Научная статья на тему 'К вопросу оптимизации тягово-энергетических показателей мобильных энергетических средств'

К вопросу оптимизации тягово-энергетических показателей мобильных энергетических средств Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
103
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Агроинженерия
ВАК

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Панасюк А. Н.

Рассмотрены теоретические предпосылки оптимизации тяговых мобильных энергетических средств. В качестве критерия эффективности предложен показатель удельной тягово-сцепной мощности. Дано математическое описание оценки конструктивно-технологических факторов в зависимости от тягово-сцепных показателей МЭС.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Панасюк А. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

About optimization of tractive and power rates of the mobile power units

The article represents the theoretical premises of the optimization of tractive mobile power units. The index of specific towing power is proposed as a efficiency criterion. The author represents the mathematical description of the estimation of the design and technological factors depending on the towing rates of the MPU.

Текст научной работы на тему «К вопросу оптимизации тягово-энергетических показателей мобильных энергетических средств»

УДК 631.372

А.Н. Панасюк, канд. техн. наук, доцент

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный аграрный университет»

К ВОПРОСУ ОПТИМИЗАЦИИ ТЯГОВО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МОБИЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

Потенциальная производительность мобильного энергетического средства (МЭС) зависит от максимального его использования и установленной мощности, позволяющей получить максимальные скорости движения с высоким тяговым КПД.

Критерий оптимальности в функции энергонасыщенности и скорости можно представить в виде

Выразим Эф через тягово-сцепные показатели:

^кф-/)Цр

Эф = -

(5)

Mт Птяг

где G — эксплуатационный вес МЭС, Н; Хк — коэффициент нагрузки колес; ф- коэффициент сцепления; f— коэффициент сопротивления качению; ир — рабочая скорость, м/с; п — тяговый КПД.

N н Є N

-> шіп,

(1)

где Ыи — номинальная мощность; бк — коэффициент использования номинальной мощности; и — рабочая скорость, м/с; Мт- масса машины, кг; Ни — коэффициент пропорциональности, м/кг; Эн — показатель энергонасыщенности, Вт/кг.

Принимая номинальный показатель энергонасыщенности трактора в виде

дт-шах

Ян = у е

м„

(2)

и предполагая реализацию мощности МЭС только через тяговое усилие, которое, в свою очередь, ограничивается касательной силой тяги по сцеплению Рф, найдем условие и факторы, влияющие на максимальную эфективную мощность ^тах.

Показатель удельной тягово-сцепной мощности, Вт/кг,

N ф

Этф = —,

т М ’

(3)

где N — предельное значение мощности, которую может реализовать МЭС в тяговом агрегате по сцепным качествам.

Величина АЭ = Э^ - Эф представляет собой потенциальный удельный запас мощности, который можно реализовать, применяя к агрегату принципы тягово-энергетической концепции.

Представим

Этн =

N

N1

Мт

Мт п.

(4)

тр

где птр — КПД трансмиссии.

Тогда исходное выражение для расчета удельного запаса мощности, Вт/кг, примет вид

АЭ = -

N Шах (КФ- !' )р

^Птр

Пт

(6)

Заменим в этом уравнении коэффициенты ф и/ через их значения:

Ф =

где Рг — сила сопротивления качению, Н. Получим

АЭ = -

Р и

кт

^тр

(Ркф- Рг )ир

G Пт

(7)

или

АЭ = - ир G р

р;^—(ркф- р )—

ПтрПб 1 ’ Птяг

- ир

G п

где пб — КПД буксования.

[ Ркн пг-(ркф- Рг)_

(8)

Поскольку % =

Р

Рк р + РГ

, окончательно имеем

АЭ =

- ир

G Пт

(9)

где ш — ускорение свободного падения, м/с2; Ркр — номинальное тяговое усилие, Н; Рфр — тяговое усилие, реализуемое трактором по условию сцепления, Н.

Янє

Для ступенчатой трансмиссии

Up =^т (1 -8) = (1 -8), (10)

/Тр /Тр

где г — передаточное число трансмиссии; б — буксование; rk — радиус ведущего колеса, м; юда — угловая скорость коленчатого вала двигателя.

Таким образом, для анализа факторов, влияющих на реализацию потенциально заложенной мощности, получено выражение:

АЭт=-5Н( - рр) m,n (")

т Чр 1тяг

или

AN = (1 - 8)(( - р.) min. (12)

гтр Птяг

Анализируя это уравнение, можно сделать следующие выводы.

Для реализации потенциальной производительности (мощности) в составе агрегата МЭС должно работать в зоне максимального тягового КПД с соблюдением технологических скоростей. Для получения минимального значения целевой функции (12) тяговое усилие, реализуемое по сцеплению, должно быть равно расчетному значению Р^р. Это воз-

можно при использовании веса технологического модуля агрегата в качестве сцепного или автоматического перераспределения весовой нагрузки на ведущие колеса трактора в зависимости от изменения физико-механического состояния почвы. Критериями оценки служат коэффициенты сцепления Ф и использования сцепного веса ф.

Работа двигателя в режиме № возможна при адекватном изменении скорости в зависимости от условий работы, т. е. рабочие скорости на передачах (передаточные числа / ) должны позволять загружать двигатель по условию Мкю = const при высоком тяговом КПД и допустимых пределах буксования.

Для полной реализации потенциальной мощности МЭС должно иметь элементы задней и передней навесной системы с активным приводом рабочих органов от ВОМ.

Список литературы

1. Панасюк А.Н. Эксплуатационно-технологические предпосылки МЭС // Сб. науч. тр.: Механизация и электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. — Благовещенск: ДальГАУ, 2000. — Вып. 6. Ч. II. — С. 3-7.

2. Кутьков Г.М. Тракторы и автомобили. Теория и технологические свойства. — М.: Колос, 2004. — 502 с.

3. Основы теории мобильных сельскохозяйственных агрегатов / В.А. Самсонов, А.А. Зангиев, Ю.Ф. Лачуга и др. — М.: Колос, 2000. — 247 с.

УДК 631.363

А.К. Курманов, канд. техн. наук

Костанайский инженерно-экономический университет им. М. Дулатова

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ СИСТЕМНОСТИ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВИНТОВЫХ КОРМОПРИГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Винтовые транспортирующие и прессующие кормоприготовительные машины характеризуются равномерностью движения материальных и энергетических потоков, совмещением нескольких операций и универсальностью, т. е. могут работать с кормами, различающимися по физикомеханическим свойствам и степени уплотнения. Эти машины можно условно разделить на транспортеры, брикетировщики (грануляторы) и экструдеры (экспандеры). Данное разделение обусловлено требованиями к пределу прочности кормов (ограничениями на разрушение при транспортировании), а также к их плотности, размерам и кро-шимости (по стандартам). Качество работы кормоприготовительных машин определяется действующим на корма градиентом давления, который является интегрирующим показателем внутренней

характеристики системы — силовым и кинематическим критерием.

Концепция теории системности, базирующаяся на выявлении закономерностей, характеризующих структуру, динамику и организацию сложных объектов (систем), нуждается в постоянном совершенствовании. С этой целью можно использовать, например, систему менеджмента качества ИСО 9001-2000. Качество — важнейший критерий стандартизации, так как целями любого производства являются повышение его эффективности, включающей в себя масштабность процесса, показатели ресурсосбережения, качество получаемой продукции [1, 2]. Если кормоприготовительную машину рассматривать как систему, то для качественного моделирования ее функционирования необходимо воспользоваться принципами менеджмента качест-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.