Экспериментальные исследования поворотливости гусеничных тракторов ОАО «ОТЗ»

Экспериментальные исследования поворотливости гусеничных тракторов ОАО «ОТЗ»1

И. Г. Скобцов 2 Петрозаводский государственный университет

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается методический подход к проведению испытаний серийного (ТЛТ-100-06) и перспективного трелевочных тракторов (ТБГ), изготовленных на ОАО «Онежский тракторный завод» и оснащенных гидрообъемной трансмиссией, в режиме поворота.

Ключевые слова: трелевочный трактор, гидрообъемная трансмиссия, поворотливость, исследовательские испытания.

SUMMARU

This paper contains the methodical way of doing the experimental research of turnability of serial (TLT-100-06) and perspective (TBG) skidders, that were made at Onego Tractor Plant and contain hydraulic transmission.

Keywords: skidder, hydraulic transmission, turnability, experimental research.

В ряде работ отмечается усиление отрицательного влияния движителя гусеничных машин на почву в режиме поворота. Поворот относится к самому нагруженному режиму движения трелевочной машины, вызывая увеличение нагрузки на ДВС при повороте до 7 - 8-кратных значений. Для трелевочных тракторов и особенно для лесосечных агрегатных машин на их базе поворот является наиболее общим случаем движения ввиду специфики работы в условиях лесного бездорожья и природного расположения предмета труда - дерева. Так, данные многолетних исследований режимов работы лесосечных машин в производственных условиях Карелии и Ленинградской области показали, что при выполнении функциональных операций трактор занимает в режиме поворота до 70 % общего времени, что в несколько раз превышает время работы сельскохозяйственного трактора в режиме поворота [1, 2]. Машины, оборудованные механизмами поворота с фрикционными элементами управления (бортфрикционами), имеют низкую управляемость. Естественно, возникает вопрос о совершенствовании процесса поворота гусеничного трелевочного трактора, применении на нем более совершенного механизма поворота.

1 Работа выполняется под руководством доцента кафедры тяговых машин М. И. Куликова

2 Автор - аспирант кафедры технологии металлов и ремонта

© И. Г. Скобцов, 2003

Целью экспериментальных исследований является обоснование исходных требований на гусеничный трактор ТБГ, изготовленный в лабораториях ГСКБ ОТЗ и оснащенный гидрообъемной трансмиссией (ГОТ) по бортовой схеме. Задачей исследований является установление энергозатрат при повороте гусеничного трактора с ГОТ с номинальной загрузкой (имитация).

Условия проведения испытаний. Испытания проводятся на территории учебной базы ЛИФа университета в п. Матросы Пряжинского района на двух типах грунтов - плотном и сильно деформируемом, в летних и зимних условиях. Для получения сравнительно достоверных данных основных параметров проходимости и поворотливости трактора испытания проводятся с одними и теми же загрузочным и скоростным режимами.

Комплект измерительной аппаратуры должен позволять при испытаниях замерять следующие основные параметры:

• частоту вращения коленчатого вала двигателя - пе;

• крутящий момент на карданном валу - Ме;

• радиус поворота трактора - Я;

• крутящие моменты на валах гидромоторов - Мг/м;

• частоту вращения валов гидромоторов - пг/м;

• расход топлива за время опыта - ge;

• давление в гидросистеме - р;

• крутящий момент на валу ведущей звездочки (на ТЛТ-100-06);

• частоту вращения ведущей звездочки (на ТЛТ-100-

06);

• угол поворота;

• время опыта - 1

Сравнение результатов испытаний проводится по параметрам, характеризующим энергетические, тягово-сцепные и топливоэкономические свойства гусеничных машин в зависимости от величины радиуса поворота, грунтовых условий и загрузочного режима:

• сравнение сопротивления движению трактора по величине силы тяги Рга (при повороте), определенной за период проведения опыта;

• сравнение энергозатрат и топливоэкономических показателей при повороте трактора ТЛТ-100-06 (механическая трансмиссия ) и гусеничного шасси ТБГ с ГОТ.

Испытания проводятся при полной подаче топлива.

Измерительная и регистрирующая аппаратура, используемая при испытаниях. Перспективный гусеничный трактор на период испытаний оснащается следующим оборудованием:

• крутящие моменты на валах гидромоторов (валах ведущих звездочек) измеряются с помощью фольговых тензорезисторов, наклеивающихся на валы;

• радиус поворота трактора обеспечивается движением трактора по предварительно размеченной траектории;

• частота вращения коленчатого вала двигателя замеряется с помощью тахогенератора;

120

Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ

• измерение расхода топлива за время опыта осуществляется с помощью расходомера РСХИ;

• давление в гидросистеме измеряется с помощью тензометрических датчиков давления ТДД.

Данные от тензо- и потенциометрических датчиков записываются на осциллографическую ленту осциллографа Н-700. Величина радиуса и параметры грунтов записываются в журнал испытаний.

Организация испытаний. Испытания проводятся по программе и методике, согласованной с ГСКБ ОТЗ. Изготовление технологического оборудования гусеничного шасси для трелевки древесины производится в лабораториях ГСКБ ОТЗ, университета и др. сторонних организациях (предприятиях). Испытания проводятся на макетном образце гусеничного трактора ТБГ с ГОТ и серийном тракторе ТЛТ-100-06.

Программа испытаний. Программа испытаний предусматривает выявление влияния различных типов трансмиссий и ходовых систем гусеничного трактора на его поворотливость и включает определение следующих основных параметров:

• суммарной силы тяги при повороте - Рга;

• коэффициента сопротивления повороту - ц;

• основного параметра поворота - §гр;

• топливной экономичности - От;

• затрат мощности при повороте - Ып.

Испытания проводятся согласно календарному плану, согласованному с ГСКБ ОТЗ.

Методика проведения испытаний. Одним из основных требований, предъявляемых к гусеничному трактору, является высокая маневренность при транспортировке древесины с лесосеки на верхний склад, а повышение маневренности требует проведения и теоретических, и экспериментальных исследований в условиях, близких к эксплуатационным. Проведение эксперимента планируется с различными типами трансмиссий (механизмов поворота), на двух типах грунтов, на холостом ходу и с номинальной загрузкой. Проводится цикл испытаний ТБГ с ГОТ, затем повторяется цикл испытаний трактора ТЛТ-100-06 на тех же режимах. Испытания планируется проводить при каждом варианте трансмиссии и ходовой системы в два этапа:

1 этап - исследование маневренности при повороте незагруженного трактора;

2 этап - исследование маневренности с номинальной загрузкой (имитация пачки объемом 8 м3).

В процессе испытаний предусматривается поддержание единого кинематического режима.

Последовательность и продолжительность опыта. Машина выходит на исходную позицию и устанавливается в заданном направлении. После команды о начале движения машина движется прямолинейно 1015 м, затем поворот с заданным радиусом, потом опять прямолинейное движение 10-15 м. При движении со свободным радиусом рсвоб длина дуги хода должна

быть не мене 50 м. Таким образом, весь цикл одного опыта включает:

• прямолинейное движение до поворота;

• вход в поворот;

• поворот;

• выход из поворота;

• прямолинейное движение после поворота.

Для определения рсвоб замеряется длина хорды дуги и высота сегмента (рис. 2). Вычисляется радиус поворота R в метрах. Опыт закончен. При движении по кривой замеряются параметры, оговоренные в программе. При движении с pmin машина должна поворачиваться на угол не менее 180°. При движении по кривой с промежуточными радиусами (от рсвоб до р^) угол поворота машины должен быть не менее 90° (с уменьшением радиуса поворота увеличивается угол, на который должна повернуться машина). До и после проведения каждого опыта производится запись на осциллографную ленту нулевых линий и тарировоч-ных сигналов.

Методика измерений и определения основных параметров. Измерение крутящего момента М^ на карданном валу трактора ТЛТ-100-06 производится с помощью тензометрического устройства, встроенного в карданную передачу в районе фланцевого соединения карданного вала и хвостовика главной передачи (рис. 1).

Рис. 1. Схема устройства для измерения М^

На рис. 1 представлена схема тензометрического устройства для замера Мкр. Сущность работы устройства заключается в следующем. При передаче момента с вала 2 на вал 3 с помощью шариков 4 деформируются траверсы 5, на которые наклеены тензодатчики 1. Деформация пропорциональна передаваемому моменту. Показания тензодатчиков регистрируются на ос-циллографной ленте. Зная частоту вращения коленчатого вала ДВС, можем определить мощность двигателя, затрачиваемую при повороте:

Ne=-

М

кр

•°>дв>

кп

где iкп - передаточное число в коробке передач.

По результатам замеренных на валах ведущих звездочек моментов определяется суммарная сила тяги при повороте (с учетом передаточных чисел главной и конечной передач и к.п.д. гусеницы) [3]:

р М2

гк

/ | = • /'о • Т]г при / | > 0 :

Р\ =

м±

гк мх

п<  V,-

• /0 при 1\

Рл <0,

где М\ ,М2 - крутящие моменты на звездочках отстающей и забегающей гусениц; Г^ - радиус ведущей звездочки;

¿0 - передаточное число, осуществляемое главной и конечной передачами;

1]г - к.п.д., учитывающий потери на трение на ведущем участке гусеницы и в зацеплении звездочки с гусеницей.

Тогда суммарная сила тяги при повороте равна:

Рк=Ъ+Р'

2

Измерение радиуса поворота Я. Все радиусы поворота, кроме "свободного" и "на месте" (рсвоб. и ртП), размечаются на поверхности движения. Свободный радиус поворота, обусловленный грунтовыми условиями, замеряется на поверхности по следу гусеницы (рис. 2). При движении трактора по криволинейной траектории замеряют длину хорды дуги траектории т и высоту сегмента И, а величину радиуса Я определяют по формуле

При движении с промежуточными радиусами машина движется по предварительно размеченной на местности траектории движения. С этой целью на местности производится разметка кривой с радиусом К'=[К-(Б+Ь)/2]. Я' - радиус, по которому "перекатывается" внутренняя (от центра поворота) кромка отстающей гусеницы. Частота вращения двигателя замеряется с помощью тахогенератора или бесконтактного индукционного датчика. Расход топлива замеряется с помощью расходомера РСХИ, встроенного в систему питания.

Гидрообъемная трансмиссия позволяет бесступенчато изменять касательную силу тяги, плавно поворачивать машину без рассеивания энергии в механизмах поворота, добиваясь при этом легкости управления. Высокая управляемость гусеничной машины с бесступенчатым механизмом поворота, являющимся системой с одной степенью свободы в любом режиме работы, придаёт движению машины совершенно иной характер. Применение гидрообъемной трансмиссии позволит значительно улучшить процесс поворота, в целом повысить эксплуатационную эффективность и технический уровень трелевочных тракторов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Куликов М. И. Исследование поворота гусеничных трелевочных тракторов: Дис. ... канд. техн. наук. М., 1971.

2. Махов Г. А. Исследование поворота машин на трелевке леса: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1969.

3. Исаев Е. Г. Вопросы общей теории поворота гусеничного трактора: Дис. ... докт. техн. наук. М., 1969.

я =

9 9

т + 4/г 8А

где т - длина хорды дуги траектории (т = АБ); И - высота сегмента (И = СБ). А

Б

Рис. 2. Схема для измерения свободного радиуса