CC BY
30
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 629.3.014.2
ДИНАМИЧЕСКАЯ НАГРУЖЕННОСТЬ МТА ПРИ РАЗГОНЕ С ТРАКТОРОМ МТЗ-80Л, ОБОРУДОВАННЫМ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ПЛАНЕТАРНОЙ
Н.Г. Кузнецов, доктор технических наук, профессор Д.А. Нехорошее, кандидат технических наук, доцент
Н.С. Воробьева, кандидат технических наук, ст. преподаватель
ФГОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия
В статье рассматривается оптимизация параметров разгона, выбран оптимальный режим разгона МТА при разгоне с трактором МТЗ-80Л, оборудованным пневмогидравлической планетарной муфтой сцепления (ПГПМС).
Ключевые слова: процесс разгона, критерии оптимизации, планетарная муфта сцепления, среда Ма(М "А I).
Разработанные алгоритмы и программы расчета в среде МаШСАГ) процесса разгона МТА с трактором МТЗ-80Л с использованием пневмогидравлической планетарной муфты сцепления [1] дают возможность определять текущие значения параметров основных показателей разгона МТА с ПГПМС и построить по ним графические зависимости.
Для выбора оптимального режима разработана система критериев оценки работы ПГПМС при разгоне трактора в составе МТА путем изучения режимов работы МТА с ПГПМС, которые рассчитываются следующим образом:
1. Коэффициент запаса муфты сцепления Р - основной изменяемый критерий оптимизации процесса разгона МТА с ПГПМС, частным критерием оценки Р является динамичность нагружения МТА, по которому оценивается перегрузка пневмогидроккумулятора (ИГА) и всей системы:
По этому параметру предполагается провести вычислительные эксперименты с коэффициентом запаса муфты сцепления р= 1,15-1,75. В механических системах запас муфты сцепления Р=2-2,5. Мы для своих расчетов выбираем максимальный р=1,75 МПа, в связи с тем, что на этом режиме уже возможна пробуксовка движителей трактора.
2. Затраченная работа на перепуск масла Теряемая мощность двигателя на стравливание (перепуск) масла, Вт:
где ¥с- секундная подача масла, л/с, Ртхк- максимальное давление Ртях = 9 -10е Па
МУФТОИ СЦЕПЛЕНИЯ
(1)
где Мдин - максимальный момент двигателя; Мт - момент двигателя номинальный
К =
V • г • /
пр
2п
(3)
если V - подача жидкости на один зуб шестерни насоса, м\ ъ число зубьев шестерни насоса, /пр - передаточное число привода, м?с - угловая скорость солнечной шестерни, с1.
Затраченная работа на перепуск масла, Дж:
4,=лгп-дг
1
где М - элементарный промежуток времени
(4)
3. Затраты работы движителей на буксование Теряемая мощность при буксовании трактора, Вт:
Щ=2-Мк-м?к-Ь, (5)
где А/к - момент на ведущем колесе, Нм; м>к - угловая скорость колес, 5 - коэффициент буксования.
Затраченная работа на буксование трактора, Дж:
А
N. ■ Ж
д ,
где М - элементарный промежуток времени
4. Температура нагревания масла в баке ПГПМС
Л
(6)
(V)
К-р-С
где V - объем масла в баке гидросистемы, м3, С - удельная теплоемкость масла, Дж/кг-С0, р - плотность масла, кг/м3.
Для оптимизации процесса разгона по изменяемому критерию (коэффициенту запаса муфты сцепления Р) по результатам счета построены графические зависимости характеристик процесса разгона от времени для разных (Р =1,15-1,75) на паровом поле и на стерне: скорости коленчатого вала соГ), момента двигателя Мп, приведенного момента насосной шестерни Мн, тягового момента на движителях Мт, крюкового усилия Ркр, скорости вала водила сое, скорости солнечной шестерни сос, коэффициента буксования ё. На рис.1 и 2 приведены некоторые графические зависимости, полученные в результате вычислительного эксперимента.
а)
б)
Рисунок 1 - График изменения угловой скорости коленчатого вала в зависимости от времени при разгоне на паровом поле: а) при (3=1,15-1,45; б) при Р=1,60-1,75
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
Мд, Нм---------------------------------------------------------------------- Мд, Нм 3=1,6
Рисунок 2 - График изменения момента двигателя в зависимости от времени: а) при (3=1,15-1,30; б) при |3=1,60-1,75
а) б)
Рисунок 3 - График изменения приведенного момента насосной шестерни в зависимости от времени: а) при (3=1,15-1,30; б) при (3=1,60-1,75
Анализ графических данных показателей процесса разгона МТА с ПГПМС для разных режимов работы показал, что режимы Р= 1,15-1,30 менее динамичны по сравнению с режимами Р= 1,60-1,75.
Результаты расчета по остальным критериям оптимизации отражены в таблице (первая строка ячейки - данные, полученные на паровом поле, вторая строка ячейки - данные, полученные на стерневом поле) и на диаграммах (рис. 4-6).
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
Таблица - Результаты расчета по критериям оптимизации
Показатели (3=1,15 (3=1,30 (3=1,45 (3=1,60 (3=1,75
Работа, затраченная на перекачку масла, Дж 17 127,6 11 009,4 1839,1 1845,5 2420,5
12 598,6 9326,5 1748,1 1302,1 1303,7
Работа, затраченная на буксование, Дж 83 362,86 84 640,46 87 092,29 86550,86 87 760,90
59 066,33 59 479,60 61 553,91 60364,85 60 666,47
Максимальное значение буксования 0,13 0,15 0,83 1 1
0,13 0,14 0,95 1 1
Величина нагревания температуры масла в баке гидросистемы, СО 0,502 0,323 0,054 0,054 0,502
0,369 0,273 0,051 0,039 0,270
Суммарная работа, Дж 100 490,46 95 649,86 88 931,39 88396,36 90 181,4
716 64,93 68 806,1 63 302,01 61666,95 61 970,17
Рисунок 4 - Диаграмма зависимости затраченной работы на перекачку масла от коэффициента запаса муфты сцепления |3
Рисунок 5 - Диаграмма зависимости затраченной работы на буксование от коэффициента запаса муфты сцепления |3
Рисунок 6 - Диаграмма зависимости суммарной затраченной работы от коэффициента запаса муфты сцепления |3
Анализ графиков, диаграмм и таблицы позволил сделать частные выводы:
1. Если оценивать режимы разгона по работе, затраченной на перекачку масла и буксование, то оптимальный режим соответствует коэффициенту запаса муфты сцепления Р=1,45, при котором наблюдается наименьшая работа перекачки масла и буксования движителей.
2. Проверка температуры нагревания масла в баке гидросистемы показала, что при любом Р изменения температуры являются незначительными.
3. Оценка по ограничительному порогу критерия максимального коэффициента буксования показала, что возможными в эксплуатационных условиях являются только режимы работы при
Р= 1,15-1,3 0, при которых в допустимых пределах по экологическому критерию и истиранию шин изменяется коэффициент буксования (8<0,15).
4. Для того, чтобы выбрать оптимум между режимом р=1,15 и Р=1,30 проведен расчет по еще одному ограничительному порогу, расходу топлива (рис. 7), который показал, что при Р=1,30 затраты меньше. Значит, он является оптимальным режимом в плане динамичности нагружения и энергетических затрат при условии соблюдения ограничительного порога по экологическому критерию.
■ стерня
Рисунок 7 - Диаграмма зависимости израсходованного топлива за время разгона от коэффициента запаса муфты сцепления Р
Этот расчет показал, что при Р=1,30 расход топлива оказался меньше, чем при Р=1,15, хотя разница - незначительна.
Библиографический список
1. Кузнецов, Н.Г. Алгоритм расчета математической модели процесса разгона трактора МТЗ-80 JI с пневмогидравлической планетарной муфтой сцепления в среде MathCAD [Текст]/Н.Г. Кузнецов, Д.А. Нехорошев, Н.С. Воробьева//Известия Нижневолжского
агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование - 2010. -№2. (18)-С. 110
E-mail: [email protected]
