WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Обоснование параметров и управление работой колесных тракторов с учетом энергетических потерь при взаимодействии движителей с почвой

На правах рукописи

МОЧУНОВА НАТАЛЬЯ АЛЕКСАНДРОВНА

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОЙ

КОЛЕСНЫХ ТРАКТОРОВ С УЧЕТОМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

ПОТЕРЬ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ДВИЖИТЕЛЕЙ С ПОЧВОЙ

Специальности: 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства

05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (сельское хозяйство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой

степени кандидата технических наук

Москва – 2011

Работа выполнена на кафедре безопасности жизнедеятельности Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства» (ФГБОУ ВПО МГУП)

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Пряхин Вадим Николаевич

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства» (ФГБОУ ВПО МГУП)

доктор технических наук

Карапетян Мартик Аршалуйсович

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства» (ФГБОУ ВПО МГУП)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Перов Виктор Александрович

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства» (ФГБОУ ВПО МГУП)

кандидат технических наук

Шавров Александр Александрович

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный аграрный заочный университет» (ФГБОУ ВПО РГАЗУ)

Ведущая организация: Российский государственный аграрный университет- Мо имени К.А.Тимирязева

Защита диссертации состоится «01 » ноября 2011 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 220.045.01 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства» по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 19, ауд. 1/201, тел/факс: 8 (495) 976-10-46.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства» и на официальном сайте ФГБОУ ВПО МГУП www.msuee.ru.

Автореферат разослан «____» _______________ 2011 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Сурикова Т.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Теоретический и экспериментальный материал по механизации растениеводства, накопленный на сегодняшний день как в России, так и за рубежом, свидетельствует о том, что применение колесных тракторов в качестве энергетических средств на полях нередко оказывает отрицательный эффект и приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур, необратимому пагубному воздействию на почву. Современными исследованиями установлено, что только около 12% площади полей не подвержено воздействию движителей, а суммарная площадь следов движителей более чем в два раза превышает площадь поля. Недобор урожая по этой причине достигает по различным данным от 20 до 40%.

Наиболее заметным и ключевым фактором в уплотнении почвы является буксование.

Многочисленными исследованиями установлено влияние буксования колес трактора на эксплуатационно-технологические показатели работы машинно-тракторного агрегата (МТА): снижение производительности и проходимости, повышение удельного расхода топлива, износ шин; негативное влияние на физико-биологические свойства почвы (отклонение от оптимальных характеристик почв, таких как твердость, пористость, структура, плотность).

К основным причинам, вызывающим буксование колес, относятся колебания тяговой нагрузки МТА и силы сопротивления его движению.

По нескольким критериям: тягово-сцепным качествам, энергетическим затратам на буксование и качественным показателям почвы, определяется максимально-допустимая величина буксования. Его допустимые значения по указанным критериям различны, поэтому определение величины буксования трактора является достаточно сложной задачей, не имеющей однозначного решения и требующей изучения взаимодействия движителей с почвой.

Таким образом, вопрос повышения эффективности работы колесного трактора при выполнении технологических операций за счет снижения энергетических потерь при буксовании и смятия почвы колесными машинами актуален и имеет важное практическое значение.

Цель исследований: формирование мероприятий по снижению энергетических потерь колесных тракторов в условиях неустановившегося движения по почве при автоматизированном управлении давлением воздуха в шинах.

Задачи диссертационных исследований:

1. Разработать математическую модель процесса буксования колесного движителя в различных эксплуатационных диапазонах (условиях).

2. Выявить и оценить основные факторы и вредные воздействия колесных тракторов с разными режимами буксования на агротехнические показатели.



3. Исследовать влияние неустановившегося характера тяговой нагрузки на буксование ведущих колес трактора.

4. Разработать технические средства для автоматической регулировки давления воздуха в шинах в зависимости от величины буксования ведущих колес трактора.

5. Выявить обобщенный математический критерий оптимальности МТА по энергозатратам.

Объект исследования: процесс взаимодействия пневматических движителей колесных тракторов с почвой.

Предмет исследования: закономерности взаимодействия и взаимовлияния системы «МТА-местность» в условиях неустановившегося характера тяговой нагрузки.

Научная новизна. Теоретически исследовано взаимодействие пневматического колесного движителя с учетом составляющих потерь энергии на его качение по опорной поверхности:

- определены составляющие потерь энергии, влияющие на величину буксования ведущих колес и на уплотнение почвы;

- разработана концепция взаимодействия колесного движителя МТА с почвой, на основании которой разработан алгоритм управления, учитывающий взаимодействие между буксованием и параметрами, определяющими характер неустановившейся нагрузки;

- определено аналитическое выражение для вычисления величины буксования ведущих колес, а так же коэффициент, характеризующий изменение кривой диаграммы сдвига почвы при неустановившемся режиме работы колесных тракторов;

- разработана принципиально новая схема автоматического регулирования давления воздуха в шинах в зависимости от величины буксования.

Практическая значимость работы состоит в том, что результаты проведенных исследований позволяют снизить потери энергии при качении пневматических движителей. Зависимость для определения величины буксования ведущих колес трактора может быть использована при создании систем автоматического регулирования давления воздуха в шинах.

Результаты исследований рекомендуются к использованию в научно-исследовательских институтах, в ВУЗах, на сельскохозяйственных и других предприятиях, занимающихся эксплуатацией колесных машин.

Основные положения выносимые на защиту:

- выявление и оценка основных факторов и вредных воздействий колесных тракторов с разными режимами буксования на агротехнические показатели почвы;

- аналитическое выражение для вычисления величины буксования ведущих колес трактора;

- разработаны технические средства для автоматического регулирования давления воздуха в шинах;

- результаты экспериментальных исследований зависимости величины буксования от изменения амплитуды и частоты тяговой нагрузки;

- определены аналитические зависимости главной и вспомогательной передаточных функций МТА.

Внедрение. Рекомендации по оценке потерь энергии пневматических движителей при сдвиге почвы и буксовании ведущих колес переданы на машинно-испытательные станции (МИС) для использования при испытаниях колесных тракторов.

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены,

обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях: МГУП (Москва, 2008-2011 гг.), МГАУ имени В.П. Горячкина (Москва 2010гг.), РГАУ – МСХА имени К.А.Тимирязева (Москва, 2011 гг.), ГИУ Армении (2008, 2010 гг.), а также на научно-практических конференциях МОАЭБП (2009–2011 гг.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 16 публикациях, в том числе 6 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка использованной литературы и приложений. Содержит 150 страниц текста, включая 16 рисунков, 8 таблиц, 2 приложения, 180 наименований использованных литературных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение отражает актуальность области исследования, новизну темы и ее практическую значимость, содержит основные положения, выносимые на защиту, цель и основные задачи исследования.

В первой главе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследования» проведен анализ материалов, посвященных снижению потерь энергии при взаимодействии пневматического колесного движителя с деформируемой поверхностью, а также существующих конструкций шин сельскохозяйственного и мелиоративного назначения. Определены пути снижения вредного воздействия колесных движителей на почву, а также анализ структуры и основных энергетических параметров движителей колесных тракторов.

Исследованию этой проблемы посвящены работы Анохина В.И., Дмитриченко С.С., Щетинина Ю.С., Бойкова В.П., Белковского В.Н., Кацыгина В.В., Чудакова Д.А., Смирнова Г.А., Кутькова Г.М., Харитончика Е.М., Строкова В.Л., Самсонова В.А., Тургиева А.К. и др.

Изучению влияния ходовых систем на физико-механические и агробиологические свойства почвы посвящены работы М.С. Антонова, В.А. Скотникова, Р.П. Турецкого, А.И. Пупонина, А.С. Кушнарёва, В.В. Медведева, А.М. Кононова, В.А. Русанова, И.П. Ксеневича, М.И. Ляско, Д.И. Золотаревской, А.Н. Захарченко и др.

Исследованию параметров и адаптированию режимов работы МТА при автоматизированном его управлении посвящены работы Самсонова В.А., Зангиева А.А., Дидманидзе О.Н., Судника Ю.А., Солдатова В.В., Лачуги Ю.Ф. и др.

Выявлено влияние буксования на эксплуатационно-технологические показатели работы трактора и агро-физико-биологические свойства почвы.

Сложность комплексной оценки механизированных процессов обработки почвы заключается в необходимости учета разнокачественных факторов: технических, агро-экологических и других. Очевидно, что лишь производственные функции экономического характера могут объективно отразить многокритериальность процессов сельскохозяйственного производства, связать их с результатами деятельности производственных структур.

На основе проведения литературного анализа сформулированы задачи исследования.

Во второй главе «Влияние параметров шин на буксование ведущих колес трактора» представлено теоретическое исследование потерь энергии на качение пневматического движителя.





Величины деформаций, буксования и проскальзывания определяются не только внешними нагрузками, но и находятся в сложной зависимости друг от друга, поэтому учет одновременно всех отдельных процессов затрудняет расчеты, и для теоретического исследования надо упростить физическую картину за счет расчленения суммарных потерь на отдельные виды и выбрать из них наиболее существенные.

Зависимость между уплотнением почвы и вертикальной нагрузкой нелинейная, но в наших исследованиях принята линейная зависимость, так как значительная часть испытаний проводилась именно на плотных почвах. Энергия, затраченная на смятие грунта за один оборот колеса, при известном значении коэффициента с подсчитывается:

где: В – ширина шины, м; Н – глубина колеи, м; - путь, пройденный колесом за один оборот, м; – динамический радиус качения колеса, м; с – коэффициент объемного смятия почвы, Н/см3.

Подставив в (1) значение, получим окончательную формулу для определения энергии, затраченной на смятие почвы:

Основой для аналитического определения касательной силы тяги может служить диаграмма сдвига почвы (рис.1), где – касательное напряжение; S – величина сдвига почвы; К0 и К2 – коэффициенты, характеризующие протекание кривой диаграммы сдвига; m0 и m2 – частоты колебаний.

 Диаграмма сдвига почвы Для этого нужно получить уравнение,-10

Рис. 1. Диаграмма сдвига почвы

Для этого нужно получить уравнение, описывающее кривую диаграммы сдвига почвы. Такое уравнение впервые получил Беккер на основе решения дифференциального уравнения затухающего гар­монического колебательного движения.

Зная параметры колеса и почвы, а также характер протекания кривой диаграммы сдвига, можно определить касательную силу тяги по формуле:

Для анализа влияния колебательной тяговой нагрузки на величину буксования разложим член в ряд Тейлора и после некоторого преобразования формулы (3) получим:

Решая уравнение (4) относительно величины буксования, получим:

где: - касательная сила тяги, кг; K - коэффициент, характеризующий протекание кривой диаграммы сдвига почвы, см; - длина дуги колеса, находящегося в сцеплении с почвой, см; F - площадь поверхности контакта колеса с почвой, см2; с - сопротивление сдвигу, создаваемое силами сцепления, действующими между частицами почвы, кг/см2; - нагрузка на колесо, включая вес самого колеса, кг; - коэффициент внутреннего трения, представляющий собой отношение приращения сопротивления сдвига к соответствующему увеличению нормального давления.

При уменьшении сопротивления почвы деформации (сдвигу) величина горизонтальной дефор­мации возрастает, кривая диаграммы сдвига почвы протекает более полого, что приводит к росту чис­ленного значения коэффициента К. А это, в свою очередь, приводит к увеличению величины буксования ведущих колес трактора.

В третьей главе «Автоматическое управление давлением воздуха в шинах тракторов в зависимости от их буксования» рассматривается проблема уменьшения повреждений структуры почвы тракторами. Для этого разработана система автоматического управления давлением воздуха в их шинах, которая снижает его при возникновении пробуксовки трактора, т.к. в этих случаях указанные повреждения особенно велики. Наличие пробуксовки разработанная система определяет по отклонению реальной скорости трактора от ее заданного значения согласно следующему выражению:

Необходимо отметить, что данная система имеет зону нечувствительности, т.к. не реагирует на значения величины , которые не превышают 0,1.

Для практической реализации автоматической системы была использована каскадная схема управления, представленная на рис.2.

 Функциональная схема системы автоматического управления давлением в-35

Рис. 2. Функциональная схема системы автоматического управления давлением в шинах тракторов: КБ – командный блок; – заданное давление в шинах; – воздействие на исполнительный механизм, изменяющий величину .

В данной схеме для уменьшения пробуксовки используются две управляемых величины и , причем величина является главной, а величина – вспомогательной. Соответственно, для управления используется главный регулятор, а управление , осуществляется вспомогательным регулятором. При этом выходной сигнал главного регулятора используется в качестве сигнала задания для вспомогательного регулятора, управляющего давлением воздуха в шинах трактора в зависимости от его буксования.

Поскольку главный регулятор применяется для управления скоростью движения трактора и этот канал управления является более инерционным сравнительно с каналом управления давлением, то в качестве такого регулятора целесообразно выбрать пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор, как наиболее эффективный среди типовых регуляторов.

Для реализации вспомогательного регулятора целесообразно выбрать пропорциональный (П) регулятор, т.к. другие виды типовых регуляторов содержат интегральную или дифференциальную составляющие, уже входящие в ПИД регулятор, и поэтому введение дополнительной интегральной компоненты приведет к нежелательному повышению инерционности замкнутой системы, а наличие второй дифференциальной составляющей может чрезмерно увеличить влияние на систему шумов и помех, присутствующих в сигналах ошибок управления и .

Поскольку структура почв изменяется в зависимости от местоположения обрабатываемых полей, то передаточные функции трактора и для каналов передачи воздействий соответственно на главную и вспомогательную величины, определяются экспериментально перед началом полевых работ по переходным характеристикам управляемого объекта (кривым разгона).

В результате устанавливаются значения параметров этих передаточных функций, заданных следующими выражениями:

где – комплексная переменная; и – коэффициенты передачи; и – постоянные времени объекта; и – постоянные времени транспортного запаздывания.

Отметим, что для настройки обоих регуляторов использовался метод вспомогательной функции, разработанный профессором А.В. Шавровым, т.к. он позволяет обеспечить высокое качество управления при отсутствии полной и достоверной информации о статистических характеристиках возмущающих воздействий.

В четвертой главе «Исследование параметров адаптации режимов работы МТА при автоматизированном управлении» представлены параметры и режимы работы МТА.

С помощью использования метода нелинейного программирования обоснован обобщенный математический критерий оптимальности по энергозатратам МТА, который был использован для расчета основных параметров агрегата в целях оптимизации режима буксования.

Установлено, что основные показатели эффективности управления режимами работы МТА, являющиеся случайными величинами, подчиняются определенным законам распределения.

В числе основных адаптируемых параметров особое место занимает группа параметров, управляемых во время рабочего хода.

При выполнении рабочего хода многообразие воздействующих случайных факторов приводит к нарушениям энергетического и технологического режимов. При этом возникающие перегрузки двигателя, колебания рабочей скорости ведут к снижению производительности, увеличению расхода топлива, ухудшению качества выполнения технологического процесса, снижению тягового КПД и других показателей агрегатов.

Поэтому для снижения отрицательного воздействия внешней среды необходимо управление режимами рабочего и холостого хода МТА.

На рис. 3 представлена схема регулирования давления воздуха в шинах в зависимости от величины буксования.

 Схема регулирования давления воздуха в шинах в зависимости от-79

Рис. 3. Схема регулирования давления воздуха в шинах в зависимости от величины буксования: 1-6 – электромагнитные клапаны; 7 и 8 – передний и задний мост МТА соответственно; 9 и 10 – ресиверы; 11 – рулевое колесо; 12 - блок коробки передач с раздаточной коробкой; 13 – устройство определяющее координату поворота руля; 14 – устройство сравнения моментов вращения колес; 15 – центральный компьютер; 16 - датчик угла поворота рулевого колеса; 17 –компрессор; 18 и 19 – датчики вращающего момента колеса; 21, 23 -датчики давления; 20,22 – электромагнитные клапаны.

Предлагаемая схема работает следующим образом. По первому варианту включены блокировки переднего 7 и заднего 8 мостов. Датчик 18 дает сигнал пропорционально моменту вращения колес переднего моста 7, датчик 16 дает координаты угла поворота рулевого колеса 11. Датчик 19 дает сигнал пропорциональный моменту вращения колес заднего моста 8. Сигналы с датчиков 18 и 19 поступают на устройство сравнения моментов вращения колес 14. С датчика 16 сигнал поступает на устройство, определяющее координа-

ты поворота руля 13. Сигналы с устройств 13 и 14 поступают на центральный компьютер 15. После обработки сигналов центральный компьютер дает сигналы на электромагнитные клапаны 1,2,3,4,5,6. В результате чего происходит сброс или подкачка давления в шинах мостов 7 и 8.

Компрессор 17 подает давление в магистраль, которая подключена к двум ресиверам 9, 10 через собственные электромагнитные клапаны. Каждый из ресиверов снабжен электромагнитными клапанами сброса давления, позволяющих поддерживать заданное с помощью датчиков давления.

Датчики давления 21, 23 установлены на каждом ресивере и связанны с компьютером 15.

По второму варианту мосты 7 и 8 разблокированы. С датчиков 18 и 19

поступают два сигнала на устройство сравнения моментов вращения колес

14. В остальном цикл работы устройства повторяется.

В пятой главе «Экспериментальное обоснование исследований» представлена методика проведения экспериментов для серийного трактора МТЗ-82 в агрегате с культиватором.

Испытания проводились по ГОСТ 30745-2001 на основе теории планирования эксперимента.

Измерение физических параметров в процессе проведения экспериментов осуществлялось программным комплексом «Беларусь» в среде Windows XP при помощи измерительной информационной системы ИП – 264, регистрирующей сигналы из тензометрического звена, путеизмерительного колеса, расходомера топлива ИП-260-2.

Результаты экспериментального исследования позволяют анализировать влияние частоты (m) и амплитуды (A) колебаний тягового сопротивления на величину буксования ведущих колес трактора при разных скоростях движения.

В табл.1 и на рис.4 представлены результаты, позволяющие судить о характере изменения величины буксования при различных частоте и амплитуде колебаний тягового сопротивления.

При скорости движения трактора 7,5 км/ч с изменением частоты колебания тягового сопротивление буксование ведущих колес возросло в 1,9 раза, а при скорости 16 км/ч увеличение буксования значительно меньше.

Таблица 1

Результаты величины буксования от частоты колебаний тяговой нагрузки

Коэффициент буксования Частота колебаний тяговой нагрузки
m1=5,4 1/сек m2=8,8 1/сек m3=10,2 1/сек m4=12,7 1/сек
1 Экспериментальные при v=7,5 км/ч 14,8 19,7 23,6 28,2
2 Экспериментальные при v=9,6 км/ч 13,8 17,7 20,1 23,7
3 Экспериментальные при v=13 км/ч 10,8 14 15,9 18
4 Экспериментальные при v=16 км/ч 10 11,2 12 13,7

 лияние амплитуды (А) колебаний тяговой нагрузки на величину буксования-80

Рис.4 Влияние амплитуды (А) колебаний тяговой нагрузки на величину буксования () при постоянной крюковой силе тяги при разных скоростях движения: 1 – 7,5 км/ч; 2- 9,6 км/ч; 3 - 13 км/ч; 4 – 16 км/ч.

С ростом амплитуды колебаний тягового сопротивления буксование ведущих колес трактора увеличивается (рис.4). Изменение амплитуды колебаний тягового сопротивления от 0,96 кН до 4 кН увеличило буксование ведущих колес в 1,6 раза при скорости движения 7,5 км/ч (линия 1) и в 1,2 раза при скорости движения 16 км/ч (линия 4).

Увеличение буксования ведущих колес трактора с ростом амплитуды колебаний тягового сопротивления можно объяснить тем, что при сцеплении колеса с почвой зацепы оказывают на элементы почвы ударную нагрузку. При этом происходит скалывание слоя почвы, защемленного между зацепами, в результате чего уменьшается сопротивление почвы сдвигу, а горизонтальная деформация почвы возрастает.

Результаты экспериментальных данных приведены на рис.5 и в табл.2. По полученным данным (рис.5) построены графики сдвига почвы почвозацепами колеса на стерне при различных частотах и амплитудах колебаний колеса.

Таблица 2.

Сдвиг почвы в зависимости от частоты и амплитуды сдвигающей силы

Почвенный фон Переменный фактор и его значение max при кг/см2 Ксм при Условия проведения опытов
Q1=1110 кг Q1=1300 кг Q1=1110 кг Q1=1300 кг
Стерня Озимой пшеницы m0=0 1/ек 3,1 3,6 2,2 1,7 А=const=3 кН =сonst=7,5 км/ч
m1= 2,7 1/сек 2,97 3,3 2,5 1,85
m2=5,4 1/сек 2,85 3,0 2,85 2,1
m3=7,2 1/сек 2,63 2,95 2,9 2,35
m4=9 1/сек 2,45 2,85 3,1 2,5
m5=11,5 1/сек 2,37 2,7 3,45 2,7
m6=13 1/сек 2,3 2,55 3,6 3,1
A0=0 3,1 3,4 1,7 1,5 m=const=9 1/сек =сonst=7,5 км/ч
A1=0,48 кН 2,95 3,2 1,85 1,75
A2=0,96 кН 2,85 3,15 2,0 2,1
A3=1,98 кН 2,55 3,0 2,3 2,4
A4=3 кН 2,15 2,9 2,65 2,65
A5=3,75 кН 1,9 2,75 3,0 2,8
A6=4,5 кН 1,75 2,5 3,3 3,1
Почва, приготовленная под посев m0=0 1/сек 1,85 2,4 2,3 1,85 А=const=3 кН =сonst=7,5 км/ч
m1= 2,7 1/сек 1,65 2,2 2,55 1,95
m2=5,4 1/сек 1,55 2,15 2,9 2,2
m3=7,2 1/сек 1,5 1,95 3,3 2,55
m4=8,8 1/сек 1,4 1,8 3,65 3,0
m5=11,5 1/сек 1,3 1,7 4,1 3,4
m6=13 1/сек 1,25 1,65 4,3 3,65
A0=0 1,9 2,6 1,75 1,6 m=const=9 1/сек =сonst=7,5 км/ч
A1=0,48 кН 1,75 2,4 1,9 1,8
A2=0,96 кН 1,8 2,25 2,3 2,0
A3=1,98 кН 1,75 2,1 2,1 2,4
A4=3 кН 1,6 2,0 2,9 2,8
A5=3,75 кН 1,4 1,8 3,4 3,1
A6=4,5 кН 1,55 1,65 3,75 3,3

Увеличение с ростом частоты колебаний тягового сопротивления можно объяснить тем, что при действии колебаний на элементы почвы значительно снижается ее прочность, в результате падает сопротивление почвы сдвигу.

Рис. 5. Зависимость касательного напряжения () от величины сдвига почвы при разных амплитудах (А) и частотах (m) колебаний колеса на стерне.

Усилие на сдвиг почвы зависит от механических свойств сдвигаемого почвенного слоя. С уменьшением плотности почвы усилие на сдвиг снижается. Таким образом, при одинаковом среднем значении усилия, с увеличением частоты и амплитуды колебания колеса величина горизонтальной деформации почвы значительно возрастает.

Выводы по результатам диссертационного исследования

  1. Разработаны методики экспериментального исследования, которые позволяют определить характер изменения нагрузки величины буксования в зависимости от выполняемых машинно-тракторным агрегатом сельскохозяйственных операций на почвенных фонах от величины , а также определить комплексный показатель К с учетом различных почвенных условий, сцепной массы трактора, скорости и характера передаваемой колесом на почву силовой нагрузки.
  2. На основе экспериментальных исследований установлено изменение частоты (m) и амплитуды (А) колебаний, а также величины буксования ведущих колес трактора () при выполнении агрегатом различных сельскохозяйственных операций. Опыты приводились при работе МТА на: стерне и почве, приготовленной под посев.
  3. С помощью метода нелинейного программирования обоснован обобщенный математический критерий оптимальности по энергозатратам для МТА, который был использован для расчета основных параметров агрегата в целях снижения буксования.

4. В результате экспериментов было выявлено влияние частоты и амплитуды колебаний на величину буксования (при возрастании частоты колебаний и увеличении амплитуды показания буксования увеличиваются). Так например, при =const=950 кг, =const=7,5 км/час и m=const=8,8 1/сек с увеличением амплитуды от 0 до 4,5 кН буксование возросло с 16,3 до 24,2%. При = const=950 кг, = const=7,5 км/час и А = const=3 кН увеличение частоты колебаний от 5,4 1/сек до 12,7 1/сек буксование возросло с 14,8 до 27,8%.

5. С увеличением частоты и амплитуды колебаний колеса сопротивление почвы сдвигу уменьшается. Так например, на стерне с увеличением частоты колебаний от 0 до 13 1/сек сопротивление почвы сдвигу уменьшается от 3,1-3,6 до 2,3 – 2,55 кг/ см2, а с увеличением амплитуды от 0 до 4,5 кН сопротивление почвы сдвигу уменьшается от 3,1-3,4 до 1,75 – 2,5 кг/ см2. А на почве, приготовленной под посев, с увеличением частоты от 0 до 13 1/сек и амплитуды от 0 до 4,5 кН сопротивление почвы сдвигу уменьшается соответственно от 1,8-2,4 до 1,25-1,6 кг/ см2 и от 1,9-1,26 до 1,55-1,65 кг/ см2.

6. Для уменьшения повреждений структуры почвы колесными тракторами и улучшения качества управления МТА определена концепция взаимодействия движителя с почвой, на основании которой разработан алгоритм управления, учитывающий взаимосвязь между буксованием и параметрами, определяющими характер неустановившейся нагрузки.

7. Разработана система автоматического управления давлением воздуха в шинах, которая с помощью разработанного устройства автоматически регулирует давление воздуха в шинах в зависимости от несущей способности основания.

Список опубликованных работ

В изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1. Мочунова, Н.А. Возможные риски в технических системах на объектах агропромышленного комплекса [Текст] / В.Н. Пряхин, М.А. Карапетян, С. Добренко, Н.А. Мочунова // Международный научный журнал.­– 2010. ­– № 3. – С. 36–40.

2. Мочунова, Н.А. Потери энергии на смятие почвы [Текст] / А.К. Тургиев, М.А. Карапетян, Н.А. Мочунова // Международный технико-экономический журнал. – 2010. – № 3. – С. 62–64.

3. Мочунова Н.А. К вопросу определения буксования ведущих колес трактора [Текст] / А.К. Тургиев, М.А. Карапетян, Н.А. Мочунова // Естественные и технические науки. – 2010. – № 5. – С. 570–572.

4. Мочунова Н.А. Касательная сила тяги колесного трактора [Текст] / А.К. Тургиев, М.А. Карапетян, Н.А. Мочунова // Тракторы и сельхозмашины. – 2010. – № 11. – С. 17 –18.

5. Мочунова Н.А. Методика определения показателей надежности и безопасности в системе «человек-машина» [Текст]/ Н.А. Мочунова, В.Н. Пряхин, В.В. Соколов // Международный научный журнал. -2010. - №5. – С.72-74.

6. Мочунова Н.А. Показатели своевременного действия оператора в системе «человек-машина» [Текст]/ В.Н.Пряхин, Н.А. Мочунова, А.Н. Бухаровская// Международный научный журнал. -2010. - №5. – С.69-72.

В других изданиях:

7. Мочунова Н.А Методология прогнозирования и оптимизация природопользования [Текст]/ Н.А. Мочунова, В.Н. Пряхин, Сэм Добренко // Материал Международной научно-практической конференции «Роль мелиорации в обеспечении продовольствия и экологической безопасности России». Часть 1. – М.: ФГОУ МПО МГУП, 2009. – С. 223-231.

8. Мочунова Н.А. Критерии оценки допустимого давления на почву[Текст]/ Н.А. Мочунова // Транспорт – Логистика – 2008: Международная научно-практическая конференция: Сборник материалов: АРМЕНПАК. – Ер.: Антарес, 2008. –С. 130-132.

9. Мочунова Н.А. Способ уменьшения уплотняющего воздействия ходовой системы колесных тракторов на почву[Текст]/ Н.А Мочунова, М.А.Карапетян, В.Н. Пряхин// Материалы Международной научно-практической конференции «Роль мелиорации и водного хозяйства в реализации проектов». Часть 2. –М.: МГУП, 2008. –С. 231- 234.

10. Мочунова, Н.А. Обоснование основных энергетических и эколотехнологических параметров МТА [Текст] / Н.А. Мочунова, М.А. Карапетян, В.Н. Пряхин // Роль природообустройства сельских территорий в обеспечении устойчивого развития АПК: сб. науч. трудов по материалам международной научно-практической конференции. – Ч. II. – М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2007. – С. 199–202.

11. Мочунова, Н.А. Деформационные и прочностные свойства почв [Текст] / М.А. Карапетян, Н.А. Мочунова, Е.И. Выбрик // Вестник Международной общественной академии экологической безопасности и природопользования. – М.: Изд-во МОАЭБП. – 2009. – № 7 (14). – С. 116.

12. Мочунова Н.А. Методы оценки эффективности совершенствования управления транспортными системами. [Текст] / В.Н. Пряхин, М.А. Карапетян, Н.А. Мочунова, А.Н. Бухаровская // Логистика, Упаковка, Полиграфия, Экология -2010: Материалы Международной научно-практической конференции, армяно-польского экономического форума: Сборник материалов: АРМЕНПАК. – Ер.: Антарес, 2010. –c. 89-92.

13. Мочунова Н.А. Автоматизированное управление работой МТА с обеспечением адаптации режимов их работы к различным условиям эксплуатации. [Текст]/ Н.А. Мочунова, М.А. Карапетян, В.Н. Пряхин, В.М. Максимов// Вестник Международной общественной академии экологической безопасности и природопользования (МОАЭБП).– Выпуск №10 (17), 2011. – М.: Издательство «Спутник +», 2011. - С. 36 - 45.

14. Мочунова Н.А. Исследование параметров и адаптирования режимов работы МТА при автоматизированном управлении. [Текст]/ Н.А. Мочунова, М.А. Карапетян, В.Н. Пряхин, В.М. Максимов // Вестник Международной общественной академии экологической безопасности и природопользования (МОАЭБП).– Выпуск №10 (17), 2011. – М.: Издательство «Спутник +», 2011. - С. 59-66.

15. Мочунова Н.А. Исследование основных параметров и режимов работы МТА с учетом влияния на них внешних факторов. [Текст]/ Н.А. Мочунова, М.А. Карапетян, В.М. Максимов, В.Н. Пряхин // Вестник Международной общественной академии экологической безопасности и природопользования (МОАЭБП).– Выпуск №10 (17), 2011. – М.: Издательство «Спутник +», 2011. С. 45-59.

16. Мочунова Н.А. Факторы, влияющие на величину деформации почвы. [Текст]/ А.К. Тургиев, Н.А. Мочунова// Вестник Международной общественной академии экологической безопасности и природопользования (МОАЭБП).– Выпуск №10 (17), 2011. – М.: Издательство «Спутник +», 2011. - С. 66-71.



 





<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.