Файл: Барский И.Б. Динамика трактора.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 156

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

И. Б. Барский,

д-р техн. наук, проф.

В. Я. Анилович,

д-р техн. наук, проф.

Г. М. Кутьков,

канд. техн. наук

Д И Н А М И К А

ТРАКТОРА

Москва • „Машиностроение" • 1973

Б26

УДК 531.3.629.114.2

Барский И. Б.,

Анилович

В. Я.,

Куть-

ков Г. М. Динамика

трактора. М., «Машино­

строение», 1973, 280

с.

 

 

 

В книге излагаются

математические и экс

периментальные методы

исследования

динами

ческих процессов в тракторах,

теория

колеба

ния остова и агрегатов трактора, колебания уг левой скорости коленчатого вала двигателя трогание и разгон трактора. Дается электрон­ ная модель и инженерный метод расчета про­ цесса трогания и разгона машинно-тракторно­ го агрегата.

Рекомендуемые методы исследования мо­ гут быть использованы для определения дина­ мических нагрузок в различных узлах и дета­ лях трактора при расчетах их на прочность и долговечность.

Книга предназначена для научных работни­ ков институтов, инженерно-технических работ­ ников конструкторских бюро и заводов тракторо- и двигателестроения. Табл. 23, ил. 139, список лит. 40 назв.

Рецензент канд. техн. наук И. М. Эглит

422—257 257—73 038(01)—73

©Издательство «Машиностроение», 1973 г.

П Р Е Д И С Л О В И Е

Динамические качества трактора в значитель­ ной мере определяют его эксплуатационные и агротехнические показатели. С повышением энергонасыщенности трактора это влияние су­ щественно возрастает. Поэтому создание пер­ спективных энергонасыщенных сельскохозяйст­ венных тракторов требует дальнейшего разви­ тия как методов исследований, так и самих ис­ следований в области динамики трактора.

К числу основных проблем динамики тракто­ ра можно отнести использование мощности двигателя, трогание и разгон машинно-трактор­ ного агрегата (МТА), плавность хода, крутиль­ ные колебания в трансмиссии и т. д.

Некоторые из перечисленных проблем в по­ следние годы возникли впервые, другие требу­ ют качественно нового подхода для их реше­ ния. Разработка этих проблем стала возмож­ ной благодаря развитию фундаментальных наук и их прикладных разделов—теории случайных функций, теории вероятностей и методов мате­ матической статистики, теории регулирования, теории колебаний и т. д.

Применение ЭВМ позволило использовать достижения в изучении динамики трактора при практических инженерных расчетах, увеличить объем и сократить сроки исследований, частич­ но заменить натурные опыты экспериментом на электронной модели.

Решения отдельных задач исследования дина­ мики трактора освещены в литературе. Однако большой круг задач требует доработки и мето­ дической систематизации.

Внастоящей книге рассматриваются лишь те задачи, которые получили наибольшую степень разработки.

Вразделе «Тяговая динамика трактора» из

числа бесступенчатых передач

рассматривает­

ся только

гидромеханическая,

поскольку

ис­

пользование

других типов бесступенчатых

пе-

3


редач перспективным типажом сельскохозяйст­ венных тракторов не предусматривается.

К настоящему времени сложились разные ме­ тоды исследования математических моделей, описывающих динамику трактора и колебания его элементов. При исследовании тяговой дина­

мики используются, как

правило,

аналоговые

вычислительные машины,

а при

исследовании

колебаний

элементов

трактора — цифровые.

Эти методы и изложены в книге.

 

В связи с общностью методов

исследования

крутильные

колебания

в трансмиссии освещены

в одном разделе с плавностью хода.

Настоящая книга представляет собой первую попытку обобщения сведений по динамике трактора. Поэтому как по существу содержа­ щегося материала, так и по характеру егс изложения могут быть замечания и пожелания, которые авторы примут с большой признатель­ ностью.

Авторы пользуются случаем, чтобы выразить

глубокую благодарность

коллективам

институ­

тов ВИМ, НАТИ, УкрНИИСХОМ,

ОГК ХТЗ,

оказавшим содействие

в проведении

исследо­

ваний, послуживших источником для написания

настоящей

книги.

 

 

 

 

Раздел

I написал Г. М. Кутьков,

раздел I I —

В. Я.

Анилович,

главу

I I I — И. Б. Барский

и

Г. М.

Кутьков,

главу

IV — И. Б.

Барский

и

В. Я. Анилович. В написании главы

V I I прини­

мал участие И. Ш. Чернявский.

 

 


Глава I. ТЯГОВАЯ ДИНАМИКА ТРАКТОРА ПРИ ДВИЖЕНИИ

СУСТАНОВИВШЕЙСЯ НАГРУЗКОЙ

1.Регуляторная характеристика

Тяговые и динамические показатели трактора наиболее полно отражает его тяговая характеристика.

По существу тяговая характеристи­ ка трактора — это построенная в дру­ гих координатах регуляторная харак­

теристика,

снятая через

трансмиссию

с учетом

буксования

движителей.

 

При

снятии как

регуляторной,

так

и тяговой

характеристик

последова­

тельно повышается

или снижается

(от

некоторого

уровня)

нагрузка

на

дви­

гатель.

Разница

заключается

лишь

в том, что

при тормозных

испытаниях

момент

сопротивления

на

 

каждом

уровне загрузки сохраняется

постоян­

ным от начала до конца опыта,

а

при

тяговых

испытаниях

он

изменяется

по закону

случайной

функции.

 

 

 

Таким

образом,

 

регуляторная

ха­

рактеристика двигателя

(рис. 1),

вы­

ражающая

зависимость крутящего

мо­

мента от частоты вращения коленчато­ го вала, является одной из основных его статических характеристик, опре­ деляющих тягово-динамические свой­ ства трактора.

Некоторые определения, относящи­ еся к регуляторной характеристике, сформулированы в литературе по-раз­ ному. Поэтому остановимся на тех представлениях о регуляторной харак­ теристике, которые принимаем за ос­ нову.

Регуляторная характеристика со­ стоит из трех участков: ab, be и ей. На участках ab и be цикловую подачу топ­ лива регулируют рейкой топливного насоса, которая перемещается под дей­ ствием разности усилия пружины ре-

5


гулятора и восстанавливающей силы. На участке ab перемеще­ ние рейки не ограничивается ничем, а скорость вращения колен­ чатого вала поддерживается примерно постоянной, в чем и состоит назначение регулятора. Поэтому участок ab принято называть регуляторным. На участке be перемещение рейки огра­ ничивается специальным устройством, называемым корректо­ ром. Поэтому участок be называется корректорным. Иногда его называют безрегуляторным. Это название ошибочно, так

М$,кгс-м

 

 

 

как

при

работе

двигателя

на

 

 

 

корректорной

ветви

характери­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стики

 

осуществляется

регулиро­

 

 

 

 

 

вание

 

цикловой

подачей

топ­

 

?

 

 

 

лива.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s:

 

. L

 

На

участке

cd

рейка

регуля­

 

 

 

 

тора

остается

неподвижной.

Это

30

 

м !

1

 

 

часть

 

внешней

характеристики

 

 

двигателя, и по отношению к ней

20

 

 

 

термин

«безрегуляторная

ветвь»

 

 

 

!

является

вполне правомерным.

 

 

 

 

Номинальными

показателями

10

 

 

 

 

 

 

 

 

(частота

вращения

коленчатого

 

 

 

 

 

 

 

 

nj+M

вала,

 

крутящий момент

и мощ­

 

 

 

Л

 

ность)

нового

двигателя

принято

 

 

1300 1500

1700 лд,об/тн

считать те, значения которых по­

Рис.

1. Зависимость

крутящего

лучены

в

точке b

регуляторной

момента

двигателя

от

частоты

характеристики.

Точка b

выби­

вращения

коленчатого

вала

(регу-

рается

таким

образом,

чтобы

ляторная

характеристика)

 

крутящий

момент,

соответствую­

 

 

 

 

 

щий ей, был не менее чем на

12—

15%

ниже максимального момента

двигателя.

Максимальный

момент ограничивается обычно напряженностью рабочего про­ цесса двигателя, характеризуемой чаще всего дымлением.

Точка с должна находиться на внешней характеристике дви­ гателя правее точки, соответствующей максимальному значению крутящего момента.

Важным показателем двигателя, характеризующим его ди­ намические качества, является коэффициент k запаса крутящего момента:

t-Mn 100%

где Мтах максимальный крутящий момент по регуляторной характеристике, развиваемый двигателем;

Мп — номинальный крутящий момент двигателя. Определение коэффициента запаса крутящего момента за­

труднено тем, что нет общепринятой точки зрения по поводу того, какой крутящий момент принимать в качестве номинального. По одному из стандартов (ГОСТ 7057—54) следует пользоваться

6


моментом, развиваемым двигателем при максимальной мощно­ сти, по другому (ГОСТ 491—55) моментом при номинальной мощности.

По существу запасом крутящего момента являются те 12— 15% его максимального значения, о которых сказано выше. По­ этому в качестве Мп примем момент в точке b регуляторной ха­ рактеристики. В связи с неизбежными отклонениями при регу­ лировке изготовленных двигателей номинальные значения основных параметров, в том числе и мощности, как правило, не

совпадают

в точке Ь. Следовательно, определяя запас

крутяще­

го момента

относительно

его величины при

номинальной или

максимальной мощности,

как рекомендуют

стандарты,

опреде­

лим не тот запас момента, который предусматривал конструктор, а какой-то другой, потому что указанные в стандартах значения мощности могут соответствовать произвольной точке характе­ ристики.

Некоторые двигатели оборудованы регулятором, который не дает резкого излома характеристики, и точку b на ней выделить невозможно. В этом случае значение М„ следует брать в точке регуляторной характеристики, соответствующей максимальной мощности двигателя, в пределах номинального скоростного ре­

жима

с учетом поля допуска на его отклонение. Например,

если

в паспорте на двигатель

указано, что номинальная частота

вра­

щения

двигателя должна

составлять 2000 ± 30 об/мин, то

для

расчета запаса крутящего момента нужно брать точку с макси­ мальной мощностью до 1970 об/мин.

2. Влияние колебаний нагрузки на показатели двигателя и трактора

Условия

работы

тракторного

двигателя.

Работа

трактора

в условиях

сельскохозяйственного

производства сопровождает­

ся непрерывными колебаниями

нагрузки.

Процесс

колебаний

близок к стационарному процессу, поэтому

его можно считать

установившимся.

 

 

 

 

 

При отсутствии

в трансмиссии

демпфирующих

устройств

с непрозрачной характеристикой колебания нагрузки передаются на двигатель и вызывают изменение скорости вращения его ко­ ленчатого вала и скорости поступательного движения трактора, что влияет на производительность агрегата. Поддержание заданного скоростного режима работы двигателя в некоторых пределах осуществляется регулятором. Качество регулирования определяется не только параметрами регулятора, но и степенью совершенства всей системы автоматического регулирования (САР), правильным выбором отдельных параметров трактора, двигателя, орудия.

7