ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА ІМЕНІ ПЕТРА ВАСИЛЕНКА

Артьомов Микола Прокопович

УДК 629.1.075

ПІДВИЩЕННЯ СТІЙКОСТІ РУХУ ОРНОГО АГРЕГАТУ ПРИ ЗМІНІ ТЕХНІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ

05.05.11 – Машини і засоби механізації

сільськогосподарського виробництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків - 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському національному технічному університеті сільського господарства імені Петра Василенка Міністерства аграрної політики України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент Бойко Микола
Федорович, Національний аграрний університет, кафедра сільськогосподарських машин.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Подригало Михайло Абович, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, завідувач кафедри технології машинобудування і ремонту машин;

кандидат технічних наук, доцент Кузенко Дмитро Васильович, Миколаївський державний аграрний університет, завідувач кафедри тракторів і сільськогосподарських машин.

Провідна установа: Кіровоградський національний технічний універ-ситет, Міністерство освіти і науки України, м. Кіровоград.

Захист відбудеться 22.06.2006 р. о _10_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.832.01 у Харківському національному технічному університеті сільського господарства імені Петра Василенка за адресою: 61002, м. Харків, вул. Артема, 44.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського національ-ного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка за адресою: 61002, м. Харків, вул. Артема, 44.

Автореферат розісланий 17.05.2006р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Черенков О.Д.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Збільшення обсягу виробництва сільськогосподарської продукції пов?язано з підвищенням продуктивності механізованих робіт і зменшення енергетичних витрат при їх використанні. Для підвищення продуктивності грунтообробних сільськогосподарських машин у складі шарнірно-зчленованого трактора серії ХТЗ-170 з начіпним плугом в подальшому - орний агрегат (ОА), розглядається його стійкість і керованість, що за багатьма показниками залежать від зовнішніх збурюючих чинників, технічного стану органів керування..

У зв?язку з цим нагальною є проблема забезпечення стійкості руху агрегату, оскільки (особливо для машин, що довгий час знаходяться в експлуатації) стрімко зростає рівень випадкових збурюючих сил, які ведуть до значних поперечних відхилень траєкторії руху, збільшення фізичних навантажень на механізатора, погіршення агротехнічних та енергетичних показників.

Дослідження, що проведені, не дозволяють оцінити сили, які впливають на відхилення напрямку руху ОА в борозні. Питання стійкості руху та керованості шарнірно-зчленованих сільськогосподарських агрегатів у процесі зносу системи керування детально не розглядались.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною: Державної програми “Виробництво технологічних комплексів машин і обладнання для агропромислового комплексу на період 1998-2005рр.”; регіональної програми “Найважливіші проблеми АПК на період 1996-2005 рр.”; комплексної теми наукових досліджень у співробітництві з ВАТ “Харківський тракторний завод” “Розробка заходів, направлених на модернізацію та обгрунтування раціональних конструктивних параметрів сільськогосподарських тракторів” згідно договорів № 70/219 від 28.07.2003р. та № /276 від 2.09.2004р. Робота виконана в Харківському національному технічному університеті імені Петра Василенка і є складовою частиною науково-дослідної держбюджетної теми (ДР № .04U004492) "Створення гнучких технологічних процесів механізованих робіт виробництва продукції рослинництва", яка виконується згідно завдання Міністерства аграрної політики України.

Мета і завдання дослідження. Мета дослідження - підвищення стійкості руху ОА в умовах різних навантажень на колісних рушіях та зміні технічного стану системи керування.

У відповідності з поставленою метою необхідно вирішити наступні задачі:

- провести аналіз і вибір оцінюючих показників траєкторії руху шарнірно-зчленованих агрегатів в умовах різних тягових зусиль на колісних рушіях і методів їх дослідження;

- розробити математичну модель і провести теоретичні дослідження стійкості руху шарнірно-зчленованого ОА при зміні технічного стану системи керування в умовах різних тягових зусиль на колісних рушіях;

- розробити прилад і метод для визначення стійкості і керованості руху ОА з урахуванням умов роботи;

- виконати експериментальні дослідження в лабораторних умовах і лабораторно-польові випробування по визначенню характеристик руху шарнірно-зчленованих ОА при зміні технічного стану системи керування.

Об?єкт дослідження: - технологічний процес оранки агрегатом у складі колісного шарнірно-зчленованого трактора, обладнаного гідрооб'ємним рульовим керуванням і начіпного плуга.

Предмет дослідження: - підвищення стійкості руху орного агрегату при зміні технічних параметрів системи керування.

Методи дослідження: При виконанні роботи використано теоретичні методи: класичної механіки та теорії подібності, математичного моделювання, розв’язок систем нелінійних диференціальних рівнянь; експериментальні дослідження: фізичне моделювання та виробничі випробування, які проводились в господарствах та на дослідних зразках. Розрахунки та обробка результатів експериментів проводились засобами Matlab 6.0, Maple 6.0.

Наукова новизна одержаних результатів: Розроблено математичну модель сільськогосподарського комплексу ”трактор-плуг“ при різних навантаженнях, яка відрізняється від відомих моделей ОА тим, що оцінка взаємодії трактора з плугом виконана з асиметрично прикладеним тяговим опором та різними тяговими зусиллями на колесах;

для змінних умов функціонування розроблено динамічну модель ОА з шарнірно-зчленованим колісним трактором, що дозволяє оцінити стійкість руху;

встановлені нові закономірності впливу технічного стану системи керування орним агрегатом на стійкість руху і напрямки забезпечення його функціональної стабільності.

Практичне значення одержаних результатів полягає у розробці прилада і метода для визначення стійкості руху ОА, а також рекомедацій з підвищення продуктивності роботи, покращання якості та зменшення

експлуатаційних витрат.

Теоретичні розробки та результати експериментальних досліджень передані у відділ Головного конструктора ВАТ “Харківський тракторний завод” для використання під час модернізації та розробки нових моделей тракторів. Запропоновані рекомендації є основою створення технологічних процесів на базі тракторів загального призначення, що вперше в Україні впроваджені в “Технологічних картах на вирощування сільськогосподарських культур”, розроблених у Харківському національному технічному університеті ім. Петра Василенка (ХНТУСГ) і рекомендованих Головним управлінням агропромислового розвитку Харківської обласної державної адміністрації для використання в агроформуваннях.

Особистий внесок здобувача. Основні положення та результати дисертаційної роботи одержані самостійно, а саме:

- проведено аналіз та узагальнення класифікації існуючих методів забезпечення стійкості руху сільськогосподарських агрегатів;

- встановлено закономірності впливу технічного стану системи керування на стійкість і керованість ОА [1,3,5,6];

- розроблено математичну модель руху шарнірно - зчленованого ОА з різними тяговими зусиллями на колісних рушіях [2,6,7,8,9,12];

- отримано результати експериментальних досліджень гідрооб?ємного рульового керування з нестабільними параметрами залежно від його технічного стану [5];

- розроблено прилад і метод для визначення стійкості і керованості руху ОА при виконанні ним оранки з урахуванням реальних умов роботи [10,11,13]

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на міжнародних конференціях:"Землеробська механіка на рубежі сторіч", м. Мелітополь, р.;Технічний прогрес у рослинництві", м. Харків, р.; "Технічний прогрес в сільськогосподарському виробництві", смт. Глеваха, р.;Науково-технічні засади розробки, випробування перспективної сільськогосподарської техніки і технологій", смт. Дослідницьке, 2003р.; "Сучасні проблеми землеробської механіки", м. Харків, 2003р.;Наукові основи створення високоефективних землерийно-транспортних машин", м. Харків, ХНАДТУ,2004р.; "Технічний прогрес в АПК", м. Харків, 2004р.; "Молодь і сільськогосподарська техніка в ХХІ сторіччі", м. Харків, 2005р., а також на науково-практичних конференціях ХНТУСГ 1996 - 2005рр.

Публікації. Основні матеріали результатів наукових досліджень опубліковані у 13 друкованих роботах фахових видань.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу , чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Обсяг роботи становить 179 сторінок, на 147 з них викладено текст роботи та список використаних джерел, на 32 - додатки. Робота містить 18 таблиць та 39 ілюстрацій.

ПОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито сутність і стан наукової проблеми, її значущість, обґрунтовано актуальність теми, викладено зв?язок роботи з науковими програмами, сформульовано мету і основні задачі досліджень, наведено наукову новизну та практичне значення одержаних результатів.

У першому розділі виконано аналіз стану проблеми, наведено огляд досліджень вітчизняних і іноземних авторів відносно загальної динаміки роботи грунтообробних сільськогосподарських машин і стійкості їхнього руху. Стійкість руху і керованість сільськогосподарського агрегату розглядаються як найважливіші експлуатаційні показники, що полягають в спроможності його ланок протистояти дії зовнішніх збурюючих сил. Керованість і стійкість руху агрегату у горизонтальній площині безпосередньо пов’язані з цілою низкою експлуатаційних показників, які визначають в остаточному підсумку якість, матеріальні витрати і трудомісткість виконання агротехнічних операцій.

Для дослідження обрано ОА у складі трактора ХТЗ - 17221 тягового класу 30 кН та начіпного плуга. Трактори цього класу найбільш поширені в Україні для оранки і представляють собою колісну шарнірно-зчленовану машину з гідрооб?ємним рульовим керуванням. Оранка проводиться методом руху трактора всіма колесами по полю.

Вирішенню фундаментальних проблем, пов’язаних з стійкістю руху та керованістю колісних машин були присвячені роботи: Є.О. Чудакова, В.В. Гуськова, А,С. Літвінова, Б.С. Фалькевича, Я.Є. Фаробіна, М.А. Подригала та ін. Дослідження стійкості руху і керованості сільськогосподарських агрегатів з метою покращання динамічних характеристик проведені: П.М. Василенком, Л.В. Погорілим, В.В. Гуськовим, А.Б. Лур'є, Г.М. Кутьковим, Г.В. Веденяпиним, Д.М. Митропаном, П.М. Заїкою, В.Т. Надиктою, В.М. Горовим, А.В. Рославцевим, В.М. Авдєєвим та ін.

Аналізом результатів відомих досліджень встановлено, що вони проводились і пов’язані з конструктивними та експлуатаційними параметрами сільськогосподарських машин.

Дослідження були присвячені впливу конструктивних параметрів машин на стійкість руху сільськогосподарських агрегатів через зміну навантажувальних характеристик двигуна, зміни точки приєднання сільськогосподарської машини, впливу конструкції та передатного числа рульового механізму на керованість.

Проте проблема впливу технічного стану системи керування на стійкість руху в умовах різних тягових зусиль на колесах трактора не досліджена.

У другому розділі описано теоретичні дослідження впливу різних тягових зусиль прикладених до колісних рушіїв при асиметричному прикладанні сили опору плуга та зміни технічного стану системи керування на стійкість руху ОА.

Трактори тягового класу 30кН обладнуються універсальним начіпним пристроєм, що дає змогу на двоточкове, або триточкове приєднання сільськогосподарських машин. Двоточкова схема начіпки має перевагу в тому, що вона надає певну свободу повороту трактора відносно сільськогосподарської машини, що з ним агрегатується, в горизонтальній площині. При такій схемі також можливе несиметричне розташування начіпки та сільськогосподарської машини відносно повздовжньої осі трактора.

З двоточковою схемою приєднання плуга, трактор рухається всіма колесами по полю. Незважаючи на переваги в такій схемі приєднання плуга, відбувається асиметричний розподіл навантажень, що погіршує стійкість руху ОА.

При асиметричному прикладанні сили опору плуга Rпл,яка характеризується відстанню h2 від повздовжньої осі трактора (рис.2) до точки прикладання Rпл, та різному опору кочення Wfi коліс, обумовлених різними умовами руху, сила тяги Ti, необхідна для подолання Wfi, буде різною для кожного колеса (Wfi + Ti = 0).

Для забезпечення рівномірного прямолінійного руху трактора необхідно виконати умови , де - сила тяги, необхідна для долання сили опору плуга.

У цьому випадку дотичні сили тяги коліс запишуться у вигляді:

(1)

Аналіз наведеної системи рівнянь показує, що при WfЛ1,2 ? WfП1,2, пов’язаних з різними умовами кочення коліс під час виконання трактором оранки (Wf1П > Wf2П, Wf1Л > Wf2Л, Wf1П > Wf1Л, Wf2П > Wf2Л) маємо T1П>T2П, T1Л > T2Л, T1П > T1Л, T2П > T2Л.

Проведеними дослідженнями двоточкової схеми приєднання плуга встановлено, що до коліс трактора у складі ОА під час виконання оранки підводяться різні за величиною сили тяги (рис.1). Це підтверджено теоретичними розрахунками.

Рис.1. Розподіл сили тяги по колесах орного агрегату на базі шарнірно-зчленованого трактора ХТЗ-17221 при роботі з різним типами плугів: Т1п, Т1л, Т2п, Т2л – сили тяги відповідно на передньому правому, лівому та задньому правому і лівому колесах

На прийнятій розрахунковій схемі (рис.2): Wf1П,Wf1Л,Wf2П,Wf2Л - сили опору перекочуванню; Yi, Xi - поперечна і повздовжня сили опору на лемешах плуга; Рб1, Рб2 - бічні зусилля, що діють на шини; mi , Ji - маси та моменти інерції двох напіврам і плуга; Cшбі, kшбі - коефіцієнти жорсткості та демпфування шин, відповідно; k - коефіцієнт демпфування гідроциліндрів; С - жорсткість гідроциліндрів; Ві, li.,ai, bi, hi - конструктивні параметри ОА.

Положення системи визначається п’ятьма узагальненими координатами: , - повздовжня та поперечна координати центрального шарніра; , , - курсові кути двох напіврам і плуга.

Рис.2. Розрахункова схема орного агрегату на базі шарнірно-зчленованого трактора

Відмінною рисою даної моделі є можливість оцінювати досліджувані параметри при асиметричному прикладенні сили опору плуга і довільного кута складання напіврам.

Для створення математичної моделі руху ОА використовували поширену серед дослідників формулу рівняння Лагранжа другого роду.

Після складання виразів кінетичної (Т) та потенціальної (П) енергії врахування сил і моментів, що діють на ОА та застосування формули Лагранжа, одержано математичну модель руху у вигляді системи диференційних рівнянь (2):

(2)

де

;

;

За допомогою розробленої математичної моделі маємо змогу моделювання процесу оранки зі зміною конструктивних параметрів і сил прикладених до ОА. Для розрахунку моделі був обраний чисельний метод вирішення рівнянь за алгоритмом Рунге-Кутта 4 - 5 порядків з автоматичним вибором кроку розрахунку.

Математична модель руху ОА враховує деформацію грунту, пружність шин, різницю тягових зусиль на колесах, розподіл загального опору плуга по лемешах, пружні та демпфуючі властивості гідроциліндрів. При цьому прийнято деякі допущення: колеса мають жорсткий зв’язок з віссю моста; остови піврам трактора цілком тверді тіла і вони симетричні щодо поздовжньої площини; зв’язок між піврамами ідеальний; розглядається плоско-паралельний рух ОА в горизонтальній площині; система визначена кінцевим числом ступенів свободи; дисипація енергії під час руху агрегату відсутня.

У процесі моделювання змінювали такі фактори: kд - коефіцієнт демпфування (0,4•10-3…0,7•105), що відповідає витокам в гідроциліндрах; Yi, Xi-поперечна і повздовжня силиопору на леме-шах плуга (Yi=0,35Xi), тягові зусилля на колесах.

Аналіз теоретичних розрахунків і отриманих на їх основі графиків доводить, що зміна траєкторії руху ОА під час виконання оранки із змінними зусиллями, що прикладені до коліс (T1П>T2П, T1Л > T2Л, T1П > T1Л, T2П > T2Л ) та зміні технічних параметрів системи керування kу?5•10-9

kу?5•10-8, kу?5•10-7 призводить до збільшення кількості керуючих дій механізатора і люфт рульового колеса перевищує 3600 , при передбаченому вільному ходу не більше 250.

Погіршення стійкості руху збільшує навантаження на рульове керування. Через це в процесі експлуатації відбувається більш інтенсивне зношення окремих складових гідравлічної системи рульового керування. Знос сприяє виникненню додаткових гідравлічних мереж відводу робочої рідини (витрати пов’язані з витоками), що зменшує швидкість дії рульового механізму. Швидкість руху штока гідроциліндра можна визначити з рівняння (3):

, (3)

де - швидкість руху штоку гідроциліндра;

QT – подача рідини гідравлічним насосом (оцінюється згідно теоретичних положень);

- сумарні витрати рідини, які пов’язані з деформацією;

- сумарні витрати рідини, які пов’язані з витоками;

S ш,Sп – робочі площі штоку та поршня – відповідно.

Під час руху ОА сили, що діють на гідроциліндри рульового керування призводять до зміни тиску в гідравлічній системі, що в свою чергу веде до зміни витоків.

У процесі некерованого руху (відсутні керуючі дії механізатора) в гідроциліндри рульового механізму не подається робоча рідина від насоса (QT=0). Закриті гідроциліндри можна замінити еквівалентними за жорсткістю пружинами з демпферами, дія яких описується виразом (4):

, (4)

де - пружно-деформуюча сила гідроциліндрів;

- швидкість переміщення штоку;

С - коефіцієнт жорсткості, який визначається пружною деформацією гідравлічної мережі;

Кд- коефіцієнт демпфування, який визначається витоками.

Підтвердження розрахунків математичної моделі відносно впливу технічних параметрів системи керування отримано в ході експерименту: чим більше коефіцієнт витоку - kу, тим більше відхилення орного агрегата під час роботи (рис.3).

Рис.3. Відхилення траєкторії руху (Y) орного агрегата на базі трактора ХТЗ  з плугом ПЛН-5-35 на довжині гону (Х) з коефіцієнтом витоку гідрооб’ємного рульового керування: 1 - kу?5•10-9, 2 - kу?5•10-8, 3 - kу?5•10-7; ? - середньоарифметичні значення експериментальних даних

Таким чином, маємо можливість апроксімувати графіки руху ОА наступною залежністю , де а - коефіцієнт, що враховує кривину траєкторії, яка залежить від коефіцієнта витоку гідравлічної системи керування.

У третьому розділі на основі теоретичних розрахунків викладено програму і методику лабораторно - стендових та виробничих випробувань, описано техніку вимірювань, тарування давачів первинної інформації та дроселя - витратоміра. Для проведення випробувань використовували стандартизоване обладнання та установки, які розроблялися спеціально.

Дросель-витратомір КИ-1097Б тарувався на стенді випробувань гідросистем КИ-4815М. Під час тарування за мірний проміжок часу виміряли об’єм рідини на виході дроселя при тиску в системі Р=10МПа. Коефіцієнт витоку розраховувався за формулою:

(5)

Давачі тиску ДМ 5007А У2, обертів рульового колеса, кута складання напіврам, тарувалися згідно розробленої методики на лабораторних стендах.

Програмою експериментальних досліджень передбачалось визначення впливу змін технічного стану елементів гідравлічної системи на динамічні характеристики гідрооб’ємного рульового керування. На лабораторно-польовій установці проведено підтвердження теоретичних розрахунків і вивчення впливу технічного стану системи керування на стійкість і керованість ОА в польових умовах.

Для збору інформації під час проведення досліджень та її зберігання використовується ноутбук (Neo’sbook D 220E) з аналого-цифровим перетворювачем (MSC-1202-Y3).

Обробка результатів проводилась за відомими методиками на ПЕОМ з отриманням кореляційних функцій та спектральнної щільності.

Лабораторні випробування дали можливість мінімізувати кількість експериментів у лабораторно-польових дослідженнях.

На підставі проведених лабораторних досліджень і аналізу в діапазоні зміни технічних параметрів системи керування для забезпечення стійкості сільськогосподарської системи “трактор-плуг” під час виконання оранки необхідно щоб коефіцієнт витоку знаходився в межах, коли ще можливе виконання агротехнічних вимог - kу>5•10-7.

У четвертому розділі наведені результати експериментальних досліджень, описано прилад та метод для визначення стійкості і керованості руху ОА під час виконання оранки з урахуванням реальних умов роботи.

Виробничі випробування проводились на полях господарств Харківської і Полтавської областей. Під час випробувань встановлено, що середнє напрацювання до граничного стану гідроагрегатів рульового керування складає 1700…2000 мото-годин.

Експеримент щодо дослідження складання напіврам трактора, від зносу системи керування, було проведено на полі після озимини. За допомогою дроселя-витратоміра КИ-1097Б встановлювали різні за значенням коефіцієнти витоку та давали змогу ОА рухатись без керуючих дій механізатора. Під час змін коефіцієнта витоку kу=5•10-9…5•10-7 відхилення ОА від прямолінійної траєкторії на мірній ділянці - 50м складало від 2 до 6 м, з середньою швидкістю оранки 8,9 км/год.

У процесі випробувань отримано підтвердження адекватності розрахунків математичної моделі (рис.3) проведеним експериментам. Випробування впливу досвіду механізатора на стійкість руху ОА підтвердили, що дисперсія, кореляційна функція та спектральна щільність, зміни кута повороту рульового колеса у більш досвідченого механізатора відповідає агротехнічним вимогам (рис.4).

Рис. 4. Спектральна щільність (S) зміни кута повороту рульового колеса: 1,3, - механізатори з малим досвідом; 2, - досвічений механізатор

Приладом, що розроблено, для визначення стійкості і керованості руху орного агрегата (рис.5) виконували вимірювання в статичному і динамічному режимах.

Рис.5. Схема роботи приладу визначення поперечних переміщень: ДПп  давач поперечних переміщень; АЦП  аналого-цифровий перетворювач; ПК - ноутбук; БЖ - блок живлення; ДКс - давач кута повороту рульового колеса

У динамічному режимі: підготовка, вихід на робочі режими;

збір інформації; розрахунки середньоарифметичного значення зміни кута повороту рульового колеса, дисперсії відхилення від заданого шляху; розрахунок відсоткової перевитрати палива від нормативної (6):

(6)

де - кількість точок вибірки,

- поперечне зміщення ОА;

- крок вибірки;

V - швидкість руху ОА.

У статичному режимі: ОА знаходиться на бетонній площадці; при мінімальних обертах двигуна міряємо час повороту напіврам з одного крайнього положення в інше; розраховуємо сумарні витрати витоку

- (7)

де - хід поршня;

t - час складання напіврам.

Випробування трактора, що знаходився на бетонній площадці без руху показав, що ступінь зносу насоса пропорційна збільшенню часу складання напіврам при мінімальних обертах двигуна по відношенню до часу складання при - максимальних.

Експериментальні дослідження показали, що для визначення технічного стану гідрооб’ємного рульового керування достатньо мати інформацію про зміну двох параметрів: кут повороту рульового колеса; поперечне зміщення задньої напіврами трактора разом з плугом.

Аналіз результатів по першому центральному моменту (середньоарифметичне значення - Sa) зміни кута повороту рульового колеса показав:

Sa = 0 немає керуючих дій механізатора - знос насосу або гідроциліндру;

Sa >0 - знос кромки золотника, який відповідає за поворот ліворуч;

Sa <0 - знос кромки золотника, який відповідає за поворот праворуч.

Згідно розробленої методики ОА встановлюється на дослідній ділянці, заглиблює плуг і проходить пробну борозну. У цей час приладом (рис.5) знімаються показники з давачів поперечних переміщень, кута повороту рульового колеса, робиться висновок про технічний стан системи керування і надаються рекомендації відносно подальшої експлуатації.

При використанні розробленого прилада енергозбереження на технічне обслуговування орного агрегату, визначалось в межах 8…12%.

ВИСНОВКИ

1. Аналіз літературних джерел, які присвячені роботі ОА показав, що проблема підвищення стійкості руху колісних шарнірно-зчленованих тракторів загального призначення на орних роботах при зміні технічного стану гідрооб’ємної системи керування в такій постановці не розглядалась. Тому необхідно провести теоретичні та експлуатаційні дослідження для підвищення стійкості руху ОА.

2. Запропонована динамічна модель системи “трактор-плуг” дозволяє досліджувати стійкість руху орного агрегату при різних режимах руху та агрегатування. Використання динамічної моделі забезпечило вирішення наукової задачі, спрямованої на обгрунтування закономірностей стійкості руху ОА, підвищення продуктивності і зниження в межах 8…12% енерговитрат на технічне обслуговування.

3. Математична модель ОА, яка на відміну від відомих, враховує нерівномірність тягових зусиль на колесах трактора та нестабільність коефіцієнта витоку (kу) гідрооб’ємного рульового керування. Щоб забезпечити агротехнічні вимоги в роботі ОА, люфт рульового колеса повинен знаходитись в межах 250. Із збільшенням kу >5•10-7 рульове керування трактора ХТЗ-17221 з плугом ПЛН-5-35 призводить до збільшення кількості керуючих дій на систему керування з боку механізатора і люфт рульового колеса перевищує 3600.

4. Під час польових випробувань встановлено, що відхилення ОА від прямолінійної траєкторії на мірній ділянці-50м складало від 2 до 6 м, з середньою швидкістю оранки 8,9 км/год. Для розрахунку зменшення некерованого руху ОА використано математичну модель і встановлено, що не можна допускати збільшення коефіцієнту витоку kу за межі

kу = 5•10-7.

5. Метод для визначення стійкості руху ОА та прилад для його реалізації, дали змогу обгрунтувати припустимі значення граничних відхилень траєкторії руху агрегату (середньоквадратичне відхилення у?3) по ширині захвату плуга. Енергозбереження на технічне обслуговування при використанні розробленого прилада складає ..12%.

6. Встановлено, що при досягненні граничного технічного стану системи керування через зношення деталей збільшиться люфт рульового колеса (720…8000) і як наслідок збільшиться зона некерованого процесу руху орного агрегату в борозні, яка складає від 0,7 до 2,7м при швидкості руху 8,9 км/год.

7. Встановлено, що середнє напрацювання до граничного стану гідроагрегатів рульового керування складає 1700…2000 мото-годин. Визначено закономірності, в залежності від напрацювання, на основі змін функціональних параметрів, технічного стану гідроприводу рульового керування.

8. На основі розроблених методик, експериментальними дослідженнями в лабораторних та польових умовах підтверджена адекватність математичної моделі відповідно до реальних умов і задовільну відповідність розрахункових та експериментальних результатів (в середньому розбіжність не перевищує - 5%).

9. За результатами виконаної роботи обгрунтовано рекомендації з припустимих параметрів технічного стану гідрооб’ємного рульового керування тракторів серії ХТЗ-170, при яких зберігаються агротехнічні вимоги виконання технологічного процесу оранки. Теоретичні розробки та результати експериментальних досліджень передані у відділ Головного конструктора ВАТ “Харківський тракторний завод” для використання під час модернізації та розробки нових моделей тракторів, а також запропоновані рекомендації складають основу створення технологічних процесів на базі тракторів загального призначення, що вперше в Україні впроваджені в “Технологічних картах на вирощування сільськогосподарських культур”, розроблених у Харківському національному технічному університеті імені Петра Василенка, і рекомендованих Головним управлінням агропромислового розвитку Харківської обласної державної адміністрації для використання в агроформуваннях.

СПИСОК ОСНОВНИХ НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Артемов Н.П. Влияние сроков проведения технических обслуживаний на величину ресурса трактора Т - 150К // Вопросы механизации сельского хозяйства: Сб. науч.труд. ХГТУСХ. - Харьков: ХГТУСХ, 1996. - С.115 - 119.

2. Слоновский Н.В. Артемов Н.П. Применение методов статистической динамики (теории случайных функций) к исследованию точности работы мобильных агрегатов. // Вестник ХГПУ(ХПИ) Харьков. ХГПУ(ХПИ), 1997. – Вып.4. - С. 92 - 96 (Здобувачем обгрунтовано використання теорії випадкових функцій для опису роботи агрегата)

3. Артемов Н.П. Повышение функциональной стабильности гидропривода рулевого управления трактора //Тракторная энергетика в растениеводстве Сб. науч.труд.ХГТУСХ, Харьков: ХГТУСХ, 1998. - С.   .

4. Артемов Н.П. Определение критериев устойчивости движения и управляемости шарнирно-сочлененных тракторов // Тракторная энергетика в растениеводстве. Сб.науч.труд. - Харьков: ХГТУСХ, 1999. - С. 194 - 198.

5. Артемов Н.П. Обеспечение функциональной стабильности гидропривода рулевого управления шарнирно-сочлененного трактора при проведении сельскохозяйственных работ. // Механізація сільськогосподарського виробництва. Вісник ХДТУСГ. - Харків: ХДТУСГ, 2000. - Вип. 1. - С. 109 - 114.

6. Артемов Н.П. О повышении устойчивости прямолинейного движения шарнирно-сочлененного трактора в составе МТА // Тракторна енергетика в рослинництві. Вісник ХДТУСГ. - Харків.: ХДТУСГ, 2002. - Вип.5. - С. 101 - 107.

7. Лебедев А.Т., Щербак О.В., Артемов Н.П. Обеспечение устойчивости движения и управляемости шарнирно-сочлененных тракторов в составе МТА // Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробування нової техніки і технологій для сільського господарства України - смт. Дослідницьке, 2003. – Вип. 6(20). - С 349 - 355. (Здобувачем запропановано математична модель руху МТА).

8. Лебедев А.Т., Артемов Н.П., Гриненко А.А. Тяговый КПД трактора при неравномерном распределении реакций между колесами // Тракторна енергетика в рослинництві. Вісник ХДТУСГ. - Харків: ХДТУСГ, 2003. – Вип. 6. - С. 49 - 56. (Здобувачем виконано математичнi розрахунки).

9. Бойко М.Ф., Артьомов М.П. До розробки математичної моделі стійкості руху трактора з шарнірно-зґєднаною рамою при нерівномірному розподілу навантажень на колесах // Механізація сільськогосподарського виробництва. Вісник ХДТУСГ. - Харків: ХДТУСГ, 2003. - Вип. . - С. 28 - 31. (Здобувачем взято участь у проведені польових досліджень і обробці експериментальних даних).

10. Кухтов В.Г., Щербак О.В., Артемов Н.П., Лисовой В.И Методика оценки нагруженности и оптимизация конструкции корпуса шарнирного сочленения трактора Т-150К // Совершенствование машин для земляных и дорожных работ. Сб.науч. труд. ХНАДУ. - Харьков: ХНАДУ, 2003. - Вып. 11. - С. 72 – 76. (Здобувачем взято участь у проведені досліджень і обробці експериментальних даних)

11. Шабельник Б.П., Артьомов М.П. До методики розрахунку шляху машино-тракторного агрегату при криволінійному русі порівняно з прямолінійним // Технічний сервіс АПК, техніка та технології у сільськогосподарському машинобудуванні. Вісник ХДТУСГ. – Харків.: ХДТУСГ, 2004. – Вип. 24 - С. 314 - 319. .(Здобувачем запропоновано методику розрахунку)

12. Бойко Н.Ф., Артемов Н.П. К вопросу влияния внешних сил на устойчивость движения шарнирно - сочлененного трактора в составе па-

хотного агрегата // Сб. науч. труд. Вестник ХНАДУ. - Харьков: ХНАДУ, 2004 - Вып. 27. - С. 35 - 38. . (Здобувачем були зроблені розрахунки диферінційних рівнянь на ПЕОМ).

13. Щербак О.В. Артьомов М.П. Розрахунок змін тиску в гідроприводі рульового керування шарнірно-зґєднаного трактора під час роботи у складі МТА // Механізація сільськогосподарського виробництва. Вісник ХДТУСГ. - Харків: ХДТУСГ, 2004. - Випуск 29. - С. 57 - 62. (Здобувачем запропоновано методику розрахунку тиску в гідроциліндрах рульового керування).

АНОТАЦІЇ

Артьомов М.П. Підвищення стійкості руху орного агрегату при зміні технічних параметрів системи керування. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук із спеціальності 05.05.11 - машини та засоби механізації сільськогосподарського виробництва. Харківський національний технічний університет сільського господарства ім. Петра Василенка, Харків, 2006.

Дисертація присвячена вирішенню проблеми підвищення стійкості руху ОА на базі тракторів загального призначення тягового класу 30 кН з гідрооб’ємним механізмом рульового керування. Розроблено і обгрунтовано математичну модель ОА, що дає змогу оцінити вплив параметрів технічного стану гідрооб’ємного рульового керування на стійкість руху ОА і надати рекомендації відносно його обслуговування та використання. Запропоновано метод контролю технічного стану системи керування орного агрегата, теоретичні розрахунки та результати експериментальних досліджень передано до ВАТ “Харкіквський тракторний завод” для використання під час модернізації та розробки нових моделей тракторів, а також покладено в основу технологічних процесів режимів роботи тракторів загального призначення в розроблених вперше в Україні та впроваджених “Технологічних картах на вирощування сільськогосподарських культур”, що розроблені у Харківському національному технічному університеті ім. Петра Василенка, і рекомендованих Головним управлінням агропромислового розвитку Харківської обласної державної адміністрації для використання в агроформуваннях області. Енергозбереження на технічне обслуговування при використанні розробленого прилада складає ..12%.

Ключові слова: орний агрегат, система керування, технічні параметри, стійкість руху, гідрооб’ємний рульовий механізм.

Артемов Н.П. Повышение устойчивости движения пахотного агрегата при изменении технических параметров системы управления.  Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 - машины и средства механизации сельскохозяйственного производства. Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства им. Петра Василенко, Харьков, .

Диссертация посвящена решению задачи повышения устойчивости движения пахотного агрегата на базе тракторов общего назначения тягового класса 30 кН, оборудованных гидрообъемным механизмом рулевого управления, сделан вывод об актуальности данной тематики для сельскохозяйственного производства Украины.

Разработана математическая модель пахотного агрегата с изменяющимися тяговыми усилиями на колесах трактора, которая дает возможность оценить влияние параметров технического состояния гидрообъемного рулевого управления на устойчивость движения пахотного агрегата. Предложена методика контроля технического состояния системы управления агрегата. Выявлены закономерности изменения функциональных параметров технического состояния гидропривода рулевого управления при использовании трактора на пахотных работах в зависимости от наработки и изменения коэффициента утечек от ky•10-9 до ky•10-7. Установлено, что средняя наработка до предельного состояния гидроагрегатов рулевого управления в условиях Харьковской и Полтавской областей составила 1700…2000 моточасов. Результаты теоретических и экспериментальных исследований переданы в ОАО ”Харьковский тракторный завод“ для использования при модернизации и разработке новых моделей тракторов, а также заложены в основу технологических процессов работы тракторов общего назначения в “Технологических картах по выращиванию сельскохозяйственных культур”, впервые в Украине разработанных в Харьковском национальном техническом университете сельского хозяйства им. Петра Василенко и рекомендованных Главным управлением агропромышленного развития при Харьковской областной государственной администрации для использования в агроформированиях области. Это дает возможность ориентировать руководителей агроформирований на профилактическое обслуживание системы управления перед началом основных сельскохозяйственных работ, чтобы избежать больших экономических потерь. Разработанный прибор контроля поперечных перемещений и методика для определения устойчивости движения пахотного агрегата позволили обосновать допустимые значения предельных отклонений траектории движения (среднеквадратичное отклонение у?3) по ширине захвата плуга. Энергосбережение на техническое обслуживание при использовании разработанного прибора составляет 8…12%.

Ключевые слова: пахотный агрегат, система управления, технические параметры, устойчивость движения, гидрообъемный рулевой механизм.

Artiomov N.P. Increase of movement stability of a plowing unit when changing technical parameters of a control system. - Manuscript.

Dissertation for the scientific degree of the Candidate of Technical Sciences in 05.05.11 speciality - Machines and Means of Mechanization for Agricultural Production. Kharkiv Petro Vasylenko National Technical University of Agriculture, Kharkiv, 2006.

The dissertation deals with the solution of the problem of increasing the movement stability of the plowing unit on the basis of general purpose tractors of 30kN traction class equipped with the hydro volumetric steering mechanism. The conclusion on actuality of the given subject for the agricultural production of Ukraine has been drawn.

There has been developed a mathematical model for the plowing unit with variable loading on tractor wheels which enables to estimate influence of technical condition parameters of the hydro volumetric steering on the movement stability of the plowing unit. The control methods for a technical condition of the control system of the plowing unit have been offered. The results of the experimental investigation are applied at the open joint stock company Kharkiv Tractor Plant while modernizing and designing new tractor models and are considered to be the basis for the production processes of the operation of general purpose tractors in the technological schemes for crop growing, the latter being first devised at Kharkiv Petro Vasylenko National Technical University of Agriculture and recommended by Central Department of agro industrial development at Kharkiv regional state administration with the purpose of using them at agricultural enterprises of the region.

Keywords: plowing unit, movement stability, technical parameters, hydro volumetric steering mechanism, control system.

Підписано до друку 15.05.2006 р.

Формат 60 х 84 1/16. Папір офсетний 80 г/м.

Гарнітура Times New Roman. Друк RISO TR 1510 № 80654645

Обл.- вид.арк 0,9 Замовлення № 1505. Тираж 100 пр.

Адреса виготовлювача

м. Харків, вул.Гв.Широнінців, 18 кв.179 ФОП Червяк В.Є.т.732-86-60