Підвищення ефективності експлуатації машинно-тракторних агрегатів зниженням коливань елементів: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук : 05.05.11 - Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва

Abstract

В дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення науковоприкладної задачі, що виявляється в підвищенні ефективності експлуатації МТА зниженням коливань елементів. Це дозволило підвищити продуктивність агрегату через баластування енергетичного засобу та застосування здвоєних колісних систем. Для вирішення поставленої задачі теоретично досліджено МТА у складі трактора шарнірно-з’єднаної компоновки та сівалки. Складено математичну модель динаміки МТА з ЕЗ шарнірно-з’єднаної компоновки. На відміну від відомих математична модель враховує рух коліс по профілю опорної поверхні, коливань елементів в тривимірному просторі, залежності тиску повітря в шині, буксування та динамічної деформації шини у вертикальному напрямі. Отримано залежності буксування ведучих коліс тракторів серії ХТЗ-240К від маси трактора та тягового зусилля. Розраховано залежність опору кочення колеса трактора від навантаження на колесо та швидкості руху. Визначено жорсткості шини в залежності від тиску та навантаження і теоретично досліджено вплив на динаміку агрегата. В експериментальних дослідженнях використано «Вимірювальну систему динаміки та енергетики мобільних машин». Для даної системи розроблено датчик динаміки колеса та розроблено метод динамічного тарування. За результатами експлуатаційно-технологічних досліджень посівного агрегату – ХТЗ242К.20 + Vega-8 Profi встановлено, що застосування здвоєних коліс на тракторі приводить до підвищення швидкості на 4,1 %, зниження витрати палива на 0,5 кг/га. Баластування – приводить до підвищення швидкості на 5,2 %, зниження витрати палива на 0,6 кг/га.

The dissertation offers a theoretical generalization and a new solution of the scientific and applied problem, which is manifested in the increase of operational efficiency of machine - tractor units of reduction of oscillating elements. This allowed to increase the productivity of the unit due to the ballasting of the power vehicle and the use of dual wheel systems. To solve this problem theoretically investigated machinetractor unit consisting of a tractor and seeder mounted. The mathematical model of dynamics of the machine-tractor unit with the hinged tractor is made. Unlike the well-known mathematical model of the movement of the wheels on the profile of the bearing surface, fluctuations elements in three dimensions, the dependence of air pressure in the wheel, towing and dynamic deformation of the wheel in the vertical direction. The installation of a ballast weighing 1500 kg on the rear semi-frame of the tractor leads to a decrease in the spectral density of the amplitudes of vibration accelerations of the center of mass of the tractor in the vertical direction by 0.12, 0.04, 0.16, 0.021. (m/s2 ) 2/Hz for frequencies 15.9, 23.4, 35.3, 42.8 Hz. The spectral density of the amplitudes of vibration accelerations of the center of mass of the tractor is reduced by 0.051, 0.01, 0.0045, 0.0058 (m/s2) 2 /Hz. The dependences of the tractive effort of tractors of the KhTZ-240K series on the mass of the tractor and traction are found. An increase in tractor weight by 1500 kg reduces wheel slip from 5.9 to 1.8% with a hook force of 13000 N, from 33.5 to 10.3% at 32000 and H from 41.8 to 15.9% at 35300 N. The maximum tractive power of the tractor on single wheels without ballast 121 kW is achieved at a speed of 12 km/h; traction power on single wheels with ballast 122 kW - at a speed of 15 km/h; the tractor on twin wheels without ballast develops a maximum traction power of 121 kW at a speed of 14.5 km/h. The dependence of the rolling resistance of a tractor wheel on the load on the wheel and the speed of movement has been calculated. Stiffness of the tire is determined as a function of pressure and load and theoretically investigated the influence of the dynamics of the machine. With an increase in tire pressure from 80 to 140 kPa, fluctuations in the projections of the velocities of the center of mass of the tractor along the x, y and z axes decrease by 0.02 m/s; 0.03 m/s and 0.28 m/s. Increasing the pressure in the tires reduces the amplitude of the dynamic radii of the wheels from 0.13 to 0.09 m (front wheels) and from 0.12 to 0.05 m (for the rear). The pressure in the tractor wheels for the sowing machine-tractor unit must be increased to 100-140 kPa. In experimental researches the "Measuring system of dynamics and energy of mobile machines" is used. The accuracy of determining the traction of the tractor wheels developed by the wheel dynamics sensor is 1%. The sensor is equipped with a three-axis magnetometer, accelerometer and gyroscope. According to the results of operational and technological studies of the sowing unit – KhTZ-242K.20 + Vega-8 Profi it is established that the use of twin wheels on the tractor leads to an increase in speed by 4.1%, reducing fuel consumption by 0.5 kg/ha. Ballasting leads to an increase in speed by 5.2%, reducing fuel consumption by 0.6 kg/ha.