Динамика рабочего движения гусеничного трактора на вспашке

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 629. 114.2. 001. 32
В. Д. Иванцов, В. П. Шевчук, А. В. Иванцов, С. В. Иванцов ДИНАМИКА РАБОЧЕГО ДВИЖЕНИЯ ГУСЕНИЧНОГО ТРАКТОРА НА ВСПАШКЕ
Волгоградский государственный технический университет
(e-mail: ivd 1950 @mail. ru)
В статье рассмотрены теоретические основы динамики управляемого подворота гусеничного трактора общего назначения в процессе коррекции траектории его рабочего движения на вспашке, вследствие постоянных уводов трактора в сторону борозды предыдущего прохода и основы динамики неуправляемого равномерного прямолинейного рабочего движения на вспашке, вследствие нестабильности глубины вспашки, связанной с особенностями работы лемешно-отвальных поверхностей плуга в вертикальной плоскости. Дана передаточная функция стандартного шестикорпусного полунавесного лемешного плуга при его агрегатировании с гусеничным трактором. Представлены основные конструктивные и эксплуатационные параметры гусеничного трактора ВТ-175Д и результаты расчетов параметров его динамической модели на вспашке.
Ключевые слова: лемешный плуг, остов гусеничного трактора, агрегатирование плуга с трактором, передаточная функция, функция оригинала переменной составляющей крюковой нагрузки трактора, частота колебаний крюковой нагрузки, нестабильность продольной твердости почвы и глубины вспашки.
The article considers the theoretical foundations of the dynamics of controlled gateways caterpillar utility in correcting the trajectory of his working-class movement in the plowing, as a result of constant takes the tractor toward the furrows of the previous pass and the fundamentals of dynamics of an unmanaged desktop uniform rectilinear motion in the plowing, plowing depth due to instability-related features work-share breaker plow dump surfaces in the vertical plane. Given the transfer function of a standard six-Semi-share breaker plow under its aggregation with caterpillar tractors. The basic design and operational parameters of a caterpillar tractor VT-175D, and the calculated parameters of its dynamic model for plowing.
Keywords: share breaker plow frame crawler tractor, a plow with a tractor-block, the transfer function, the function of the original variable component of the hook load of the tractor, the oscillation frequency of hook load, the longitudinal instability of soil hardness and tillage depth.
Экспериментальные исследования управляемого рабочего движения пахотного МТА с гусеничным трактором вдоль борозд на гоне наглядно показали, что при этом, в горизонтальной плоскости, вследствие постоянных плавных уводов вначале трактора, а затем и агрега-тируемого с ним плуга в сторону борозды предыдущего прохода, возникает необходимость в управляющих возвратов упомянутых звеньев МТА: ведущего — трактора и ведомого — плуга на первоначальную- технологически заданную траекторию. Последнее является неустановив-шимся режимом рабочего движения пахотного МТА с гусеничным трактором в горизонтальной плоскости. Схема динамической модели такого режима движения приведена в работе [1] и на рис. 1. Составим аналитическое описание принятой динамической модели:
(m + m2) XX — P -P + Pfi + P2 + Fd = 0 — (1)
(m + m2) Y-(+ P2 -PA -Pf2 -Fdf= 0- (2)
(2 — P + Pfl — Pa f — M, v — M + p Ьц = 0. (3)
Учитывая, что разница между силами сопротивления качению гусениц P и P не
f 1 f2
превышает 3%, получим:
Р Р = 0,5 Р. (4)
] 1 ]2 ]
Учитывая, что в момент коррекции курса рассматриваемого МТА поддерживается режим дифференциальной связи ведущих звездочек левой и правой гусениц, можно записать:
Р = Р = 0,5Р. (5)
12 к
Подставляя выражения (4) и (5) в уравнения (1−3), а также принимая во внимание результаты проведенных экспериментальных исследований макетного образца пахотного МТА, получим:
(т + т2) X — Рк + Р] + Р/ = 0- (6)
(т + т2) У-(Рк — Р])у = 0- (7)
Рц Рп -Му-Мс = °, (8)
где Р — значение крюковой нагрузки с учетом
1
ее динамических составляющих и изменений при криволинейном движении пахотного агрегата.
Дополним уравнения (6−8) эмпирическими зависимостями: момента сопротивления поворотно-угловому перемещению гусениц М =
= ] (у), полученной для сельскохозяйственного гусеничного трактора и силы сопротивления
качению гусениц Р = /(ш^), полученной
гусеничных тягачей и тракторов: ц ОЬБ\)
М =-
Для
(9)
3,7 Б у + 0,6(X + уУ) где цтах — максимальный коэффициент сопротивления повороту- О — эксплуатационный вес трактора- Б, Ь — колея и длина опорных поверхностей гусениц трактора- у — угол между
продольными осями трактора и плуга- Х, У, у — линейные (продольная, поперечная, угловая) скорости остова
трактора как управляемого объекта в каждый текущий момент времени.
На стерне колосовых: цтах = 0,82.
Р =, (10)
где / - коэффициент сопротивления качению гусениц, /п = 0,06−0,12.
Эмпирическая зависимость математического ожидания буксования гусениц
5 = 0,12 Р — 1,06.
(11)
Суммарная касательная сила тяги на опорных ветвях гусениц Р определялась по фор-
муле:
Р = її + Р.
(12)
Текущее значение курсового угла ф определялось зависимостью:
ф=аг& lt-^(д у/5 х), (13)
где д у и д х — частные пошаговые производные, определяемые на участках квантования по времени рассчитываемой траектории рабочего движения исследуемого МТА.
Зависимость управляющего усилия Р =
= ] (t), реализуемого в рассмотренной в работе
[1] схеме динамической модели посредством управляющего гидроцилиндра, находили с учетом с учетом параметров гидропривода управления из выражения
Р =1000(1−3(-0,2)). (14)
Рис. 1. Изменение динамических и кинематических параметров гусеничного трактора при управляемой стабилизации курса на вспашке в горизонтальной плоскости
На рис. 1 представлены результаты решения системы уравнений (6−13) при заданных конструктивных и эксплуатационных параметрах трактора ВТ-175Д и начальных условиях счета:
при ґ = 0 имеем X = 0, у = 0, ф = 0, X = 2,5 м/с, • •
у = 0, ф = 0, Рц = 1 кН, Р = 35 кН. Условием окончания счета принимали достижение максимально возможного (по результатам полевых испытаний) значения ф = 0,008 рад.
Рассмотрим динамику неуправляемого рабочего движения пахотного МТА с гусеничным трактором вдоль борозд на гоне. При этом, как показали полевые испытания, в вертикальной плоскости возникают вынужденные колебания остова трактора, вследствие нестабильности
крюковой нагрузки, причиной которой является изменение, в процессе работы плуга, глубины вспашки.
Последнее является причиной неустановив-шегося режима рабочего неуправляемого движения пахотного МТА с гусеничным трактором в вертикальной плоскости. Схема динамической модели такого режима движения приведена в работе [1] и на рис. 2. Составим аналитическое описание указанной динамической модели:
С
?1 + X
1 ?2 +
?2 + Х2 ?1 +
ш.
ш,
її 12 — М
і 2__________с_
Iш,
(15)
(16)
?1 =
с
2
2 =
где Х1 = т3/т и х2= т3/т2 — коэффициенты связи между перемещениями вдоль обобщенных координат и z2- = 0,2 Р (0. Здесь Р (^ -
функция оригинала переменной составляющей тягового сопротивления полунавесного шестикорпусного плуга.
Р (0 = 8443 е"*" 8ш2,6 г,
где 2,6 с — частота колебаний тягового сопро-
е-зм
тивления плуга- 8443 — функция затуха-
ния.
Используем известный в теории трактора
[2] прием последовательного поочередного закрепления пружин эластичных балансирных кареток, подрессоривающих т1 и т2 остова трактора, при анализе его колебаний.
Тогда %1 =Хг = 0, а система из двух неоднородных линейных дифференциальных уравнений (НЛДУ) (15) и (16) может быть записана в виде
2 F l2 — M
Zj + QjZj = z 2 c
lm
z2 + ю 2 z2 =
Flj + Mc lm2
(17)
(18)
iuL
I C2L-
— ча-
где COj =
стные угловые частоты колебаний m1 и m2, полученные при подрессоривании только передней или только задней части остова трактора при закреплении соответственно его задней или передней частей, а р — радиус инерции подрессоренных масс m1 и m2.
Используя методику решения НЛДУ [3], сначала запишем общее решение однородных дифференциальных уравнений — левых от знака «-» частей. Тогда для уравнения (17) получим:
Zj= A 1 sin ю 1t + B 1 cos ю 1t, (19)
где A1 и B 1 — постоянные интегрирования,
определяемые из начальных условий. С целью упрощения считаем, что при t = 0 подрессоренная масса m1 находится в крайнем верхнем положении.
В этом случае: z1 = B1 cos ю 1t = B1 = a1, где a1 — перемещение системы с крайнего верхнего положения, равное амплитуде колебаний передней подрессоренной части остова.
j
Z2.
О 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,0 2,25 t, с
Рис. 2. Графики вынужденных колебаний остова трактора при прямолинейном движении на вспашке с серийным (1) и новым (2) прицепными устройствами
Тогда уравнение (17) приводится к виду: Согласно рекомендациям [4], динамика вы-
z = а COS Ш t (20) нужденных колебаний задней подвески остова
& quot-і (Лі COS Ш jt. (20) _
при работе трактора на вспашке может быть
По аналогии для уравнения (18) получим: описана уравнением:
z2 = а2 cos ш 2t. Z2 + ш2z2 = h sin 2,6t, (21)
/ + мс
где п = ---------- - относительная величина
1т2
вертикальной составляющей крюковой нагрузки и ее момента относительно центра масс трактора.
Результаты расчетов по приведенным формулам с использованием конструктивных и эксплуатационных параметров серийного трактора общего назначения ВТ-175Д приведены на рис. 2.
Из рассмотрения графиков (рис. 1) и (рис. 2) очевидно, что в первом случае управляющие воздействия представлены в виде апериодического движения корпуса в горизонтальной
плоскости, во втором — в виде вынужденных колебаний корпуса в вертикальной плоскости с частотой ю = 2,6 с-1.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Иванцов, В. Д. Повышение эффективности гусеничного трактора на вспашке / В. Д. Иванцов [и др.] // Изв. ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. тр. № 10 (70) / Волгоград, 2010. (Сер. Наземные транспортные системы).
2. Гуськов, В. В. Тракторы. Часть II. Теория / В. В. Гуськов. — Минск Вышэйшая школа, 1977.
3. Пискунов, Н. С. Дифференциальное и интегральное исчисления для втузов / Н. С. Пискунов. — М.: Наука, 1985.
4. Яблонский, А. А. Курс теоретической механики / А. А. Яблонский. Ч. 2. Динамика. — М.: Высшая школа, 1966.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой