Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Улучшение динамики трогания и разгона тракторно-транспортного агрегата за счет совершенствования упРуго-демпфирующего тягово-сцепного устройства

Гамаюнов Алексей Михайлович

Саратов 2008

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Цыпцын Валерий Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Рудик Феликс Яковлевич

доктор технических наук,

старший научный сотрудник

Тырнов Юрий Алексеевич

Ведущая организация:

ФГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Защита диссертации состоится 26 сентября 2008 г. в 12 часов на заседании совета Д 220.061.03 при ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410056, г. Саратов, ул. Советская, 60, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ».

Отзывы направлять ученому секретарю диссертационного совета по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1.

Автореферат разослан «25» августа 2008 г. и размещён на сайте: www.sgau.ru «25» августа 2008 г.

Ученый секретарь совета

по защите докторских и

кандидатских диссертаций Н.П. Волосевич

1. Общая характеристика работы

Актуальность темы. В настоящее время определяющей задачей дальнейшего развития агропромышленного комплекса является обеспечение роста производительности при сохранении качества выполнения работ и высокого уровня эксплуатационных показателей.

Технологические процессы производства продукции в растениеводстве, животноводстве и других отраслях сельского хозяйства включают в себя множество механизированных работ, немаловажную часть которых составляют транспортные. Их выполнение связано со значительными энергетическими и трудовыми затратами. Статистика показывает, что доля затрат, связанных с транспортированием грузов, составляет 25-40 % от общей суммы затрат на производимую продукцию.

По данным научно-исследовательских институтов России и стран ближнего зарубежья, удельный вес перевозок тракторным транспортом составляет 50-60 % от общего объема внутрихозяйственных перевозок в сельском хозяйстве.

Однако в процессе движения транспортного агрегата наблюдается ряд нежелательных явлений, в частности, возникновение в точке зацепа тягача и прицепа переменной ударной нагрузки, которая приводит к ухудшению динамических процессов тракторно-транспортного агрегата (ТТА).

Одним из путей решения данной проблемы является использование упруго-демпфирующего тягово-сцепного устройства, которое позволяет:

· стабилизировать характер тягового усилия;

· снизить неравномерность загрузки двигателя, что улучшит режим его работы;

· повысить эргономические показатели ТТА.

В большинстве случаев скорость и грузоподъемность транспортных средств как частные производные производительности ограничиваются не мощностными показателями двигателя, а недостаточными тягово-сцепными свойствами, устойчивостью и условиями труда оператора.

Отсюда улучшение перечисленных эксплуатационных свойств крайне необходимо для повышения производительности труда при эксплуатации ТТА. В связи с этим настоящая работа, направленная на решение данных вопросов, является актуальной и имеет большое значение для агропромышленного комплекса.

Актуальность работы подтверждается многочисленными исследованиями в области динамики тракторно-транспортных агрегатов, в частности, в области улучшения эксплуатационных свойств тракторных агрегатов и условий труда оператора, а также тем, что она включена в планы развития Саратовской области по выполнению научного направления 1.2.9. «Комплексная региональная программа научно-технического прогресса в агропромышленном комплексе Поволжского экономического региона на двадцать лет до 2010 года» (№ гос. регистрации 840005200) и комплексной темы № 5 НИР Саратовского государственного аграрного университета им. Н. И. Вавилова "Повышение надежности и эффективности использования мобильной техники в сельском хозяйстве", раздел № 3 "Эффективность использования и повышение работоспособности тракторной техники при эксплуатации".

Цель работы - повышение эффективности использования тракторно-транспортного агрегата совершенствованием тягово-сцепного устройства, обеспечивающего снижение энергетических затрат и улучшение динамики ТТА при трогании и разгоне.

Объект исследования - тракторно-транспортный агрегат на базе трактора МТЗ-80 и прицепа 2ПТС-4, оборудованный упруго-демпфирующим тягово-сцепным устройством (УДТСУ).

Методика исследований включала в себя теоретические исследования динамических процессов, протекающих в тракторно-транспортном агрегате в составе трактора МТЗ-80 и прицепа 2ПТС-4, оснащенного экспериментальным упруго-демпфирующим тягово-сцепным устройством, при трогании и разгоне, а также эксплуатационные испытания данного агрегата в хозяйствах Саратовской области.

При проведении исследований использовали современные вычислительные методы. Результаты эксплуатационных испытаний записывались на многоканальном осциллографе К-2022 с помощью усилителя ТОПАЗ-3-02. Полученные экспериментальные данные обрабатывались посредством современного программного обеспечения на компьютере с процессором «Intel Pentium IV».

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к решению вопроса стабилизации тягового усилия трактора при трогании и разгоне путем совершенствования упруго-демпфирующего тягово-сцепного устройства, анализе и обобщении теоретических положений и эксплуатационных исследований, в результате которых:

· определены зависимости влияния различных параметров УДТСУ на стабилизацию тягового усилия при трогании и разгоне;

· предложена математическая модель процесса движения тракторно-транспортного агрегата, позволяющая получить зависимости, характеризующие стабилизацию тягового усилия вовремя трогания и разгона, от ряда эксплуатационных факторов при использовании серийного и упруго-демпфирующего ТСУ;

· установлена зависимость между параметрами упруго-демпфирующего ТСУ и производительностью ТТА;

· создана методика, позволяющая на стадии проектирования определить рациональные конструктивные параметры упруго-демпфирующего ТСУ, которые обеспечат наилучшие показатели трогания и разгона ТТА.

Практическая ценность. Разработана новая конструкция УДТСУ (патент на изобретение № 2213015 от 27.09.2003 г.), применение которого при эксплуатации ТТА позволило:

· снизить вредное воздействие колебаний на состояние оператора при эксплуатации ТТА.

· повысить производительность ТТА в 1,2 раза за счет увеличения скорости и улучшения условий труда оператора ТТА.

· получить годовой экономический эффект от внедрения упруго-демпфирующего ТСУ в сумме 18623 руб. на один ТТА.

Пути реализации работы. Результаты исследований использованы при проектировании и совершенствовании конструкции прицепов 2ПТС-4:

· в ОАО «Прицеп» (г. Балашов Саратовской области);

· на Федеральном государственном унитарном предприятии «Головное конструкторское бюро по тракторным и автомобильным прицепам»;

и внедрены:

· в ОПХ «Камаевское» (с. Верешим Пензенской области);

· в ЗАО «Земля» (Энгельсского района Саратовской области).

Полученные данные могут быть применены на сельскохозяйственных и других предприятиях Министерства сельского хозяйства РФ, использующих для перевозки различных грузов тракторный транспорт, в конструкторских бюро предприятий сельскохозяйственного машиностроения при создании подобных УДТСУ для тракторов различных тяговых классов, а также в учебном процессе вузов аграрного образования.

Научные положения и результаты работы, выносимые на защиту:

· Теоретические предпосылки использования упруго-демпфирующего ТСУ при трогании и разгоне ТТА.

· Математическая модель процесса трогания и разгона ТТА в составе трактора МТЗ-80 и прицепа 2ПТС-4 с использованием упруго-демпфирующего ТСУ.

· Результаты экспериментальных исследований трогания и разгона ТТА с упруго-демпфирующим ТСУ.

Апробация. Основные положения работы доложены, обсуждены и одобрены:

· на Межгосударственном научно-техническом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» (СГАУ им. Н.И. Вавилова, 2004 г.);

· на Международной научно-технической конференции «Ульяновские чтения - 2005» (СГАУ им. Н.И.Вавилова, 2005 г.);

· на Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию со дня рождения профессора А.Г. Рыбалко (СГАУ им. Н.И. Вавилова, 2006 г.);

· на научных конференциях СГТУ (2004-2006 гг.);

· на научных конференциях профессорско-преподаватель-ского состава и аспирантов СГАУ им. Н.И. Вавилова (2003-2008 гг.).

· на расширенном заседании кафедры "Тракторы и автомобили" СГАУ им. Н.И. Вавилова (2008 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 научных работах, в том числе в одном описании к патенту на изобретение и одном описании на полезную модель. Общий объем публикаций составляет 2,6 печ. л., из которых 0,9 печ. л. принадлежат лично соискателю. Две работы опубликованы в реферируемом издании, рекомендованном ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 185 страницах компьютерного текста, состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и пяти приложений. Содержит 3 таблицы и 48 рисунков. Список литературы включает в себя 112 наименований, из которых 3 - на иностранном языке.

2. Содержание работы

Во Введении обоснованы актуальность и новизна темы, сформулированы основные научные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследования» проведен обзор и анализ работ, в которых раскрываются причины появления неравномерности тягового усилия, его неустановившегося характера, а также представлены методы стабилизации тягового усилия, влияющего на динамические, топливно-экономические и эргономические показатели ТТА.

Вопросами данной проблемы занимались такие ученые, как В.П. Горячкин, В.В. Гуськов, Д.А. Чудаков, И.Б. Барский, В.Я. Анилович, Г.М. Кутьков, В.Н. Болтинский, Ю.К. Киртбая, А.В. Лурье, Л.Е. Агеев, Е.М. Харитончик, В.Б. Логинов, И.Г. Пархиловский, Я.М. Певзнер, В.Г. Кривов, А.Н. Зазуля, Б.Д. Цвик, А.Г. Левшин, О.И. Поливаев и др.

Рассматривая трогание и разгон, М.М. Щукин в своей работе определил, что упругая связь влияет на характер процесса трогания и разгона. Упругая сцепка позволяет тягачу при трогании с места совершать предварительный разгон в пределах деформации упругого элемента. Энергия разгона реализуется в виде добавочного усилия на крюке. При этом тяговые свойства и проходимость тягово-транспортного агрегата увеличиваются. При очень малой жесткости тягово-сцепного устройства или резком трогании с места тягач с упругой сцепкой теоретически способен стронуть прицеп, имеющий массу в два раза большую, чем тягач с жесткой сцепкой. Кроме того, упругая связь по сравнению с жесткой сцепкой может обеспечить трогание машинно-транспортного агрегата с места при значительно меньшем коэффициенте сцепления с почвой. Для снижения динамических ударных нагрузок в процессе трогания и величины буксования муфты сцепления автор предлагает использовать в тягово-сцепном устройстве не менее двух пружин с линейной характеристикой и последовательным включением их в работу. Автор также рассматривает в узком диапазоне экспериментальных исследований начальный период разгона до окончания буксования муфты сцепления без учета воздействия переменной величины внешних сил.

Анализ разработанных математических моделей машинно-тракторных агрегатов, проведенный Б.П. Федоровым, показал, что кардинальный способ снижения динамической нагруженности трактора - применение упругих элементов, снижающих опасность воздействия на здоровье оператора низкочастотных колебаний.

Ряд ученых полагают, что одним из путей улучшения тягово-экономических показателей тракторно-транспортного агрегата при неустановившейся нагрузке является создание такой трансмиссии, которая позволит двигателю не ощущать воздействий переменного характера тяговых усилий в определенных условиях.

Однако для стабилизации тягового усилия, улучшающего эксплуатационные и эргономические показатели ТТА, наиболее приемлемо использование в точке зацепа тягача и прицепа упругой связи - тягово-сцепного устройства с упруго-демпфирующим элементом. Применение УДТСУ улучшит эксплуатационные свойства и как следствие - положительно повлияет на производительность и топливную экономичность.

На основании анализа литературных источников и поставленной цели были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Установить характер и степень влияния различных факторов на эксплуатационные и экономические показатели тракторно-транспортных агрегатов при трогании и разгоне и теоретически обобщить их.

2. Определить влияние упругой связи на характер тягового усилия и параметры разгона тракторно-транспортного агрегата с обоснованием метода расчета перспективных конструкций тягово-сцепных устройств.

3. Разработать математическую модель тракторно-транспортного агрегата с упруго-демпфирующим тягово-сцепным устройством, устанавливающую влияние на показатели разгона конструктивных и эксплуатационных параметров трактора и прицепа.

4. Провести экспериментальные исследования положений и выводов, установленных в результате теоретических исследований динамики трогания и разгона.

5. Разработать рекомендации к внедрению тягово-сцепного устройства и дать экономическую оценку эффективности его использования при эксплуатации тракторно-транспортного агрегата.

Во втором разделе «Разработка математической модели трогания и разгона тракторно-транспортного агрегата с упруго-демпфирующим тягово-сцепным устройством» представлено математическое моделирование динамики взаимодействия различных элементов ТТА при трогании и разгоне.

Особенности реакций динамической системы ТТА в значительной степени определяются значениями собственных динамических параметров ТТА, характером и видом управляющих и возмущающих воздействий со стороны водителя, УДТСУ и окружающей среды. Поэтому для моделирования динамики транспортного режима поступательного движения и оценки устойчивости ТТА при трогании с места и разгоне из множества известных управляющих и возмущающих воздействий были выбраны наиболее существенные.

К управляющим воздействиям на трактор следует отнести действия со стороны водителя, изменяющего скорость движения ТТА при разгоне, и параметры УДТСУ. В результате осуществляется установление заданной постоянной скорости прямолинейного движения путем изменения затяжки всережимной пружины регулятора частоты вращения дизеля и воздействия на фрикционное сцепление. Вследствие изменения параметров УДТСУ при разгоне ТТА изменяется баланс сил, действующих одновременно на трактор и прицеп.

К возмущающим воздействиям со стороны окружающей среды на ТТА при его разгоне относятся следующие силы и соответствующие им моменты: аэродинамические силы сопротивления воздуха, силы сопротивления качению каждого из колес трактора и прицепа, силы сцепления колес с дорожным покрытием (почвой), силы инерции масс трактора и прицепа, проекции сил веса частей прицепа при продольном наклоне дороги.

Учитывая наиболее существенные управляющие и возмущающие воздействия, была создана динамическая схема трогания и разгона ТТА (рис. 1).

В соответствии со схемой была разработана математическая модель прямолинейного движения ТТА, учитывающая влияние типа ТСУ, массы перевозимого груза, фона дорожного покрытия и характеристик тягово-сцепного устройства на эксплуатационные показатели транспортного агрегата.



Рис. 1. Динамическая схема трогания и разгона тракторно-транспортного агрегата

Математическая модель описывается дифференциальным уравнением (1):

= P_fт(_т(t))_т(t) + P_fп(_п(t))_п(t) +

+ P_ат(t) + P_ап(t) + P_в(_т)_т(t) +

+ P_в(_п)_п(t) + P_кр(t)(_т(t) - _п(t)) +

+ a_т(t)m_тт(t) + a_п(t)m_пп(t),

где M_дв - момент на коленчатом валу двигателя, НМм; - угловая скорость коленчатого вала двигателя, рад/с; h_р - перемещение рейки топливного насоса, м; з_тр - КПД трансмиссии; P_к, P_f, P_а, P_в, P_кр - соответственно силы: тяговая на колесе, сопротивления качению, продольного уклона дороги, сопротивления воздуху и крюковая, Н; - скорость, м/с; a - ускорение, м/с²; m - масса, кг; т, п - индексы, обозначающие соответственно трактор и прицеп.

Данное уравнение позволяет оптимально описать прямолинейное движение ТТА с учетом действующих на него наиболее существенных сил.

Структурная схема в форме прикладной программы на Simulink, соответствующая уравнению (1), приведена на рис. 2. Мгновенные мощности сил - составляющие мощностного баланса при трогании и разгоне ТТА, определяются блоком Subsystem. Структурная схема функционального блока (модели) Subsystem реализует вычисления изменений во времени составляющих мощностного баланса всех сил, влияющих на продольное движение ТТА с УДТСУ при трогании и разгоне.

Рис. 2. Структурная схема для вычислений составляющих мощностного баланса сил в прикладной программе Simulink

Для составления математической модели трактора в форме дифференциального уравнения с обыкновенными производными воспользовались уравнением Лагранжа второго рода:

d((?T/?_k)/dt) - ?T/?q_k + ?П/?q_k + ?Ф/?= Q_k, (2)

где Т - кинетическая энергия системы; - скорость изменения k-й обобщенной координаты; q_k - k-я обобщенная координата; П - потенциальная энергия; Ф - диссипативная функция, характеризующая потери энергии под действием сил сопротивлений; Q_k - обобщенная сила, соответствующая k-й обобщенной координате.

Уравнение регулятора частоты вращения дизеля, реализующего идеальный пропорционально-интегральный закон регулирования, имеет следующий вид:

dh_р/dt = k_r1дв - k_r2d_дв/dt, (3)

где k_r1, k_r2 - коэффициенты усиления соответственно интегральной и пропорциональной составляющей угловой скорости.

Уравнение динамики вращательного движения ведущего диска фрикционного сцепления:

I_тр1d²_тр1/dt² - k_тр1(d_тр/dt - d_тр/dt) - с_тр1(_дв - ц_тр) +

+ k_тр2(d_тр1/dt - d_тр2/dt) - с_тр2(_тр1 - _тр2) = 0, (4)

где I_тр - приведенные центробежные моменты инерции элементов трансмиссии, НМм²; _тр - угол поворота элемента трансмиссии, град.; k_тр - коэффициент трения в силовой передаче; с_тр - коэффициенты жесткости упругих элементов силовой передачи.

Кроме того, были получены дифференциальные уравнения вращения ведущих колес, поступательного движения прицепа, работы УДТСУ.

По полученным дифференциальным уравнениям различных элементов ТТА были составлены их структурные схемы в форме программы Simulink.

Общая структурная схема ТТА, представленная на рис. 3, объединяет подпрограммы для моделирования динамики продольных движений трактора, прицепа и УДТСУ. Для вывода результатов моделирования использованы функциональные блоки - дисплеи (Scope).

Рис. 3. Функциональная схема для моделирования динамики поступательного движения ТТА при его трогании с места и разгоне в прикладной программе Simulink.

Точность разработанных математических моделей вполне удовлетворяет целям проектирования и анализа методом моделирования динамики трогания с места и разгона ТТА с УДТСУ.

Разработанная общая структурная схема ТТА и ее отдельные элементы позволяют определить следующие характеристики: движущий момент на полуосях колес трактора M_т, продольную скорость _т, тяговое усилие в сцепке P_кр, усилие на колесе P_к, а также уточнить значения усилий, действующих в сцепке трактора и прицепа, на упругий элемент и амортизатор УДТСУ для совершенствования методики проектирования.

В третьем разделе «Методика экспериментальных исследований» изложены задачи, программа и методика проведения экспериментального исследования, направленного на изучение влияния типа тягово-сцепного устройства на характер тягового усилия, условия труда оператора, скорость и расход топлива при эксплуатации ТТА. В соответствии с программой и методикой исследований была разработана и изготовлена тензометрическая установка на базе трактора МТЗ-80 (рис. 4).

Рис. 4. Принципиальная схема тензометрической установки:

1 - тахогенератор; 2 - акселерометр вертикальных колебаний;

3 - акселерометр поперечных колебаний; 4 - акселерометр продольных колебаний; 5 - тензометрическая полуось; 6 - отметчик частоты вращения;

7 - динамометрическое звено; 8 - аккумуляторные батареи

Тензометрическая установка состояла из осциллографа К-2022, усилителя ТОПАЗ-3-02, системы питания аппаратуры, датчиков и соединительных проводов. При проведении экспериментальных исследований в качестве тягово-сцепного устройства для соединения тягача с колесным прицепом было использовано разработанное нами УДТСУ.

В ходе проведения экспериментальных исследований определяли и регистрировали следующие переменные параметры ТТА:

· величину тягового усилия на крюке трактора;

· скорость движения трактора;

· продольные, поперечные и вертикальные составляющие ускорения;

· тормозной момент на ведущих полуосях;

· частоту вращения ведущих полуосей;

· время трогания и разгона ТТА;

· массу перевозимого груза;

· номер передачи КПП.

В результате экспериментальных исследований были получены осциллограммы трогания и разгона ТТА с упруго-демпфирующим ТСУ. Первичную обработку производили на компьютере. Данные осциллограммы сканировали, затем наносили координатную сетку и производили считывание цифровой информации с помощью программы CorelDraw 11. Цифровые данные обрабатывали методом математической статистики и теории вероятности в прикладной программе MATLAB 6/6.1/6.5 + SIMULNK 4/5.

В четвертом разделе «Анализ результатов теоретического и экспериментального исследования динамики трогания и разгона тракторно-транспортного агрегата с упруго-демпфирующим тягово-сцепным устройством» представлены результаты проведенных экспериментальных исследований, которые сопоставлены с результатами теоретических расчетов.

Полученные осциллограммы, отражающие динамику трогания и разгона ТТА с УДТСУ на базе трактора МТЗ-80, потребовали специальной обработки и ввода в компьютер для получения косвенных переменных и решения задач идентификации параметров математических моделей с данными экспериментов. Так, осциллограммы, отражающие изменения движущего момента на полуосях колес во времени, скорости трактора и усилия в сцепке трактора и прицепа, были протабулированы с произвольным шагом по времени, учитывающем особенности графиков этих переменных, и введены в компьютер. После использования компьютерной программы, реализующей численные методы интерполяции, эти данные преобразовали в табличные векторы с постоянным шагом по времени 0,01 с. Результаты интерполирования представили на рис. 5. Переменные M_т, _т и P_кр, приведенные на рис. 5, нормированы по каждому их максимальному значению, приравненному к единице, и поэтому являются безразмерными. Обработка результатов эксперимента показала, что абсолютные максимальные значения этих переменных соответствовали: _т = 2,1 м/с, M_т = 2,72 кНМм, P_кр = 2,35 кН.

Рис. 5. Результаты интерполяции по времени переменных: движущего момента на полуосях колес M_т, скорости трактора _t и усилия в сцепке трактора и прицепа P_кр.

Анализ публикаций показал, что в литературе отсутствуют рекомендации по выбору структуры зависимости тягового усилия P_к от движущего момента M_т на полуосях тяговых колёс и усилия в сцепке трактора и прицепа P_кр как функции одной или нескольких переменных, и динамической математической модели движителя. В настоящее время не выяснен вопрос о том, какой должна быть эта зависимость - функцией одной переменной M_т или двух - M_т и P_кр. Поэтому при разработке идентификационной математической модели движителя рассмотрено несколько вариантов зависимостей P_к как от одной переменной M_т, так и от двух - M_т и P_кр.

Анализ графика переходного процесса по продольной скорости трактора (рис. 6) показал, что на первом участке времени скорость не изменяется, т. к. усилие сопротивления качению колёс больше суммы тягового усилия на колёсах трактора и усилия в сцепке (P_к < P_f + P_кр).

Рис. 6. Результаты моделирования динамики изменения кинематических показателей: усилия в сцепке трактора Р_кр, скорости трактора _т, скорости прицепа _п и тягового усилия на колесах трактора Р_к

Заметное изменение скорости трактора _т наблюдается после первой секунды переходного процесса, когда P_к > P_f + P_кр. Максимальное значение скорости трактора _т = 2 м/с достигается к моменту времени t = 2,2 с, а время переходного процесса составляет 1,2 с. За период времени от 2,2 до 3 с скорость снижается до значения 0,93 м/с и после 3 с имеет постоянное среднее значение.

Динамические характеристики разработанных идентификационных математических моделей после вычислений по их передаточным функциям представлены на графике (рис. 7). Входом модели является нормированная по максимальному значению переменная M_т, а выходом - нормированная по максимальному значению переменная P_кр.

Рис. 7. Амплитудно-частотная характеристика идентификационных математических моделей 1 и данных эксперимента 2

тракторный транспортный агрегат машина

Необходимо отметить, что разработанная идентификационная динамическая модель зависимости P_кр от M_т во времени удовлетворительно описывает участок трогания и разгона. Применение методов идентификации показало низкую ошибку расчетов и высокую точность разработанных математических моделей.

В пятом разделе «Эксплуатационная и экономическая оценка работы тракторно-транспортного агрегата, оборудованного упруго-демпфирующим тягово-сцепным устройством» приведены расчеты экономической эффективности применения ТТА в составе трактора МТЗ-80 и прицепа 2ПТС-4, оснащенного разработанным упруго-демпфирующим тягово-сцепным устройством.

Эксплуатационные испытания ТТА с УДТСУ проведены в 2003 г. в ОАО «Прицеп» (г. Балашов Саратовской области) и на Федеральном государственном унитарном предприятии «Головное конструкторское бюро по тракторным и автомобильным прицепам» и внедрены в 2003 г. в ОПХ «Камаевское» (с. Верешим Лопатинского района Пензенской области) и в 2004 г. в ЗАО «Земля» Энгельсского района Саратовской области.

Экономический эффект от использования ТТА, оборудованного упруго-демпфирующим тягово-сцепным устройством, составляет 18623 руб. на один ТТА.

Общие выводы

1. Анализ литературных источников показал, что на эксплуатационные показатели ТТА существенно влияет неустановившийся характер тягового усилия. Исследования в области стабилизации тягового усилия показали, что наиболее целесообразным и оптимальным способом снижения динамических нагрузок при трогании и разгоне тракторно-транспортного агрегата является использование упругой связи между сцепными массами в виде упруго-демпфирующего тягово-сцепного устройства, позволяющего снизить динамические нагрузки на 10-30 %.

2. Разработана математическая модель движения ТТА, оборудованного УДТСУ, и составлена программа, которая дает возможность моделировать процесс трогания и разгона ТТА. Дифференциальные уравнения составлены и решены в прикладной программе MATLAB 6/6.1/6.5 + SIMULNK 4/5.

3. Теоретически обоснованы полученные оптимальные параметры УДТСУ, позволяющие стабилизировать тяговое усилие при трогании и разгоне. Экспериментальные исследования движения ТТА, оборудованного УДТСУ, подтвердили адекватность математической модели. Сходимость теоретических и экспериментальных данных составила 92-94 %.

4. Разработаны конструкция тягово-сцепного устройства (патент на изобретение № 2213015 от 27.09.2003 г.) отличающееся тем, что демпфирующий элемент выполнен в виде листовой рессоры, шарнирно связанной с гидроамортизатором; программа исследований, предусматривающая дорожно-полевые испытания, обработку экспериментальных данных и их анализ.

5. С помощью тензометрической установки на базе трактора МТЗ-80 и прицепа 2ПТС-4 с разработанным УДТСУ было установлено, что при трогании и разгоне ТТА тяговое усилие снижается на 5,2 %, средняя скорость движения повышается на 6,4 %.

6. Сравнительные испытания экспериментального объекта исследования ТТА на базе трактора МТЗ-80 и прицепа 2ПТС-4 оборудованного разработанным УДТСУ по сравнению с серийным ТСУ показали: производительность труда повысилась в 1,2 раза, топливная экономичность улучшилась на 4,1 % и снизилось вредное воздействие колебаний на состояние оператора.

7. Эксплуатационные испытания, проведенные в ОАО «Прицеп» (г. Балашов Саратовской области), на Федеральном государственном унитарного предприятии «ГКБ по тракторным и автомобильным прицепам» в 2003 г., в ОПХ «Камаевское» (с. Верешим Лопатинского района Пензенской области) в 2003 г., в ЗАО «Земля» (Энгельсский район Саратовской области) в 2004 г., показали, что применение разработанного УДТСУ обеспечивает годовой экономический эффект 18623 руб. в расчете на один тракторно-транспортный агрегат.

Основные результаты диссертации отражены в следующих работах

1. Гамаюнов, А. М. Выбор упруго-демпфирующей связи в тягово-сцепном соединении прицепа и тягача / А. М. Гамаюнов // Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания: материалы Межгос. науч.-техн. семинара. / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2005 - С. 137

2. Гамаюнов, А. М. Неустановившееся движение тракторно-транспортного агрегата и способы снижения его проявлений /А. М. Гамаюнов, В. И. Цыпцын // Материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвященной 70-летию со дня рождения профессора Александра Григорьевича Рыбалко / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2006. - С. 132 (0,13 печ. л./0,065 печ. л.).

3. Гамаюнов, А. М. Неустановившееся движение тракторно-транспортного агрегата и способы снижения его проявлений // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - Саратов, 2007. - С. 96 (0,125 печ.л.).

4. Гамаюнов, А. М. Особенности теоретического исследования тракторно-транспортного агрегата /А. М. Гамаюнов, В.И. Цыпцын // Совершенствование технологий и организации обеспечения работоспособности машин / ФГОУ ВПО «Саратовский ГТУ». - Саратов, 2006. - С. 156

5. Гамаюнов, А. М. Анализ управляющих и возмущающих воздействий в системе тракторно-транспортного агрегата /А. М. Гамаюнов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2007. - № 5. - С. 56 (0,12 печ.л.).

6. Пат. 2213015 Российская Федерация, МКИ В 60 D 1/14. Тягово-сцепное устройство / Гамаюнов П. П., Гамаюнов А. М., Погорелов С. В., Сивицкий Д. В. (РФ). - № 2002107788 заявл. 26.03.2002; опубл. 27.09.2003, Бюл. № 27. - 4 с.: ил. (1 печ. л./0,25 печ. л.).

Пат. 38679 Российская Федерация, МКИ В 60 D 1/145. Тягово-сцепное устройство многозвенного транспортного поезда / Гамаюнов П. П., Цыпцын В. И., Погорелов С. В., Гамаюнов А. М., Сивицкий Д. В., Кузнецов А. Г. - № 2004104281 заявл. 16.02.2004; опубл. 10.07.2004, Бюл № 19. - 5 с.

Размещено на Allbest.ru

...