визначена до початку і після закінчення експерименту за допомогою динамометра при коченні візка з вантажем, вага якого дорівнює нормальній реакції апарелі в напрямку руху нижньої вітки гусениці.

Зміною частоти обертання ведучого колеса і зусилля притискання візка до опорної поверхні гусениці отримуємо різні швидкісні і навантажувальні режими роботи рушія. транспортний потужність гусеничний

Рис. 1. Схема стенда для досліджень гусеничного рушія реального

тягово-транспортного засобу: 10, 13 - датчик відповідно скрутного

моменту і частоти обертання ведучого колеса

На запропонованому стенді (рис. 2) надається можливість проводити широкі дослідження гусеничних рушіїв [4] практично всіх існуючих конструктивних схем. Універсальність стенда досягається роздільною компоновкою вузлів ходової системи, яка дозволяє формувати рушії з необхідними геометричними параметрами. Це досягається наступним чином. Для регулювання кутів нахилу передніх і задніх віток гусеничного обводу ведуче колесо 2 переміщують відносно вертикальної плити 1 стенда по пазу 3, а натягнене колесо 7 в горизонтальній площині по пазу 8. Монтаж підвіски 4, а також підтримуючих роликів 5, встановлення, яких регулюється за допомогою поздовжніх пазів.

Тягове зусилля створюється притисканням опорної плити до нижньої вітки гусеничного обводу і закручуванням торсіонних валів спеціальними пристроями. Силу тертя між гусеницею і плитою, яка виникає при перемотуванні обводу, умовно приймають в якості сили тяги. Такий спосіб навантаження забезпечує дійсний розподіл розтягуючих зусиль у вітках гусеничного обводу.

Рис. 2. Схема універсального стенда для досліджень гусеничних рушіїв

При дослідженні складових балансу потужності тензометричною апаратурою реєструють частоту обертання п ведучого колеса, об/хв; скрутний момент М кр на валі ведучого колеса, Нм; тягове зусилля РТ на опорній плиті, Н.

Після обробки отриманих даних, розраховують потужність: підведену до рушія

Nпід = р? n? Мкр

30

відведену від рушія

Nвід = z? n? t? PT

60000

де z - кількість зубів ведучого колеса, t - крок гусениці, мм;

втрачену у рушії

Nвт. = Nпід - Nвід,

а також ККД гусеничного рушія

.

З метою дослідження впливу місця розташування ведучих коліс на втрати потужності і ККД нами були проведені стендові дослідження рушія, обладнаного металевою гусеницею, котками з гумовими бандажами і торсіонною підвіскою. Вага тягово-транспортного засобу становила 10т.

Результати досліджень показують (рис. 3), що при зміні швидкості V від 1,4 до 5,5м/с і тягового зусилля від 11,2 до 0,64-0,67кН ККД гусеничного рушія із заднім ведучим колесом знаходиться в межах 0,958-0,903, а з переднім - 0,901 - 0,811, тобто на 6,3 - 11,8% менший.

Із зростанням швидкості руху (перемотування гусеничного обводу) втрати потужності зростають і ККД рушія зменшується: із переднім ведучим колесом на 10%, а із заднім - на 6%. Дещо більша інтенсивність зниження ККД помітна у рушії з переднім розташуванням колеса.

Рис. 3. Залежність швидкості руху складових балансу потужності та ККД гусеничного рушія з переднім (______) та заднім (.....) ведучими колесами

Отже, на розглянутих стендах доцільно проводити дослідження для встановлення оптимальних, з точки зору агротехнічних вимог, конструкцій гусеничних рушіїв, перспективних транспортних засобів і тракторів, а отримані залежності надають змогу побудувати графіки балансу потужності, ККД гусеничного рушія та їхнього аналізу.ї

Литература

1. Гулак А.И. Исследование напряженно-деформированного состояния резинометаллических шарниров гусеничных цепей сельскохозяйственных тракторов. Автореферат дис... канд. техн. наук. М, 1981.-20с.

2. Колодийчук А.К. Потери на трение в шарнирах гусениц сельскохозяйственных тракторов и пути их снижения. Диссертация кандидата технических наук. М.: МАДИ, 1982. -205с.

3. Платонов В.Ф., Гурылев Г.С. Стенд для исследования гусеничного движителя. Авторское свидетельство № 197239 «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки». 1967, №12.

4. Платонов В.Ф., Русанов В.А., Клочков В.С. и др. Стенд для исследования гусеничных движителей. Авторское свидетельство № 315979. «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки». 1971, №29.

Размещено на Allbest.ru