Динамічна стабільність мобільних сільськогосподарських агрегатів : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня д-ра техн. наук : 05.05.11 - Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва

Abstract

У дисертації вирішено науково-практичну проблему з підвищення ефективності експлуатації МСА шляхом розробки наукової теорії їх динамічної стабільності, створення на базі одержаних наукових положень нових методів і способів керування агрегатами, стабілізації динамічних процесів. Запропоновано нове вирішення науково-прикладної проблеми, що виявляється в розробленій теорії динамічної стабільності МСА на базі створених математичних моделей: функціонально-технічного стану збурюваних мобільних механічних систем за критерієм роботоздатності; нелінійної динаміки рухливих сільськогосподарських агрегатів за парціальними прискореннями; адаптивно-динамічної стабілізації процесів керованості та стійкості за інтегрально-оціночними параметричними характеристиками при збурюючих факторах і нестабільності параметрів; динаміки тяговоенергетичних і силових характеристик за несталих режимів роботи. Проведено розрахунки та розроблено методи стабілізації МСА, оперативно-комплексної оцінки тягово-енергетичних, експлуатаційних і динамічних показників реальної ефективності експлуатації сільськогосподарських агрегатів. На основі обґрунтування ефективності використання акселерометрів для дослідження динамічних процесів роботи агрегатів, розроблено мобільний вимірювально-реєстраційний комплекс. За результатами досліджень визначені шляхи підвищення ефективності комплектування і роботи ґрунтообробних агрегатів та проаналізовано сутність динаміки коефіцієнту корисної дії під впливом зовнішніх навантажень. Розроблено рекомендації для впровадження у виробництво нових технологій вимірювання тягово-енергетичних та динамічних параметрів мобільних сільськогосподарських ґрунтообробних агрегатів в процесі їх експлуатації.

В диссертации решена научно-практическая проблема, которая имеет важное значение для повышения эффективности эксплуатации МСА, путем разработки научной теории их динамической стабильности, создания на базе полученных научных положений новых методов и способов управления агрегатами, стабилизации динамических процессов. Впервые обоснована зависимость адаптивно-передаточной функции управления мобильной машины, позволяющая оценить ее реакцию на управляющие действия при изменении парциальных ускорений. На основе теоретических расчетов доказано, что для обеспечения устойчивости движения мобильных машин значение передаточной функции управления необходимо, чтобы Wкер < 1, а для обеспечения управляемости Kкер < 0. Предложена новая концепция и решение научно-прикладной проблемы, что выражено в разработанной теории динамической стабильности МСА на базе созданных математических моделей: функциональнотехнического состояния возмущенных мобильных механических систем по критерию работоспособности; нелинейной динамики мобильных сельскохозяйственных агрегатов по парциальным ускорениям; адаптивной динамической стабилизации процессов управляемости и устойчивости по интегрально-оценочным параметрическим характеристикам при возмущающих факторах и нестабильности параметров; динамики тягово-энергетических и силовых характеристик при переходных режимах работы. Проведены расчеты и разработаны методы стабилизации МСА, оперативно-комплексной оценки тягово-энергетических, эксплуатационных и динамических показателей реальной эффективности эксплуатации сельскохозяйственных агрегатов. Установлено, что для МСА в составе трактора ХТЗ-17221 с плугом ПЛН-5-35 агротехнические требования выполняются при вспашке на глубину 25 ... 27см, скорости движения V = 8,5 км/час. с утечками рабочей жидкости в гидрообъемном рулевом управлении kв = 5·10-9 м 3/с (номинальное техническоесостояние) и kв = 5·10-7 м 3/с (предельный). Для МСА с увеличением суммарных утечек рабочей жидкости kв возрастает частота воздействий  S ,  S на систему управления, которая и обеспечивает агрегату управляемость и устойчивость на гоне. Ссылаясь на обоснование эффективности использования акселерометров для исследования динамических процессов работы агрегатов, разработан мобильный измерительно-регистрационный комплекс, что позволило провести экспериментальные исследования для контроля динамики ускорений в работе почвообрабатывающих агрегатов. Доказано, что тракторный агрегат будет работоспособным, то есть выполнять заданные функции, если его техническое состояние обеспечивает изменение координат v(t), y(t) и z(t) в пределах, обусловленных нормативно-технической документацией. По результатам исследований установлены пути повышения эффективности комплектования и работы почвообрабатывающих агрегатов, проанализировано сущность динамики тягового КПД под влиянием внешних нагрузок. Разработаны рекомендации для внедрения в производство новых технологий измерения тягово-энергетических и динамических параметров МСА в процессе их эксплуатации.

The problem of scientific and practical efficiency of MAUʼs operation through the development of a scientific theory of their dynamical stability and the establishment of the new methods and ways to control machines, stabilization of dynamic processes on the basis of a scientific statements has been solved in the dissertation. A new solution of scientific and applied problem is the theory of MAUʼs dynamic stability on the base of created mathematical models: functional and technical condition perturbations mobile mechanical systems by the criterion of efficiency; nonlinear dynamics of mobile agricultural units for partial accelerations; adaptive dynamical stabilization controllability and stability processes for integral and evaluation parametric features in perturbation factors and instability of parameters; the dynamics of pull-energetic force characteristics for unstable modes. The calculations are conducted and the methods of MAUʼs stabilization are developed, operational and complex assessment of pull-energetic, exploitative and dynamic indicator of the real operational efficiency of agricultural units. On the basis of justification the efficiency of using accelerometers for studying the dynamic processes of units work, the mobile measuring registration complex is developed. By the result of research the ways to improve effectiveness of manning and working of tillage machines are identified and the nature of the dynamics of the coefficient of efficiency by external loads is analyzed. The recommendations for introduction in manufacture of new measure technologies pull- energy and dynamic parameters of mobile agricultural tillage units during their operation are worked out.