Рациональный тип привода и кинематической связи ведущих колес трактора

АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

УДК 629. 114.2

РАЦИОНАЛЬНЫЙ ТИП ПРИВОДА И КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ВЕДУЩИХ КОЛЕС ТРАКТОРА

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

Рассматривается устойчивость управляемого движения МТА при движении с различным типом привода (жестким и упругодемпфирующим), а также с различным типом кинематической связи ведущих колес.

Ключевые слова: транспортный агрегат, упругодемпфирующие звенья, устойчивость управляемого движения, тип кинематической связи ведущих колес, тип привода.

Комплексом исследований установлено, что применение упругодемпфирующего привода ведущих колес трактора способствует существенному «смягчению» динамики взаимодействия элементов системы «трактор-прицеп-опорное основание», что выражается в стабилизации крутящих моментов, уменьшении буксования, стабилизации крюковой нагрузки [1,2]; уменьшении изменчивости зазора в сцепке, количества накатов, угловых колебаний в продольно-вертикальной плоскости - галлопирования [3]; 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 [8,9]. Данные исследования проводились в широком диапазоне скоростей: на III, IV, V, VI передачах без редуктора и VШс редуктором при максимальной подаче рейки топливного насоса, что соответствовало скорости 1,90; 2,36; 2,81; 3,30 и 3,61 м/с соответственно. Исследования проводились и в широком диапазоне податливостей эластичных элементов. На рис. 1 представлены исследуемые характеристики упругодемпфирующего привода. Показатель политропы рабочего процесса сжатого газа принимался в соответствие с рекомендациями, изложенными в работе [7]. Начальное давление жидкости в пневмогидроаккумуляторе Р0варьировалось от 3 МПа до 10 МПа, начальный объем газа V - от 400 см3 до 2400 см3. Испытания проводились от максимальной жесткости - кривая 1 (Р0=10 МПа, V0=400 см3) до максимальной податливости - кривая 2 (Р0=3,0 МПа, V0=2400 см3). При большей податливости наблюдаются «пробои» о эластичного элемента.Кроме того, испытания проводились и на рациональной характеристике, установленной для транспортных работ с энергетической точки зрения (по критерию минимума расхода топлива). Для этой характеристики начальные параметры составляют Р0=6 МПа, V0=2000 см3 (кривая 2).

Мм 9 8,2

,8!

5,3 і И ,6!

ц ,1

і ,6

3, і , ,45 т 3

,3 2,1 2,< > ,35 ,9і!

1,4 1, 5 7 1,П і,; 7 £ ,47 < .5

11,6 0,2 ,75 0, 4 ,63 ,85

О 20 40 60 80 100

Ф, град

♦ Ряді  Ряд2 ——Ряді

Рисунок 1 - Исследуемая зона податливостей упругодемпфирующего привода ведущих колес:кривая 1- Ро=10 МПА, Vo=400 см , кривая 2 - Ро=6 МПА,

Vo=2000 см3, кривая 3 - Ро=3 МПА, Vo=2400 см3

Кроме того, варьировались и диссипативные свойства эластичного элемента установкой дросселей различного проходного сечения: D=1мм, D=2мм, D=3мм и D=6мм. Испытания проводились с различным типом кинематической связи ведущих колес: с дифференциальной связью и с блокированным дифференциалом.

Кроме того, нами определялся рациональный тип привода и кинематической связиведущих колес трактора с точки зрения курсовой устойчивости и управляемости. Сравнивались четыре варианта привода: I) дифференциальная кинематическая связь ведущих колес в сочетании с серийным, жестким приводом - жестко-дифференциальная связь (ЖДС); 2) блокированная кинематическая связь ведущих колес в сочетании с серийным, жестким приводом -жестко-блокированная связь (ЖБС); 3) дифференциальная связь в сочетании с упругодемпфирующим приводом ведущих колес - упруго-дифференциальная связь (УДС); 4) блокированный дифференциал в сочетании с эластичным приводом -упруго-блокированная связь (УБС).

Таблица 1 - Стандарты курсовых углов трактора и прицепа при движении с различным типом привода и кинематической связи ведущих колес

а) движение с дифференциальным приводом

Передача Трактор Прицеп

Жесткий привод Эластичный привод Степень улучшения Жесткий привод Эластичный привод Степень улучшения

^ат, град % ^ап , град %

III 0,6479 0,5422 16,3 0,6745 0,6005 11,0

IV 0,7360 0,5146 30,1 0,8693 0,6111 29,7

V 0,9331 0,7546 19,1 1,177 0,8495 27,8

VI 0,7792 0,6434 17,4 1,056 0,7017 33,6

VIII 0,8973 0,7274 18,9 1,071 0,7319 31,7

б) движение с блокированным дифференциалом

Передача Трактор Прицеп

Жесткий привод Эластичный привод Степень улучшения Жесткий Эластичный привод привод Степень улучшения

^ат град % ^ап , град %

III 0,6886 0,5569 19,1 0,9297 0,7278 21,7

IV 0,6859 0,6377 7,02 0,8549 0,7323 14,3

V 0,6491 0,5732 11,7 0,9013 0,6433 28,6

VI 0.7801 0,5545 28,9 0,9946 0,5966 40,0

VIII 0,9356 0,7483 20,0 1,225 0,8475 30,8

40

35

о?

к 30

X

V

3 25

т

>•

І20

х

01

—о—трактор —м— Прицеп

Рисунок 2 - Степень улучшения устойчивости при введении эластичных элементов в зависимости от скорости при движении с дифференциальной кинематической связью ведущих колес

1 2 3 4 Скорость 5

трактор И прицеп

Рисунок 3 - Степень улучшения устойчивости при введении эластичных элементов в зависимости от скорости при движении с блокированной кинематической связью ведущих колес Результаты исследования устойчивости при движении с дифференциальным приводом представлены в таблице 1.а, при движении с блокированным дифференциалом - в таблице 1б. На рис. 2,3 представлены степени улучшения устойчивости при введении эластичных элементов в зависимости от скорости при движении с дифференциальной кинематической связью ведущих колес и блокированной связью соответственно. Степень улучшения устойчивости в среднем в исследованном диапазоне скоростей для различного типа привода и кинематической связи ведущих колес представлена на рис. 4. Анализируя табличный материал, а также рис. 4 заключаем, что наилучшей устойчивостью обладает агрегат с эластичным приводом при движении с блокированным дифференциалом, наихудшей - с серийным, жестким приводом при движении с дифференциальной связью ведущих колес. Если отталкиваться от уровня устойчивости агрегата с жестким приводом и дифференциальной связью ведущих колес, то по степени устойчивости рассматриваемые варианты разместятся в последовательности, представленной в таблице 2.Как видно из табл. 2, применение блокировки дифференциала в серийном варианте приводит к улучшению устойчивости в среднем на 5,3% за счет лучшей сопротивляемости трактора внешним возмущениям из-за блокированной оси. Однако, уровень управляемости в этом случае крайне низок. Введение эластичных элементов дает значительно больший эффект улучшения устойчивости, как с дифференциальным приводом, так и с блокированным дифференциалом в среднем на 20% по сравнению с соответствующим приводом в серийном варианте, за счет смягчения динамики

возмущений. Однако уровень устойчивости трактора с блокированным дифференциалом в сочетании с эластичными элементами по сравнению с дифференциальным приводом остается все же выше за счет большей сопротивляемости трактора действующим возмущениям.

Рисунок 4 - Степень улучшения устойчивости в среднем в исследованном диапазоне скоростей для различного типа привода и кинематической связи

ведущих колес

Таким образом, на основании проведенного комплекса теоретических и экспериментальных исследований можно рекомендовать использование блокированного дифференциала в сочетании с эластичными элементами. В этом случае, при сохранении тягово-сцепных свойств, присущих трактору при движении с блокированным дифференциалом, обеспечивается наилучшая устойчивость при уровне управляемости, приближающейся к эталонной (за эталонную управляемость принималась управляемость трактора с серийным приводом и дифференциальной связью ведущих колес).

Таблица 2 - Степень улучшения курсовой устойчивости трактора в среднем __________________для исследуемого диапазона скоростей____________________

1 эластичный привод, блокированный дифференциал 22,3%

2 эластичный привод, дифференциальная связь 20,4%

3 серийный привод, блокированный дифференциал 5,3%

4 серийный привод, дифференциальная связь 0%

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: Волгоградская ГСХА, 2003.

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 упругодемпфирующими звеньями в силовой передаче трактора [Текст] / С.Д. Фомин, В.И.Аврамов, Ю.Г. Лапынин // Актуальные проблемы механизации с.х. производства. -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[Текст]: дис... кандидата тех. наук: 05.20.01, 05.20.03/ Фомин Сергей Денисович.- Волгоград, 1993.-250с.

7. Фомин, С.Д. Рабочий процесс в пневмогидроаккумуляторе эластичного элемента трактора сельскохозяйственного назначения [Текст] / С.Д. Фомин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2011. - № 3 (23). - С. 248-251.

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

9. 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