WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Из приведенного обзора следует, что оптимизация тяговой характеристики промышленных тракторов является одним из путей повышения эффективности работы землеройных агрегатов, создаваемых на их базе. Для промышленных тракторов и всех тракторных агрегатов, рабочий цикл которых связан непосредственно с накоплением грунта и цикличностью выполнения работы, оптимальные тяговые усилия, найденные по энергетическим критериям и критериям производительности, различаются достаточно существенно (И.С. Кавьяров, Б.М. Позин, Б.Л. Магарилло, Ю.П. Саматов). В этом случае более приемлемым критерием является техническая производительность () тракторного агрегата, так как она характеризует степень совершенства машины и при отсутствии увеличения удельного расхода топлива и существенного удорожания машины повышение производительности приводит к снижению удельных совокупных затрат. Именно этот критерий выбран в качестве главного критерия повышения эффективности промышленного тракторного агрегата с автоматической трансмиссией.

Во второй главе разработана математическая модель оптимального рабочего процесса промышленного землеройного агрегата – бульдозера, базовый трактор которого имеет в своем составе автоматическую трансмиссию с прозрачными нагружающими и преобразующими характеристиками. В модели оптимального рабочего процесса дополнительно исследован процесс заглубления отвала бульдозера, в отличие от известных моделей, где оптимальные процессы рассмотрены при условии мгновенного заглубления отвала на максимальную глубину. Это не соответствует действительно происходящему при копании явлению, поскольку при разработке грунта всегда имеет место процесс заглубления отвала, зависящий от прочностных характеристик грунта, нагрузки на отвал и параметров режущей кромки отвала. Кроме того, в разработанной модели понижен порядок дифференциального уравнения копания в процессе выглубления отвала при наборе грунтовой призмы волочения.

На основе модели разработана и реализована вычислительная процедура оптимального рабочего процесса с выбором параметров механической части автоматической трансмиссии тракторного агрегата по допустимому уровню снижения его технической производительности.

Общий подход к реализации полученной модели оптимального рабочего процесса актуален для любого тракторного агрегата с автоматической трансмиссией. При заданной характеристике ДВС, нагружающей и преобразующей характеристиках автоматического трансформирующего блока трансмиссии закон движения агрегата, тяговые усилия и, в конечном итоге, производительность определяются двумя параметрами: передаточным числом согласующего редуктора () и механической части трансмиссии (). Таким образом, производительность агрегата является функцией двух этих параметров, и общая задача заключается в нахождении, доставляющих максимум функции. Вычислительная процедура модели выполнена на примере бульдозерного агрегата на базе промышленного дизель-электрического трактора с полнопоточной электромеханической трансмиссией.

ДВС и электрический привод (ЭП) постоянного тока по системе генератор-электродвигатель, соединенные в единый рабочий агрегат, образуют силовую установку (СУ) промышленного дизель-электрического трактора (рис. 1).

ДВС имеет свою собственную выходную характеристику, представляющую собой зависимость момента, мощности и удельного расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала ДВС:,,. Двухмашинный ЭП постоянного тока имеет, в свою очередь, собственную нагружающую характеристику, представляющую собой зависимость входного момента или мощности от частоты вращения входного элемента ЭП:,. При рациональном совмещении рассматриваются характеристики уже существующих ДВС и ЭП. При этом характеристики располагаются друг относительно друга так, чтобы выходной параметр (критерий рациональности максимальная техническая производительность) был наибольшим.

График совместной работы ДВС и двухмашинного ЭП в виде моментной характеристики двигателя и нагрузочных характеристик электротрансмиссии для разных передаточных чисел согласующего редуктора привода силового генератора () представлен на рис. 2. Точки 1, 2, 3; 1', 2', 3'; 1'', 2'', 3'' пересечения характеристик ДВС и ЭП трактора являются точками их совместной работы.

После нахождения координат точек совместной работы определены параметры выходных характеристик СУ трактора (рис. 3). Имея несколько выходных характеристик, следует провести оценку выполненного совмещения и выбрать наилучшую по установленному критерию. Оценка рационального совмещения нагружающих и преобразующих характеристик автоматической трансмиссии с характеристиками приводного двигателя, ходовой части и рабочего орудия проведена по критерию максимальной технической производительности и допустимому уровню её снижения.

Для наиболее общей схемы работы бульдозера – траншейной разработки грунта с транспортировкой и отсыпкой грунта в кавальер время рабочего цикла () состоит из времени рабочего хода и отката и определяется как сумма времени копания (), транспортировки грунта по горизонтальному участку () и кавальеру (), времени холостого хода (). Общее время цикла равно:

23

Производительность бульдозерного агрегата, определяется объемом разработанного и перемещенного грунта в единицу времени:

45

где – средний объем призмы грунта, разработанной и перемещенной за цикл; – среднее значение времени цикла.

Для получения максимальной производительности бульдозера транспортные и холостые ходы должны выполняться на максимальной скорости, допускаемой объемом набранной грунтовой призмы и условиями движения. Рабочий ход должен выполняться таким образом, чтобы заданный объем призмы набирался за минимальное время. Следовательно, задача максимизации производительности сводится к задаче оптимального выполнения хода копания.

Объем призмы волочения грунта () в процессе копания в общем случае определяется формулой:

67

где, – соответственно, объем призмы, набираемой на участке заглубления и выглубления отвала бульдозера.

Время набора на этапе заглубления отвала определяется свойствами грунта, размерами режущей кромки отвала и вертикальным усилием, действующим на неё. В начале движения, когда перемещение агрегата () не превышает толщины режущей кромки (), процесс заглубления описывается обыкновенным дифференциальным уравнением:

, 89

где – величина заглубления отвала; – удельное давление под кромкой ножа отвала; – усилие на кромке ножа отвала; – длина отвала; – коэффициент плотности, характеризующий механические свойства грунта; – текущее время.

Дальнейшее заглубление отвала описывается уравнением:

. 10 11

Это уравнение относится к классу линейных дифференциальных уравнений с запаздывающим аргументом и решается пошаговым методом с величиной шага перемещения агрегата равного толщине режущей кромки отвала бульдозера:.

Приращение объема грунтовой призмы волочения на участке заглубления:

1213

Объем призмы волочения грунта в процессе выглубления отвала определяется формулой:

, 14 15

где – текущее время; – начальное время процесса; –время процесса копания; – скорость тракторного агрегата; – удельная тяговая мощность в функции скорости движения агрегата; – приведенный коэффициент сопротивления движения грунта по отвалу; – объемный вес грунта в плотном теле; – коэффициент сопротивления грунта резанию.

Оптимальный процесс выглубления отвала описывается экстремалями функционала и обычно применяется в виде уравнения Эйлера второго порядка (Б.М. Позин), доставляющего необходимые и достаточные условия экстремума функционалу (7):

. 1617

Однако подынтегральная функция уравнения (7) имеет специальный вид, допускающий понижения порядка уравнения Эйлера. На самом деле, эта функция не содержит явно независимой переменной, значит, уравнение Эйлера имеет первый интеграл:

, 1819

где – постоянная, определяемая из начальных условий движения агрегата.

Время выполнения остальных составляющих рабочего цикла вычислялось по формулам:

; ;,

и тогда максимальная производительность бульдозерного агрегата равна:

2021

где – соответственно, время и путь копания в оптимальном режиме в функции емкости отвала; – соответственно, скорости движения при транспортировке призмы по горизонтальному участку, кавальеру и скорость холостого хода.

Численной реализацией разработанной модели найден оптимальный рабочий процесс бульдозерного агрегата при траншейной разработке грунта с транспортировкой и отсыпкой призмы волочения в кавальер, обеспечивающий наибольшее значение технической производительности для каждого фиксированного значения передаточного отношения редуктора привода силового генератора и передаточного числа рабочей передачи механической части трансмиссии. Общий максимум полученной функции дает оптимальное сочетание значений.

В третьей главе описаны задачи, программа и методика проведенных в рамках диссертационной работы экспериментальных исследований.

С целью проверки выдвинутых теоретических положений и выводов, а также выявления функциональных зависимостей основных факторов, определяющих взаимосвязь выходных показателей моторно-трансмиссионной установки промышленного дизель-электрического трактора с его конструктивными параметрами, которые не могли быть с достаточной точностью установлены путем теоретического анализа, проведен комплекс экспериментальных исследований бульдозерно-рыхлительных агрегатов на базе промышленных дизель-электрических тракторов ДЭТ-250М2 и ДЭТ-320.

При выполнении экспериментальных исследований решались следующие задачи:

– определение показателей работы ДВС, установленного на шасси трактора;

– определение динамической тяговой характеристики промышленного дизель-электрического трактора на немерзлом суглинке и скальном грунте с одновременным замером технической производительности землеройного агрегата при выполнении им траншейной разработки плотного суглинка III-IV категории;

– тензометрирование режимов работы моторно-трансмиссионной установки промышленного дизель-электрического трактора при выполнении рабочих операций на различных грунтах;

– получение исходных данных для рационального совмещения характеристик ДВС и электрической трансмиссии промышленного трактора.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований режимов нагружения бульдозерно-рыхлительного агрегата на базе промышленного дизель-электрического трактора при выполнении им рабочих процессов в различных грунтовых условиях.

Методика выбора параметров механической части автоматической трансмиссии тракторного агрегата по допустимому уровню снижения его технической производительности применена для промышленных дизель-электрических тракторов ДЭТ-250М2 с двигателем В-31М2 и ДЭТ-320 с двигателем ЯМЗ-7511.10-18.

Для получения различных точек совместной работы двигателя В-31М2 и двухмашинного электропривода выбран ряд передаточных отношений повышающего согласующего редуктора привода силового генератора в пределах. Для каждого передаточного отношения согласующего редуктора построен график совместной работы двигателя и электропривода с параметризацией по силе тока () в главной якорной цепи электропередачи. Для примера на рис. 4 представлен график совместной работы двигателя В-31М2 и двухмашинного электропривода с согласующим редуктором, передаточное отношение которого.

После определения точек совместной работы двигателя и электропривода построена выходная характеристика силовой установки трактора (рис. 5). Выполнена оценка сходимости полученных результатов с результатами экспериментальных исследований. На Челябинском тракторном заводе под общим руководством начальника группы электрооборудования В.С. Большухина проведены эксперименты по определению расчетных рабочих характеристик электротрансмиссии трактора ДЭТ-250М2, в том числе была определена выходная характеристика моторно-трансмиссионной установки. На рис. 5 кружками показаны результаты проведенного эксперимента. Видно, что расчетная кривая (сплошная линия на рис. 5) достаточно точно согласуется с экспериментальными точками. Максимальная ошибка не превышает 6 %.

Далее для каждого совмещения построен оптимальный рабочий процесс при выполнении бульдозерным агрегатом траншейной разработки плотного суглинка III-IV категории (  кН/м2;  кг/м3) с отсыпкой в кавальер.

По результатам численной реализации оптимального процесса построена поверхность технической производительности в функции двух переменных с линиями уровня (рис. 6).

Общий максимум найденной функциональной зависимости дает оптимальное сочетание этих двух параметров трансмиссии. Сечения полученной поверхности плоскостями = const, = var и = var, = const дают условный экстремум производительности по одному из параметров. При изменении передаточных чисел механической части моторно-трансмиссионной установки в диапазонах, производительность бульдозера снижается от максимального значения не более чем на 2 % (рис. 7, 8).

Аналогичным образом проведен выбор параметров механической части автоматической трансмиссии трактора ДЭТ-320 с двигателем ЯМЗ-7511.10-18.

Предлагаемый метод выбора параметров автоматической трансмиссии промышленного трактора применен также для оценки возможности использования машины в нестандартных условиях эксплуатации.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Pages:     | 1 || 3 |






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