CC BY
37
При расчёте необходимого количества периферийных устройств применяются объёмные показатели потока информации в листах:
(10)
П = К Sum (VMm ■ nm ■ 1т ) К
исп. j-y лт-г повт
Пр ■ Тгод
где П — количество периферийных устройств; Умт — объём машинной обработки т-го документа (задания) в листах; пт — количество видов документов (заданий) в потоке;
1т — интенсивность потока; Тгод, — годовой фонд рабочего времени устройства;
Пр — паспортная производительность устройства в час;
Кповт. — коэффициент повторного выполнения работ, свойственный для распечатываемых документов и определяемый тиражом документа и количеством стадий редакционных правок, обычно для печатающих устройств 2 < Кпоеж < 4, для настольных копиров 2 <Кпоеж< 10.
Вывод. Кчислу основных производных показателей модели можно отнести коэффициенты автоматизации работ, свёртки информации, численность персонала, автоматизированных рабочих мест и периферийного оборудования, необходимых для обработки существующих или проектируемых потоков информации в системе. В приведённых выше расчётах при большом объёме исходных данных
целесообразно применение аппарата матричных вычислений и методов математической статистики, что позволит автоматизировать процесс обработки результатов анализа.
Литература
1. Матвейкин И.В., Гатчин Ю.А. и др. Концептуальная модель управления предприятием // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2008. № 5. Т. 51.
2. Матвейкин И.В. Синтез интегрированной информационной модели обработки информации // Труды конгресса по интеллектуальным системам и информационным технологиям Научное издание в 2-х томах. М.: Изд-во ФИЗМАТЛИТ, 2013. Т. 1. С. 314-320.
3. Матвейкин И.В. Разработка интегрированной модели обработки информации на предприятиях технического сервиса // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2014. № 1 (45). С. 58-61.
4. Давыдов Ю.А. Моделирование, оптимизация и контроль информационных потоков локомотивного депо. М.: Наука, 2001. 256 с.
5. Рассказов М.Я. Прогрессивные технологии ремонта машин. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2000. 52 с.
6. Шепель В.Н. Статистическое моделирование обоснования управленческих решений на сельскохозяйственных предприятиях. М.: Колос, 2004. 344 с.
7. Системное проектирование взаимодействия человека с техническими средствами // Организация взаимодействия человека с техническими средствами АСУ. Практическое пособие в 7 кн. / Под ред. В.Н. Четверикова. М.: Высшая школа, 1993. Т. 7. 321 с.
8. Бойко В.В., Савинков В.М. Проектирование баз данных информационных систем. М.: Финансы и статистика, 1989. 351 с.
9. Управление персоналом организации: учебник / Под ред. А.Я. Кибанова. М.: Инфра-М, 1997. 334 с.
10. Константинов М.М., Подлесных М.Ю., Кандауров М.М. Использование информационных технологий в управлении сельскохозяйственным предприятием // Сб. докладов междунар. науч.-технич. конф. Труды Оренбургского регионального отделения Российской инженерной академии. Вып. 6. Оренбург, 2005. С. 141-145.
Теоретическое исследование взаимодействия составляющих КПД дифференциала и движителя колёсных машин
Ю.Г. Горшков, д.т.н, профессор, С.В. Золотых, к.т.н, ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ
Учитывая количество автомобильного транспорта во всех отраслях экономики России [1], эффективность работы колёсных транспортных средств более всего характеризуется и определяется коэффициентами полезного действия (КПД) движителя и узлов трансмиссии, в частности дифференциала [2—4].
КПД дифференциала и колёсного пневматического движителя исследовались неоднократно. Однако в проведённых теоретических исследованиях имеется ряд нерешённых вопросов. В частности, вызывает сомнение возможность полного учёта КПД дифференциала по существующим в настоящее время формулам (зависимостям) [2, 3, 5—7].
Известно, что КПД дифференциала непосредственно влияет на КПД колёсной машины и, кроме того, на такие важные её качества, как проходимость и способность движения с сохранением раздельного перемещения ведущих колёс.
В то же время параметрами внутреннего трения дифференциала определяется его КПД. Если вопросы эффективности использования дифференциала и степень влияния этого механизма на проходимость в какой-то мере и изучены [6—8], то взаимосвязь КПД указанного элемента трансмиссии с его способностью обеспечивать раздельное качение ведущих колёс по топорной поверхности, в силу назначения этого механизма изучена слабо [3, 4, 9]. Причём указанное составляет одну из основных характеристик любого дифференциала [2, 3, 10, 11].
Материал и методы исследования. Авторы предприняли попытку восполнить некоторые пробелы в описании теории работы межколёсного дифференциального механизма.
Для анализа работы последнего наиболее часто используется формула его КПД, применяемая в НАМИ. Существо её вывода заключается в следующем [2—4]. Из подобия треугольников в кинематической схеме поворота ведущей оси автомобиля (рис. 1) видно, что:
Аю ю
о .
Я
откуда:
В 2
Аю_ В юо 2 Я
(1)
N'+ N11
N
(2)
К _
М,
(5)
, (6)
где Дю — разность угловых скоростей корпуса дифференциала и полуоси; В — средняя ширина колеи; ю0 — угловая скорость корпуса дифференциала; ю1 и ю2 — соответственно меньшая и большая скорости вращения ведущих колёс.
КПД дифференциала определится из следующего равенства:
Мощность, подводимая к корпусу дифференциала, определяется как:
N0 _Мо • юо _ (М2 + М,) •юо _
_ (М2 + М2 • кб) • Юо _ М2 • Юо(1 + кб) где М0 — крутящий момент, подведённый к корпусу дифференциала.
После подстановки значений N, N и N находим, что:
М2 (юо + Аю) + М2 • кб (юо - Аю)
Па
, (7)
М 2(1 + к б) юо где — КПД дифференциала.
После преобразований и упрощения выражения (7) составит:
Па _
юо + Аю + кб юо - кб • Аю
где N — мощность, подводимая к корпусу дифференциала;
N и N — мощности, подводимые к ведущим колёсам.
(1 + кб ) ю о
(1 + кб )• юо + Аю(1 - кб) Аю(1 - кб)
(8)
(1 + кб ) ю о
1 + -
ю о(1 + к
Аю
После подстановки значения из форму
юо
лы (1) КПД дифференциала выразится равенством:
Па _ 1 - —
В (кб -1)
(9)
2Я (кб +1)'
В данном виде эта формула (9) широко используется для определения КПД дифференциала.
Далее, используя зависимости (5) и учитывая, что М0 = М1 + М2 и М1 = М2 + Мг = М2 + М0-определили, что коэффициент внутреннего трения дифференциала будет равен:
кб -1
Рис. 1 - Упрощённая кинематическая схема поворота автомобиля
В свою очередь:
N'' _ М2(юо + Аю), (3)
N1 _ М1 (юо - Аю) _ М2 • кб (юо - Аю), (4)
где М\ и М2 — величины крутящих моментов, подведённых к левому и правому ведущим колёсам, соответственно вращающимся с большей и меньшей скоростью; кб — коэффициент блокировки.
Коэффициент блокировки кб (коэффициент перераспределения дифференциалом момента по полуосям) находится из следующего соотношения:
М
кб +1
(10)
где \ — коэффициент внутреннего трения дифференциала. Значение этого показателя для каждого типа дифференциала (пренебрегая некоторыми колебаниями) может считаться постоянным. Для простых шестерёнчатых дифференциалов эта величина составляет 0,035-0,040;
Мг — момент внутреннего трения в дифференциале.
Результаты исследования. Величину момента внутреннего трения в дифференциале Мг можно определить на основе следующего выражения [3]: Мг Мо; (11)
откуда
Мо
(12)
Для дифференциалов повышенного трения (например, конструктивно выполненных с раздельным расположением кулачков) коэффициент перераспределения крутящего момента по полуосям равен 3—6, с осевым расположением сухарей — 5—10, для червячных дифференциалов он равен 8—15 [3].
Тогда уравнение (9) может быть записано следующим образом:
п
_ 1 Аю-Мо •£,
ю о •Мо
(13)
Верхняя часть (числитель) уравнения (13) определяет уровень потерь мощности на вну-
треннее трение дифференциала, а нижняя часть (знаменатель) — мощность, подведённую к корпусу дифференциала.
Отсюда видно, что КПД дифференциала, определяемый по формулам (9) и (13), учитывает только потери на трение внутри дифференциала, независимо от причин, вызвавших раздельные перемещения ведущих колёс.
Однако КПД транспортного средства, осуществляющего поворот, складывается не только из потерь на трение внутри дифференциала [6, 12]. На внутреннее колесо по отношению к центру поворота всегда передаётся большее тяговое усилие, чем на внешнее, согласно формуле (10). Совокупность этих сил относительно плоскости дороги образуют момент, противодействующий повороту автомобиля, который увеличивает его сопротивление движению машины и приводит к дополнительному снижению КПД автомобиля [3] (рис. 2).
Рис. 2 - Поворот грузового автомобиля на поверхности с малой несущей способностью при возникновении момента сил, противодействующего повороту
Для учёта влияния перераспределения дифференциалом крутящего момента на КПД автомобиля, движущегося на повороте, обозначим общий КПД автомобиля через:
Побщ. _Ла- Л™., (14)
где — КПД дифференциала, учитывающий потери на трение внутри его, определяемый формулами (10) и (13);
Л„ов. — КПД дифференциала, учитывающий увеличение сопротивления при повороте автомобиля.
Определение цпов. произведём по формуле:
^т - <15)
где ДЖ — мощность, теряемая на преодоление момента сил, противодействующих повороту автомобиля;
N — мощность, подведённая к дифференциальному механизму. Движение ведущей оси при совершени автомобилем поворота целесообразно рассматривать
состоящим из прямолинейного и вращательного относительно внутреннего колеса.
Мощность, затрачиваемая на вращательное движение ведущей оси, составит:
АN _АМ • Аю1, (16)
где ДМ — момент сил в плоскости дороги, противодействующий повороту автомобиля; Дю1 — угловая скорость вращательного движения ведущей оси при повороте автомобиля (ю2—Ю[) (рис. 1).
В свою очередь ДМ найдём из следующего выражения:
АМ _ М • В • в _у а • г;(17)
г г
откуда
Аю,
2Аю • гк В
(18)
где гк — радиус качения ведущего колеса;
у — коэффициент дорожного сопротивления передвижению автомобиля; О — вес автомобиля. Из выражений (17) и (18) найдём, что:
АN _ 2Аю• у • О Ук .
(19)
Подставляя найденное значение ДЖ в формулу (15), определим, что:
_ 1 2Аю • у • О гк 4
(20)
(21)
ю о •Мо • Л Так как у • О • гк=М0, то:
, 2Аю^4
Л"ов._ 1 .
ю о • Л
Выражение для определения общего КПД дифференциала при движении автомобиля на повороте с учётом формулы (21) примет вид:
л 2АЮ4.
Побщ . _ Па ' П„ое _Ла (1---) _
щ ю о • Л
2Аю • 4 , Аю4 2Аю4
_ п--- _ 1------ _
ю
ю
ю
(22)
_1 3Аю4
юо
о Аю В
Произведя подстановку-_ из формулы
(1) и значения получим: юо 2Я
Лобщ. 1 „ П •
3В Ь -1
(23)
1общ . 2Я кб +1 Анализируя формулу (23), можно видеть, что относительные потери мощности при движении автомобиля на повороте, определяемые по формуле (23), в три раза выше, чем при определении КПД дифференциала по формуле (13).
В качестве примера сравним значения КПД червячного дифференциала при повороте автомо-
Рис. 3 - Изменение КПД дифференциала в зависимости от коэффициента блокировки Кб, ширины колеи В и радиуса кривизны траектории Я
биля, полученные по формулам (13) и (23), если В = 1,8 м, Я=8 м и кб=9.
КПД дифференциала, подсчитанный по формуле (13), равен 0,91, а подсчитанный по формуле (23) - 0,73.
На рисунке 3 графически представлена зависимость КПД дифференциала от коэффициента блокировки Кб, радиуса кривизны траектории Я и ширины колеи В.
Анализ графика (рис. 3) наглядно показывает, что дифференциала увеличивается с увеличением Я и снижается с увеличением В. Отсюда можно сделать следующий вывод: с ростом Кб снижение происходит по кривой, представленной на графике как (Кб). На рассмотренном примере ясно, что при выполнении поворота автомобилем с дифференциалом, обладающим повышенным внутренним
трением, потери КПД могут достигать 27%. Это свидетельствует о необходимости дальнейшего изучения и учёта КПД дифференциала, как одного из существенных и перспективных критериев оценки динамических качеств автомобиля.
Литература
1. Данцев С.А. Автомобилизация в России: история и перспективы // Бизнес в законе. 2009. № 1. С. 85-87.
2. Бабков В.Ф., Бируля А., Сиденко В.М. Проходимость колёсных машин по грунту. М.: Автотрансиздат, 1959.
3. Горшков Ю.Г. Повышение эффективности функционирования системы «дифференциал — пневматический колёсный движитель — несущая поверхность» мобильных машин сельскохозяйственного назначения: дисс. ... докт. техн. наук. Челябинск, 1999.
4. Горшков Ю.Г. Влияние дифференциала на управляемость и устойчивость автомобиля // Вестник Челябинского агро-инженерного университета. 1994. Т. 5.
5. Терещенко Е.С. Способ повышения подвижности автомобилей многоцелевого назначения при эксплуатации на различных дорожных покрытиях / Е.С. Терещенко, И.А. Му-рог, Д.Ю. Фадеев, Д.В. Шабалин // Омский научный вестник. 2013. № 2 (120). С. 115—120.
6. Ушнурцев С.В., Келлер А.В., Усиков В.Ю. Метод управления распределением мощности между ведущими колёсами автомобиля многоцелевого назначения по взаимному отклонению кинематических и силовых факторов // Омский научный вестник. 2012. № 1 (107). С. 159—162.
7. Шульгин Л.М. Блокировка дифференциала ограничителем угловых ускорений // Совершенствование конструкций машин и пути увеличения их долговечности. Челябинск, 1965.
8. Шамин А.А. Самоблокирующийся дифференциал мобильной машины // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженер-ный университет им. В.П. Горячкина». 2008. № 4. С. 81—83.
9. Мурог И.А. Математическая модель движения автомобиля // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. 2013. № 1. С. 17—21.
10. Жилейкин М.М., Ягубова Е.В., Стрелков А.Г. Алгоритм работы системы динамической стабилизации за счёт управления дифференциалами механической трансмиссии и корректирующего подруливания для трактора // Известия вузов. Машиностроение. 2014. № 12 (657). С. 45—52.
11. Острецов А. В., Есаков А. Е., Шарипов В. М. Сравнительная оценка опорной проходимости автомобилей КамАЗ-4350, КамАЗ-43114 и Урал-4320-31 на сыпучем песке // Известия МГТУ «МАМИ». 2014. № 1 (19). С. 50—54.
12. Холопов В.Н., Лабзин В.А., Ерыгин А.Б. Влияние переходных процессов в трансмиссии на эксплуатационные свойства лесной машины // Вестник КрасГАУ. 2010. № 11. С. 164—169.
Проблема и предпосылки совершенствования механизма регулирования поперечной базы универсально-пропашных тракторов
Ю.А. Ушаков, д.т.н., профессор, Е.М. Асманкин, д.т.н., профессор, В.С. Стеновский, к.т.н, А.А. Черкасов, инженер, Н.Г.Журкина, аспирантка, А.С. Путрин, д.т.н., профессор, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
Одним из приоритетных направлений совершенствования технологии сельскохозяйственных работ является расширение эксплуатационных возможностей МТП хозяйств, т.е. совмещение видов работ при выполнении технологических операций [1, 2].
Оценивая работу универсально-пропашных тракторов, можно констатировать, что колёсные тракторы класса 1.4 имеют лучшую перспективу
при целевой модернизации отдельных конструкционных элементов. Это не требует больших изменений базовой модели, а следовательно, крупных капиталовложений.
Как отмечают конструкторы-тракторостроители и учёные-исследователи агропромышленного комплекса, вопрос модернизации универсально-пропашных тракторов сегодня с повестки дня не снимается, поскольку при эксплуатации их в сельскохозяйственном производстве выявлен ряд проблем [3, 4].
Необходимо улучшать технико-экономические показатели тракторов, оптимизировать режимно-конструкционные параметры в соответствии с
