Оценка влияния жесткости трансмиссии на устойчивость неуправляемого движения МТА с различным типом кинематической связи ведущих колес

АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

УДК 629. 114.2

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЖЕСТКОСТИ ТРАНСМИССИИ НА УСТОЙЧИВОСТЬ

НЕУПРАВЛЯЕМОГО ДВИЖЕНИЯ МТА С РАЗЛИЧНЫМ ТИПОМ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ВЕДУЩИХ КОЛЕС

С.Д. Фомин, кандидат технических наук, доцент Волгоградский государственный аграрный университет

Рассматривается устойчивость неуправляемого движения МТА с закрепленным рулевым управлением при движении с различным типом привода и кинематической связи ведущих колес.

Ключевые слова: транспортный агрегат, упругодемпфирующие звенья, неуправляемое движение, закрепленное рулевое управление, устойчивость неуправляемого движения, боковое отклонение, тип кинематической связи ведущих колес.

Комплексом проведенных нами исследований [1, 2] установлено, что применение эластичного привода способствует существенному «смягчению» динамики взаимодействия элементов системы «трактор - прицеп - опорное основание», что выражается в стабилизации крутящих моментов, уменьшении буксования, стабилизации крюковой нагрузки; уменьшении изменчивости зазора в сцепке, количества накатов, угловых колебаний в продольно-вертикальной плоскости-галлопирования; снижении вертикальных ускорений мостов трактора, снижению горизонтальных ускорений трактора и прицепа [4, 5]. Вышеперечисленные факторы способствуют улучшению всех динамических показателей работы МТА, в том числе, снижению рыскания, улучшению устойчивости движения [3, 7]. Снижение буксования ведущих колес, вертикальных ускорений мостов трактора, галлопирования приводит и к увеличению динамической сопротивляемости уводу. Кроме того, следует отметить, что при введении эластичных элементов уменьшается генерирование возмущающего момента, действующего в горизонтальной плоскости и возникающего от разности крутящих моментов и касательных сил на ведущих колесах, которая проявляется в свою очередь из-за кинематического несоответствия колес [6].

Рисунок 1 - Устройство для фиксации управляемых колес

Наряду с исследованиями устойчивости управляемого движения транспортного агрегата (при наличии управляющих воздействий со стороны водителя-оператора) [8], производилась оценка устойчивости при неуправляемом движении. Цель - обеспечение «чистоты» эксперимента и выявление максимально возможного изменения свойств устойчивости (без вмешательства водителя-оператора). Исследованию подвергался транспортный агрегат с закрепленным рулевым управлением в положении прямолинейного движения. Во время испытаний состояние транспортного агрегата соответствовало техническим условиям заводов-изготовителей. Соответствовали норме: схождение управляемых колес трактора и прицепа, суммарные люфты в рулевом управлении прицепа, определенные по дышлу (рулевое управление трактора фиксировалось). Давление в шинах соответствовало норме для транспортных работ и проверялось каждый раз непосредственно перед выездом на испытания. Колеса прицепа и задние колеса трактора были оснащены новыми шинами, износ протектора управляемых колес трактора не превышал 5 % от первоначальной высоты и был равномерным по окружности и ширине.

Для проведения данного вида испытаний был выбран прямолинейный участок грунтовой плотно укатанной дороги. Поперечный уклон не превышал 0,5 %, продольный - 1 %. Длина мерного участка составляла 70 м.

Первоначальное направление продольной оси трактора определялось с помощью указателей, расположенных на тракторе, и вешек, которые располагались в начале и в конце гона. Первоначальное направление продольной оси трактора обозначалось шпагатом. После фиксирования продольной оси трактора управляемые колеса выставлялись в направлении прямолинейного движения и закреплялись с помощью специально разработанного фиксирующего устройства. Контроль положения управляемых колес осуществлялся по специальному мерному диску, закрепленному на поворотной цапфе и указателю, расположенному на балке переднего моста (рис. 1). В этом положении колеса закреплялись посредством специального фиксатора.

Таблица 1- Устойчивость движения МТА с закрепленным рулевым управлением

Тип привода

Серийный Эластичный

Дифференциальная связь =5 ч Л ей ни нц ан ве в § К и « Дифференциальная связь Блокированный дифференциал

Математическое ожидание бокового отклонения трактора, м 5,8 4,6 2,6 2,51

Математическое ожидание угла отклонения продольной оси трактора, град 4,7 3,75 2,13 2,05

Степень улучшения устойчивости, % 0 20,6 55,2 56,7

В конце гона рулеткой определялось боковое отклонение от первоначального направления. Дополнительно определялся угол отклонения продольной оси трактора

от первоначального направления движения посредством датчика на основе гироскопических чувствительных элементов. Для этой цели использовались приспособленные для записи на осциллографе гироагрегаты Г-3М из авиационного гироиндукционного комплекса ГИК-1. Опыты проводились с 10-кратной повторностью. Исследовалось движение с различным типом привода ведущих колес в сочетании с различным типом кинематической связи: с серийной жесткостью полуосей и при введении упругодемп-фирующих элементов в сочетании с дифференциальной связью и блокированным дифференциалом на IV передаче без редуктора, при частоте вращения коленвала двигателя 2200 об./мин.

Результаты экспериментальных исследований приведены в табл. 1, на рис. 2, 3, 4.

і Математическое ожидание бокового отклонения трактора, м

I Математическое ожидание угла отклонения продольной оси, град

эп,дс

ЭП,БД

Рисунок 2- Устойчивость движения МТА с закрепленным рулевым управлением

Рисунок 3 - Боковое отклонение и курсовой угол трактора в зависимости от типа привода и кинематической связи ведущих колес

Проведенные исследования показали, что применение блокировки дифференциала в серийном варианте привода приводит вследствие увеличения сопротивляемости уводу к улучшению устойчивости в среднем на 20,6 %. При снижении жесткости привода ведущих колес путем введения эластичных элементов в сочетании с дифференциальной связью устойчивость улучшается в значительно большей степени - на 55,2 %. Это является следствием существенного смягчения динамических процессов взаимодействия звеньев агрегата при введении упругодемпфирующих элементов. Применение блокировки дифференциала, наряду с эластичными элементами, способствует улучшению устойчивости еще дополнительно на 3,5 %, всего на 56,7 % по отношению к серийному варианту в сочетании с дифференциальной связью ведущих колес.

Степень улучшения УСТОЙЧИВОСТИ. %

у = -4,775х2 + 44,34х- 41,92 ^ = 0,951

Степень улучшения устойчивости. %

= -Полиномиальная

Рисунок 4 - Степень улучшения устойчивости МТА в зависимости от типа привода и

кинематической связи ведущих колес

Данные опыты, несмотря на то, что такой вид движения - закрепленное рулевое управление - не встречается в практике эксплуатации, обеспечили «чистоту» эксперимента (без управляющих воздействий со стороны водителя-оператора) и позволили выявить потенциальное, максимально возможное изменение свойств устойчивости прямолинейного движения транспортного агрегата при введении эластичных элементов.

Библиографический список

1. Аврамов, В.И. Снижение динамической нагрузки на переходных режимах работы МТА [Текст] / В.И. Аврамов, С.Д. Фомин // Механизация и электрификация с.-х. - 2004. - №8. -С. 24-25.

2. Аврамов, В.И. О влиянии момента сопротивления и неровностей поверхности качения на динамическую нагруженность колесного трактора [Текст] / В.И. Аврамов, С.Д. Фомин,

В.Г. Бороменский // Проблемы АПК: материалы Международной научно-практической конференции. - Волгоград, 2003.

70

60

50

40

30

20

10

0

20,6 с

/7

<7 1

И'

СП,ДС СП, БД ЭП,ДС ЭП, БД

3. Фомин, С.Д. Влияние характеристик трансмиссии на степень галлопирования и рыскания трактора [Текст] / С.Д. Фомин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2011. - № 2 (22). - С. 218-224.

4. Фомин, С.Д. Некоторые аспекты разгона и установившегося движения МТА с упру-годемпфирующими звеньями в силовой передаче трактора [Текст] / С.Д. Фомин, В.И. Аврамов, Ю.Г. Лапынин // Актуальные проблемы механизации с.-х. производства: сб. материалов. - Пенза, 2002.

5. Фомин, С.Д. О некоторых аспектах динамики разгона и установившегося движения МТА с упругодемпфирующими звеньями [Текст] / С.Д. Фомин, А.Г. Жутов, В.И. Аврамов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2010. - № 4 (20). - С. 181-185.

6. Фомин, С.Д. Повышение управляемости и курсовой устойчивости транспортного агрегата на базе колесного трактора кл. 1,4 путем применения пневмогидравлического эластичного привода ведущих колес: дис... кандидата тех. наук: 05.20.01, 05.20.03/ Фомин Сергей Денисович.- Волгоград, 1993.- 250 с.

7. Фомин, С.Д. Устойчивость движения транспортного агрегата с пневмогидравличе-ским упругодемпфирующим приводом ведущих колес [Текст] / С.Д. Фомин, В.И. Аврамов // Механизация и электрификация с.-х. - 2004. - № 8. - С. 17-19.

8. Фомин, С.Д. Устойчивость управляемого движения МТА с различным типом кинематической связи ведущих колес [Текст] / С.Д. Фомин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2011. - № 4 (24). -

С. 243-249.

E-mail: fsd_58@mail.ru