WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

101

На правах рукописи

Новосельский Алексей Евгеньевич

Повышение эффективности промышленного тракторного агрегата с автоматической трансмиссией путём рационального выбора её параметров

Специальность 05.05.03 – «Колёсные и гусеничные машины»

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Челябинск – 2009

Работа выполнена в ОАО «Научно-исследовательский институт автотракторной техники» и на кафедре специальных и дорожно-строительных машин Южно-Уральского государственного университета.

Научный руководитель – кандидат технических наук, доцент

Бондарь Владимир Николаевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Драгунов Геннадий Дмитриевич,

кандидат технических наук, доцент

Бердов Евгений Иванович.

Ведущее предприятие – ООО «Челябинский тракторный завод – УРАЛТРАК», г. Челябинск.

Защита состоится 28 октября 2009 г., в 13 часов, на заседании диссертационного совета Д 212.298.09 при Южно-Уральском государственном университете: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76, ауд. 1001.

C диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Уральского государственного университета.

Отзывы в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76, ЮУрГУ, на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Телефон для справок (351) 267-91-23.

E-mail: D212.298.09@mail.ru

Автореферат разослан «___» __________ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор Лазарев Е.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Промышленное использование тракторов характеризуется целым рядом специфических особенностей их эксплуатации, таких как цикличность технологических процессов, высокая неравномерность загрузки землеройного агрегата, повышенный динамический режим и вибрация, различные климатические условия эксплуатации и др. Одной из главных причин резкого колебания тяговой нагрузки на промышленный тракторный агрегат является необходимость выполнения им технологического процесса работы с изменяющимися в широком диапазоне тяговыми усилиями и скоростями движения. Решение этой задачи осуществляется применением в составе промышленного трактора автоматической трансмиссии с прозрачной нагружающей характеристикой, которая позволяет выполнить тракторным агрегатом оптимальный рабочий процесс.

Обобщенным техническим критерием оценки эффективности промышленного трактора, как базы дорожно-строительного агрегата, является его эксплуатационная производительность. Известно, что указанный критерий есть функция трех групп показателей: технической производительности, надежности и организационных факторов. В процессе проектирования конструктор непосредственно влияет на первые две независящие друг от друга группы показателей, причем техническая производительность трактора напрямую зависит от правильного выбора его основных параметров. Приведенные удельные затраты, определяемые эксплуатационной производительностью, помимо первых двух групп показателей, определяются организационными факторами, воздействие на которые конструктором ограничены. Таким образом, за частный критерий оценки эффективности промышленного трактора, определяемый проектировщиком, может быть принята его техническая производительность.

С целью создания на базе промышленных тракторов высокопроизводительных землеройных агрегатов в тракторостроении большое внимание уделяется вопросу выбора их оптимальных параметров. При этом одним из основных вопросов является оптимизация тяговой характеристики трактора, которая в значительной степени зависит от параметров его моторно-трансмиссионной установки.

Основным способом повышения технической производительности тракторного агрегата в диссертационной работе предлагается внесение изменений в параметры моторно-трансмиссионной установки его базового трактора, к которым относится выходная характеристика моторно-трансмиссионного блока, обуславливаемая абсолютной мощностью двигателя, характеристикой бесступенчатой трансформаторной установки и способом совмещения трансформирующего блока и двигателя за счет изменения передаточного отношения их согласующего редуктора. Тяговая характеристика тракторного агрегата в значительной степени зависит от передаточного числа механической части трансмиссии на рабочей передаче. Таким образом, оптимизация тяговой характеристики промышленного тракторного агрегата с автоматической трансмиссией в работе осуществлена путем рационального выбора её основных параметров – передаточных чисел механической части моторно-трансмиссионной установки.



Актуальность темы заключается в необходимости повышения эффективности промышленных тракторных агрегатов с автоматической трансмиссией, которая позволяет выполнить землеройным агрегатом оптимальный рабочий процесс.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности промышленного тракторного агрегата с автоматической трансмиссией путём рационального выбора её параметров.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Разработать математическую модель оптимального рабочего процесса промышленного тракторного агрегата – бульдозера, базовый трактор которого имеет в своем составе автоматическую трансмиссию с прозрачной нагружающей характеристикой.
  2. Изучить закономерности изменения технической производительности тракторного агрегата с автоматической трансмиссией от параметров его моторно-трансмиссионной установки – передаточных чисел её механической части.
  3. Оценить влияние внешних условий эксплуатации тракторного агрегата с автоматической трансмиссией на величину его технической производительности.
  4. Разработать методику выбора параметров механической части автоматической трансмиссии тракторного агрегата по допустимому уровню снижения его технической производительности.
  5. Выработать практические рекомендации по совершенствованию конструктивных параметров моторно-трансмиссионной установки промышленного трактора с автоматической трансмиссией, направленные на повышение его технической производительности.

Объект исследования. Промышленный тракторный агрегат с автоматической трансмиссией на примере бульдозерного агрегата на базе промышленного дизель-электрического трактора с полнопоточной электромеханической трансмиссией на машинах постоянного тока.

Предмет исследования. Техническая производительность промышленного тракторного агрегата при рациональном выборе параметров его автоматической трансмиссии.

Методы исследования. Исследования проведены с использованием методов теории тракторов и автомобилей, теории автоматизированных приводов, вычислительной математики, теории вероятностей и математической статистики, элементов теории оптимального управления.

Научная новизна диссертационной работы

    1. Разработана математическая модель оптимального рабочего процесса промышленного тракторного агрегата – бульдозера, базовый трактор которого имеет в своем составе автоматическую трансмиссию, отличающаяся от известных моделей наличием процесса заглубления отвала и понижением порядка дифференциального уравнения копания в процессе набора грунтовой призмы волочения.
    2. Установлены закономерности изменения технической производительности тракторного агрегата с автоматической трансмиссией от параметров его моторно-трансмиссионной установки.
    3. Установлены закономерности изменения технической производительности тракторного агрегата с автоматической трансмиссией от внешних условий его эксплуатации.
    4. Разработана методика выбора параметров механической части автоматической трансмиссии тракторного агрегата по допустимому уровню снижения его технической производительности.

Практическая ценность работы:

– разработанная модель оптимального рабочего процесса промышленного тракторного агрегата и прикладная программа её численной реализации позволяют на ранней стадии проектирования обоснованно выбирать параметры механической части автоматической трансмиссии по допустимому уровню снижения технической производительности землеройного агрегата;

– разработанные практические рекомендации по совершенствованию конструктивных параметров моторно-трансмиссионной установки промышленного трактора с автоматической трансмиссией позволяют повысить эффективность промышленных дизель-электрических тракторов ДЭТ-250М2 и ДЭТ-320.

Апробация диссертационной работы. По теме диссертации опубликованы 8 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, получен патент на полезную модель.

Результаты работы обсуждены на научно-технических конференциях на XXХV Уральском семинаре по механике и процессам управления, г. Миасс Челябинской обл. (2005 г.); в Пермском государственном техническом университете, г. Пермь (2007 г.); в Челябинском государственном агроинженерном университете, г. Челябинск (2006–2008 гг.); на ежегодных научно-технических конференциях ЮУрГУ, г. Челябинск (2003–2008 гг.), в Научно-исследовательском институте автотракторной техники, г. Челябинск (2003–2009 гг.)

Внедрение результатов работы. Результаты работы использованы:

    1. ООО «Челябинский тракторный завод – УРАЛТРАК» при модернизации промышленного дизель-электрического трактора с полнопоточной электромеханической трансмиссией;
    2. ОАО «Научно-исследовательский институт автотракторной техники» при проведении научно-исследовательских работ по модернизации промышленного дизель-электрического трактора с полнопоточной электромеханической трансмиссией.

Достоверность полученных результатов подтверждается стендовыми и лабораторно-полевыми испытаниями промышленных дизель-электрических тракторов ДЭТ-250М2 и ДЭТ-320, проведенными ОАО «Научно-исследовательский институт автотракторной техники» совместно с ООО «Челябинский тракторный завод – УРАЛТРАК».

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 187 страницах основного текста, включая 89 рисунков и 23 таблицы, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 125 наименований, и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования по повышению эффективности промышленных тракторных агрегатов с автоматической трансмиссией, сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна и практическая полезность работы. Даётся общая характеристика и краткое содержание диссертации.

В первой главе диссертации рассмотрены специфические особенности работы промышленного трактора и его трансмиссии, оценена практическая эффективность использования автоматических трансмиссий в составе моторно-трансмиссионных установок промышленных тракторов, а также рассмотрено современное состояние вопроса повышения эффективности промышленных тракторов путем выбора оптимальных тягово-скоростных показателей и согласования режимов работы двигателя внутреннего сгорании (ДВС) с режимами работы трансформирующего блока моторно-трансмиссионной установки трактора.

В промышленном тракторостроении большое внимание уделяется вопросу выбора оптимальных параметров тракторов с целью создания на их базе высокопроизводительных агрегатов. При этом одним из основных вопросов является оптимизация тяговой характеристики трактора. Вопрос построения тяговой характеристики агрегата включает в себя выбор оптимального расчетного тягового усилия (передаточного числа трансмиссии) рабочей передачи и выбор ряда передач, обеспечивающих работу во всем диапазоне нагрузок и грунтовых условий.

Методы выбора оптимальных тяговых усилий трактора в значительной степени определяются критериями оценки тяговой характеристики. На сегодняшний день наибольшее распространение получили два типа критериев: энергетические и критерии, основанные на производительности тракторных агрегатов.

К энергетическим критериям относятся: максимальный к.п.д. (тяговый к.п.д.) и допустимый уровень его снижения (Е.М. Харитончик, В.И. Саяпин, И.И. Трепененков, А.П. Парфенов), средняя выходная мощность за рабочий цикл (Ю.В. Гинзбург, М.И. Злотник).

Критериями, основанными на производительности тракторного агрегата, являются максимальная производительность и допустимый уровень ее снижения (Б.М. Позин, В.И. Мининзон, Б.Л. Магарилло, В.В. Кавунов, В.И. Костюченко).

Достижение высоких значений выбранных критериев обеспечивается за счет рационального совмещения нагружающих и преобразующих характеристик автоматической трансмиссии с характеристиками приводного двигателя, ходовой части и рабочего орудия. В основе такого совмещения характеристик лежит выбор оптимальных передаточных чисел механической части моторно-трансмиссионной установки трактора с автоматической трансмиссией.

Выбору оптимальных расчетных тяговых усилий (передаточных чисел механической части трансмиссии после автоматического трансформирующего блока) промышленных тракторов посвящены работы И.С. Кавьярова, Б.М. Позина, Ю.В. Гинзбурга, В.В. Кавунова, В.И. Костюченко. Вопросы выбора оптимальных значений передаточного числа согласующего редуктора между приводным двигателем и автоматической трансформирующей установкой при её известных нагружающих и преобразующих характеристиках отражены в работах М.И. Злотника, В.Л. Довжика, С.Н. Вагина, С.В. Кондакова. Одновременным исследованием обоих механических параметров моторно-трансмиссионной установки промышленного трактора на единой критериальной базе никто не занимался, т. е. решалась задача на условный экстремум выбранного критерия. В работе исследовано одновременное влияние этих двух параметров автоматической трансмиссии на техническую производительность землеройного агрегата.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»