Энергетическая модель почвообрабатывающего агрегата

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

эксперимент& quot- и являются наиболее высокой ступенью математического моделирования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Моисеев Н. И. Экология глазами математика. (Серия & quot-Кибернетика: неограниченные возможности и возможные ограничения& quot-). — М.: Молодая гвардия, 1988 -254 с.
2. Малинецкий Г. Г. Хаос. Структуры. Вычислительный эксперимент: Введение в нелинейную динамику. — М.: Наука, 1977. -255 е.
3 Шулъце К. -П., Реберг К. -Ю. Инженерный анализ адаптивных систем /Пер. с нем. — М: Мир, 1992. — 280 с.
4. Изерман Р. Цифровые системы управления /Пер. с англ. -М.: Мир, 1984, 541 с.
Получено 26. 07. 02.
УДК 631. 3:629. 114. 2
В.Ф. КЛЕИЛ, канд. техн. наук-
A.И. МИХАЙЛОВ, канд. техн. наук
B.А. ЩЕРБАКОВ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО АГРЕГАТА
Предложена энергетическая модель функционирования почвообрабатывающего агрегата. Проведенные исследования показывают, что повышение производительности почвообрабатывающих агрегатов может быть получено за счет оптимизации соотношения массы трактора и мощности двигателя. Для вспашки стерни нормальной влажности на скорости 8 км/ч, при допустимом буксовании 10%, оптимальными параметрами колесного трактора класса 1,4 будут эксплуатационная масса тэ=4790 кг и мощность двигателя Ы= 69,0 кВт. При этом по тяге он будет соответствовать тяговому классу 2.
Почвообрабатывающие агрегаты, как и другие мобильные сельскохозяйственные агрегаты, работают в условиях изменяющихся
внешних воздействий, обусловленных многочисленными и разнообразными факторами. Такими факторами являются: неровности поверхности поля, физико-механические свойства почвы и др. Влияние различных факторов сказывается на неравномерности загрузки тракторов и на показателях качества работы, а также на энергетических затратах. На неравномерность тяговых сопротивлений и технологические показатели работы агрегатов существенное влияние оказывает скорость движения агрегатов.
Результаты исследований [1, 2] показывают, что функционирование почвообрабатывающего агрегата можно представить в виде модели, представленной на рис. 1.
В качестве входной величины в данной модели предлагается переменная случайная величина Ку, характеризующая обрабатываемую среду (почву). Она включает в себя параметры почвы, влияющие на тягово-сцепные свойства трактора и сопротивление рабочей машины: удельное сопротивление, плотность сложения, несущая способность, влажность, агрофон, фракционный состав и т. д.
В качестве управляющих воздействий приняты номинальная мощность двигателя N". эксплуатационная масса трактора тэ, оптимальная ширина захвата почвообрабатывающего агрегата Вопт и коэффициент сцепления движителей с почвой (рсц.
Функционирование системы контролируется возмущающими воздействиями в виде ограничений: по качеству работы Пк, допустимое буксование движителей Sdom максимальное давление на почву qmax, оптимальная рабочая скорость vonm и оптимальная загрузка трактора? опт.
Выходным параметром в этом случае является удельный (на гектар) расход топлива qyo.
Критериальный показатель (функция цели) в общем виде имеет вид:
qyd=f (NH, W)-> min, (1)
то есть, расход топлива зависит от номинальной мощности двигателя и производительности агрегата и стремится к минимуму.
Математическая модель функционирования почвообрабатывающего агрегата разработана на основе методики построения потенциальных эксплуатационных характеристик (ПЭХ) МТА [1,2].
В*" Чей
Пк |
дал
V Ol Li шт
Рис. 1. Информационная модель функционирования почвообрабатывающего агрегата
Методика построения потенциальных эксплуатационных характеристик (ПЭХ) сводится к определению теоретической производительности агрегата Ж для возможных сочетаний ширины захвата агрегата Вр, рабочей скорости сопротивления рабочей машины & lt-:/ и тягового усилия Ркр при максимальной тяговой мощности трактора N
1 у / у- тах •
Мощность двигателя, необходимую для преодоления сопротивления орудия и самопередвижения трактора, с учетом допустимого буксования и оптимальной рабочей скорости, определяем по зависимости:
О V ф
з оптт н
(2)
АJ --
wo-^J
где? г — коэффициент загрузки двигателя- ?у=0.9 [3]- срн — номинальный коэффициент использования тягового усилия [3]-
с
(? , — эксплуатационный вес трактора, кН- ёдоп — допустимое буксование движителей- //,/- к.п.д., учитывающий потери на перекатывание и механические потери в трансмиссии.
к& lt-р"
где К. С- коэффициенты, учитывающие потери на перекатывание и механические потери [4].
На тяжелых работах (пахоте, дисковании), ввиду значительного буксования движителей, колесные тракторы необходимо балластировать до максимально возможного уровня. Этот уровень определяется с учетом показателя и (кН/м) [5, 6, 7], который представляет вес трактора, приходящийся на опорное основание 11=95 кН/м.
& quot-Чистая"- производительность агрегата за час работы согласно
[1]:
7ЧМР '- (4)
где Ркр — тяговое усилие трактора в функции рабочей скорости, кН- Ск — коэффициент, учитывающий почвенные условия [1]- Су — коэффициент использования тягового усилия в зависимости от скорости [1]- у^ - коэффициент, учитывающий влияние увеличения скорости на тяговое сопротивление орудия [1]- к — удельное сопротивление почвы, Н/см2- ар- глубина обработки, см.
Исходными данными для построения ПЭХ являются потенциальные тяговые характеристики тракторов, которые представляют собой расчетные или опытные зависимости рабочей скорости р от тягового усилия Ркр при максимальной крюковой мощности Ыкр тах для разных типов тракторов на типовых агрофонах.
Для построения потенциальных тяговых характеристик тракторов с различными сочетаниями эксплуатационной массы и мощности двигателя при различном коэффициенте сцепления необходимо установить зависимость Ур (Ркр) расчетным путем. Для этого воспользовались методикой построения потенциальной тяговой характери-
стики трактора из [4]. Сначала определили зависимость буксования движителей трактора от коэффициента использования сцепного веса:
с 11 а
8 = - 1п--(5)
Ьф-ф
г кр тах т кр
где д — буксование движителей- & lt-ркр и & lt-ркр тах — коэффициент использования сцепного веса и его максимальное значение- а, Ь — эмпирические коэффициенты [3].
Для исследования влияния на ПЭХ коэффициента сцепления движителей с почвой коэффициент (ркр тах определяли из соотношения:
(Рщ, тах г тах & quot-/, (6)
где (ртах- максимальный коэффициент сцепления для данного трактора в конкретных условиях- / - коэффициент сопротивления перекатыванию трактора [5].
Коэффициент сркр определили из соотношения:
Р
-
Фкр--^, (7)
исц
где (?а, — сцепной вес трактора, кН.
Для определения (ркр задались значениями Ркр от Р кр=0 до Рн с шагом Л Ркр=0.2 кН. Номинальное тяговое усилие трактора определяли по формуле [3]:
Рп = Я& gt-п&-э, (8)
где (? , — эксплуатационный вес трактора, кН.
Значения рабочей скорости р, соответствующие значениям тягового усилия & lt- 1'-кр & lt- /'-«. определили по зависимости [4]:
ътнщ-8)
Vp = г^, «^ ¦ (9)
ОЛС + (рЛ
СЦ V Т кр ,
Затем значения Ркр и р аппроксимировались по зависимости:
PKp=f (vP)
(10)
полиномом второй степени:
у=а0+а1х+а2х ,
. 2
(П)
приняв: у= Ркр, х= ур.
Значения Ж рассчитываются по выражению (4). Затем определяются значения расхода топлива:
где Ст- часовой расход топлива при рабочем ходе, кг/ч.
В результате получены данные о влиянии изменения массы трактора, мощности двигателя и коэффициента сцепления на производительность агрегата и расход топлива.
Проведенные исследования показывают, что повышение производительности почвообрабатывающих агрегатов может быть получено за счет оптимизации соотношения массы трактора и мощности двигателя.
Для вспашки стерни нормальной влажности на скорости 8 км/ч, при допустимом буксовании 10% [8], оптимальными параметрами колесного трактора класса 1,4 будут эксплуатационная масса 4790 кг и мощность двигателя 69,0 кВт. При этом по тяге он будет соответствовать тяговому классу 2.
Установка на задние колеса более широких шин при балластировании трактора позволит на пахоте повысить производительность и уменьшить расход топлива на 16−18%, при одновременном уменьшении разрушения и уплотнения почвы движителями.
1. Вайнруб В. И., Догановский М. Г. Повышение эффективности использования энергонасыщенных тракторов в НЗ.- Л.: Колос, 1982. -224 с.
2. Вайнруб В. И. и др. Пути оптимизации параметров почвообрабатывающих агрегатов //VI Micdzynarodowe sympozjum Ekologiczne aspekty mechanizacji nawozenia, ochrony roslin i uprawy gleby. — Warszawa. — 23−24 wrzesnia 1999 г., — str. 211−216.
(12)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Колобов Г. Г., Парфенов А. П. Тяговые характеристики тракторов. — М.: Машиностроение, 1972. — 153 с.
4. Парфенов А. П. и др. К методике построения теоретической тяговой характеристики и баланса мощности сельскохозяйственного трактора//Тракторы и сельхозмашины. -1978. — № 3. — С. 8−10.
5. Гуськов В. В. Оптимальные параметры сельскохозяйственных тракторов. — М.: Машиностроение, 1966. — 195 с.
6. Русанов В. А. Проблема переуплотнения почв движителями и эффективные пути ее решения. — М.: ВИМ, 1998. — 368 с.
7. Ксеневич И. П. и др. Рациональный типоразмерный ряд перспективных сельскохозяйственных тракторов //Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 1990. -№ 11. — С. 4−7.
8. Вайнруб В. И. и др. Ограничение буксования движителей трактора. // VII Miedzynarodowe sympozjum & quot-Ekologiczne aspekty mechanizacji nawozenia ochrony roslin uprawy gleby& quot- - Warszawa. -2000. -C. 211−215.
Получено 18. 02. 02.
УДК 631. 531. 17−52:633(470. 31) В Н. БРОВЦИН, канд. техн. наук
ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ОПТИМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПАХОТНЫМ АГРЕГАТОМ
В статье обоснована структура экстремального управления агрегатами и предложены средства анализа и синтеза ее параметров методом вычислительного эксперимента. В качестве примера использована экстремальная система управления устойчивостью пахотного агрегата.
Структура экстремальной системы зависит от математического описания объекта управления и технических средств реализации алгоритма.
Для сельскохозяйственных процессов и агрегатов, учитывая специфику условий их эксплуатации, по мнению ряда авторов [1, 2, 3],

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой