CC BY
54
3. Приваловская Г.Я. Сырьевая специализацияхозяйства России и проблемы перехода кустойчивому развитию//Природопользова -ние и устойчивое развитие. Мировые экосистемы и проблемы России. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2006. - С. 177-197
4. Доклад о состоянии и охране окружающей среды Кемеровской области в 2011 году. Кемерово: Администрация Кемеровской области, 2012. - 68 с.
5. Эйдензон Д., Шамрони Д., Воловоденко В. Визуализация и анализ многомерных данных // Материалы международной конференции с участием ученых-соотечественников, Томск, 2010. Режим доступа URL: http://www.tsu.ru/ upload/content/static/ files/12_s4.doc (дата обращения 14.04.2012).
6. Воловоденко В.А., Эйдензон Д.В., Мыльцев К.В. Метод и система визуализации многомерных объектов и процессов. -Томск, 1991. - 13 с. -Деп. во ВИНИТИ 05.04.91, № 1471-В91.
concept of iNFoRMATioNAL-ANALYTic sYsTEM of ENViRoNMENT MoNiTORiNG FoR iNDusTRiALLY degraded AGRiCULTURAL LANDsOAPEs D.V. Ejdenzon, E.A. Izhmulkina, I.A. Ganieva, o.V. Loshkareva
summary. The article introduces the concept of informational-analytic system for monitoring of influence of coal industry on the environment with the ability to predict the timing of contamination neutralization and industrial landscape biological productivity restoring. It can be used for qualitative assessment of integral states of systems in question by analysis of integral forms of their states and investigation of spatial relationships between coal strip mine, remediation technologies and environmental characteristics. Key words: monitoring of industrially disturbed landscapes, informational system, environment, geoinformation technologies, assessment of integral state of system.
УДК 629.114.2
экспериментальное определение оптимального положения центра давления гусеничного
трактора двойного назначения
Е.И. БЕРДОВ, кандидат технических наук, доцент
В.А. АЛЯБЬЕВ, инженер
Е.Г. ЩЕПЕТОВ, инженер
Челябинская ГАА
E-mail: [email protected]
Резюме. В статье рассматриваются и анализируются результаты экспериментальных исследований гусеничного трактора двойного назначения с целью определения оптимального положения центра давления, обеспечивающего наилучшие тягово-сцепные свойства машины.
Ключевые слова: центр давления, гусеничный трактор двойного назначения, загрузочно-имитационноеустройство, тягово-сцепные свойства, сопротивление передвижению, техническая производительность.
На сегодняшний день в средних и крупных сельскохозяйственных предприятиях РФ растет интерес к всё более широкому приобретению и использованию гусеничных тракторов двойного назначения (ТДН), создаваемых на базе сельскохозяйственных или промышленных энергетических средств общего назначения. Это обеспечивает эффективную загрузку машин в течение всего календарного года благодаря возможности агрегатирования не только с комплексом сельскохозяйственных орудий (в период активных полевых работ), но и с таким оборудованием, как бульдозер (всесезонные строительно-дорожные работы), кусторез, корчеватель (расширение посевных площадей, обустройство культурных пастбищ), скрепер (ирригационные работы) и др. [1].
Опыт эксплуатации ТДН в хозяйствах АПК Урало-Сибирской зоны показывает, что их потенциальные возможности в большинстве случаев используются не в полной мере. Это связано, в частности, с тем, что конструкция любого базового сельскохозяйственного трактора общего назначения в наибольшей степени при-
способлена для работы с крюковой нагрузкой, в то время как для эффективной работы фронтально расположенного орудия (например, бульдозера) он должен обеспечивать необходимые толкающее и заглубляющее усилия. Таким образом, проблема повышения эффективности использования ТДН на различных видах работ актуальна, а ее решение имеет важное значение.
В работах [2,3] было показано, что положение центра давления (ЦД) гусеничного трактора общего назначения (в том числе ТДН) при работе с различными энергоёмкими орудиями (плуг, бульдозер и др.) в значительной степени влияет на тягово-сцепные свойства трактора и, как следствие, на эффективность использования МТА в целом. В частности, было теоретически определено оптимальное положение ЦД трактора с бульдозерным оборудованием (БО) на различных фазах рабочего элемента цикла, обеспечивающее наилучшие тягово-сцепные свойства и минимальные потери на передвижение.
Цель наших исследований - экспериментальная проверка выдвинутых теоретических положений для ТДН тягового класса 4.
Условия, материалы и методы. Объект испытаний - гусеничный трактор с полужесткой подвеской типа Т-4АП2 (ОАО «АлтТРАК», тяговый класс 4) в агрегате с бульдозерным оборудованием типа ДЗ-101 (прямой неповоротный отвал с гидроперекосом). На тракторе были установлены датчики и измерительно-регистрирующая аппаратура, позволяющие определять положение ЦД и фиксировать другие необходимые параметры непосредственно во время работы бульдозерного агрегата (БА).
Как известно, тягово-сцепные свойства трактора в определяющей степени обусловлены его сцепной массой и характеристиками ходового аппарата. К последним следует отнести такие важные параметры, как сопротивление
Рис. 1. Зависимость сопротивления передвижению агрегата от скорости 1 - при Рт = 0...10 кН; 2 - при Рт = 30...40 кН.
передвижению Р, и смещение ЦД относительно середины опорной поверхности гусеницы АХЯ.
При проведении эксперимента по определению зависимости сопротивления передвижению Р, (коэффициента сопротивления передвижению , от действительной скорости Vд агрегата при различных значениях тягового усилия Рт трактора имитировали нагрузки, характерные для наиболее продолжительной фазы рабочего элемента цикла БА - режима перемещения призмы волочения грунта при «плавающем» положении отвала. Имитацию осуществляли с помощью специально разработанного загрузочно-имитационного устройства (ЗИУ) [4] и мобильной динамометрической лаборатории ДЛ-10.
При определении зависимости сопротивления передвижению Р( от сцепной массы Gсц трактора при АХВ х 0 с целью обеспечения неизменности положения равнодействующей вертикальных усилий Яв догрузку трактора осуществляли набором тарированных грузов симметрично относительно середины опорной поверхности гусениц.
Для определения зависимости потенциального тягового усилия БА от изменения сцепной массы трактора догрузку также осуществляли тарированными грузами симметрично относительно середины опорной поверхности гусениц (то есть при АХ х 0) или путем имитации бульдозерных нагрузок (то есть при АХр * 0).
Для обеспечения необходимого положения ЦД трактора при выполнении землеройных работ (с бульдозерным оборудованием) использовали устройство для динамического изменения положения центра давления (УИЦД) [5].
С целью определения эксплуатационных показателей бульдозерного агрегата с УИЦД были проведены его испытания на техническую производительность в сравнении с серийным БА по методике РТМ 23.1.6-79. Для снижения влияния изменяющихся условий внешней среды и других факторов серии опытов (по 20 проходов в серии для каждого БА) проводили в одних и тех же траншеях.
Результаты и обсуждение. Анализ полученных данных показывает, что при невысоких значениях тяговых усилий (Ртх до 10 % от Ртттх) зависимость Р( V) практически линейна (рис. 1), а темп прироста невысок (менее 1 кН при изменении Vд в четыре раза). С увеличением тягового уси -лия, развиваемого агрегатом, до 30...40 кН зависимость принимает вид показательной функции, и темп прироста Р, особенно при Vд > 1,5 м/с, также повышается.
Изменение сцепной массы трактора в пределах АGсц = -2000...+4000 кг (перекрывающих полный диапазон рабочих нагрузок БА) вызывает весьма незначительное изменение сопротивления передвижению Р,: с 7,95 до 8,35 кН (прирост на 5 %), подтверждая выдвинутое ранее предположение о том, что параметр АGсц не приоритетен для Р( (рис. 2).
В гораздо большей степени на величину Р1 влияет смещение ЦД относительно середины опорной по-
Рис. 2. Зависимость сопротивления передвижению от сцепной массы агрегата (при Уц ~ 0,5 м/с, ДЯ ~ 0, Рт ~ 30 кН).
верхности гусеницы АХЯ. Так, при Vд = 0,1...0,5 м/с и Рт = 50...100 кН минимальные значения Р1 находятся в диапазоне АХЯ = 0...-150 мм, резко увеличиваясь в случае выхода Ахя за пределы этого диапазона (рис. 3). Например, приАХЯ = -500 мм, Р, = 14 кН (, = 0,146), а когда АХЯ = +500 мм, Р, = 18,7 кН (, = 0,195). При проведении этого эксперимента величина тяговой загрузки Рт задавалась близкой к максимальной (с соответствующей скоростью движения Vд) при данном смещении АХЯ трактора.
Рс.кН Г
у(х) =
0,22
3,032 + 0 544х =0, 35x2 18 -0,20
0,18
0,16
•0,14
-0,12
-0,10^
тгш
-ДХ
Е
-4
-2
О
4 ДХр,мЮ"
Рис. 3. Зависимость сопротивления передвижению агрегата от смещения ХЯ (при Уц = 0.0,5 м/с; Рт = 50.100 кН).
В случае, когда АХЯ х 0, зависимость Ртлш (АGсц) в диапазоне АGсц = -10...+20 кН носит характер, приближающийся к линейному; при дальнейшем увеличении АGсц начинается уменьшение Рттах (по условиям сцепления). Под влиянием бульдозерных нагрузок и соответствующего смещения АХ, зависимость Р (АG ) имеет вид показательной
Я т.тах х сц' ^
функции с зоной максимальных значений потенциального тягового усилия в диапазоне АGсц = -5...+10 кН, когда соответствующие им значения АХЯ в наименьшей степени искажают эпюру давления гусеничных движителей БА на опорную поверхность.
В результате эксперимента по определению эксплуатационных показателей бульдозерного агрегата с УИЦД было установлено, что средневзвешенное значение скорости рабочего хода для серийного БА составляет 0,732 м/с, с УИЦД - 0,785 м/с (прирост на 7,2 %), объёма призмы волочения грунта - 2,33 и 2,62 м3 соответственно (прирост на 12,4 %); удельный расход топлива - 0,168 и 0,160 кг/м3 (снижение на 4,8 %); техническая производительность -96,4 и 104,3 м3/ч (прирост на 8,2 %).
Аналогичные данные были получены в результате экспериментальных исследований ТДН типа Т-170М1.03-53
Рис. 4. Зависимость потенциального тягового усилия от сцепной массы агрегата: 1 - при изменении Осц; 2 - при одновременном изменении Осц и ДХЯ.
класса 8/10 (в числителе указан класс по сельскохозяй- чимости: действительная скорость V,тяговое (толкающее)
ственной классификации, в знаменателе по промышлен- усилие Рт, смещение равнодействующей AXR вертикальных
ной) ОАО «ЧТЗ-УралТРАК». усилий, приложенных к ходовому аппарату трактора.
Выводы. Уменьшение потерь мощности Nf на преодо- Выбор рационального положения центра давления
ление сил Р( сопротивления передвижению БА (за счет ТДН с различными вариантами агрегатирования - одно
смещения ЦД в оптимальную зону) позволяет перерас- из эффективных средств уменьшения потерь мощности
пределить соответствующую долю мощности двигателя на передвижение и соответствующего увеличения тяговых
Ne на увеличение тягового усилия Рт и действительной свойств машины, что в конечном итоге обеспечивает ощу-
(рабочей) скорости V агрегата. тимый прирост производительности МТА без увеличения
Установлена иерархия факторов, определяющих по- мощности установленного двигателя и изменения других
тери на передвижение Р( БА, в порядке увеличения их зна- конструктивных параметров базового трактора.
Литература.
1. Бердов Е.И. и др. Трактор двойного назначения для АПК// Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2001. - № 9.
2. Теоретические и экспериментальные исследования по обоснованию оптимальных параметров с.-х. модификации трактора Т-170 и агрегатов на его базе: Отчет ГосНИИ ПТ(ЧФ НАТИ) № 113. Отв. исп. Бердов Е.И. - Челябинск, 1997. - 148 с.
3. Бердов Е.И., Щепетов Е.Г. Повышение эффективности использования тракторов двойного назначения. Монография.-Челябинск: ООО «Издательство РЕКПОЛ», 2008. - 170 с.
4. А.с. на изобретение СССР № 1185156. Установка для исследования тягово-сцепных свойств тракторов. - МКИ G 01M 17/00, заяв. 07.05.84, опубл. 15.10.85, бюл. № 38//ГинзбургЮ.В., Бердов Е.И./.
5. Патент RU № 109086. Устройство для регулирования положения центра давления и/или центра тяжести наземного транспортного средства // Щепетов Е.Г., Бердов Е.И., 2011 /.
experimental determination of optimum position of centre of pressure of double-purpose caterpillar tractor
E.J. Berdov, V.A. Alyabjev, E.G. shchepetov
summary. In article are considered and analysed results of experimental caterpillar tractor studies double-purpose for the reason determinations of optimum position of pressure centre, ensuring best tractive-coupling characteristic of machine. Key words: pressure centre, double-purpose caterpillar tractor, load-simulation devise, tractive-coupling characteristic, resistance to movement, technical production.
УДК 621.436
анализ изменения механических потерь дизеля
тракторно-транспортного агрегата
при отключении части цилиндров
B.И. СУРКИН, доктор технических наук, профессор
C.Ю. ФЕДОСЕЕВ, аспирант A.A. ПЕТЕЛИН, магистрант Челябинская ГАА
E-mail: [email protected]
Резюме. В статье изложен анализ механических потерь дизеля тракторно-транспортного агрегата (ТТА) при отключении части цилиндров. Предложен способ расчёта механических потерь дизеля при отключении цилиндров. Представлены результаты экспериментальных исследований по определению механических потерь двигателя Д-240 при отключении части цилиндров, а также сравнение расчётных и экспериментальных данных.
Ключевые слова: механические потери, мощность механических потерь, отключение цилиндров.
Известно, что 20.. .27 % объёма сельскохозяйственных перевозок осуществляют тракторно-транспортные агрегаты. При этом степень использования мощности двигателя в случае выполнении транспортных работ составляет 25.30 %. Помимо этого значительную часть времени тракторный двигатель работает на режиме холостого хода, на который по данным [1] приходится более 22 % эксплуатационного времени.
Работа двигателя на режимах малых нагрузок и холостого хода сопровождается повышенным удельным расходом топлива. Один из способов увеличения экономичности в таком случае - отключение части цилиндров двигателя. Удельный расход топлива при этом снижается, главным образом, из-за уменьшения механических потерь двигателя [2.4]. При анализе литературы выяснено, что подробные сведения для определения механических потерь при отключении цилиндров отсутствуют.
Цель нашей работы - повышение топливной экономичности ТТА отключением части цилиндров дизеля. Для ее достижения необходимо решить ряд задач, в том числе определить, как при отключении части цилиндров изменяются механические потери двигателя.
Условия, материалы и методы. Мощность механических потерь двигателя без наддува Nып складывается из следующих составляющих - мощность, затрачиваемая для преодоления трения Лтр, мощность, затрачиваемая на совершение насосных ходов Лнх и мощность на привод вспомогательных механизмов Лвм (топливного, масляного и водяного насосов,вентилятора, газораспределительного механизма):
(1)
N = N + N + N
мп тр нх вм
