Строительная техника

Промышленные тракторы

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Экспериментальные исследования по влиянию тягово-скоростных показателей на эффективность трактора как базы дорожно-строительного агрегата были направлены на решение двух следующих задач. Первая — это экспериментальные исследования влияния тягово-скоростных показателей на эффективность трактора в агрегате с дорожно-строительными машинами. Вторая — это экспериментальная проверка разработанных математических моделей и изучение адекватности математического моделирования реальной работе трактора в агрегате.

При решении обеих задач оценка базировалась на экспериментально полученных критериях: энергетическом потенциале производительности и технической производительности соответствующих агрегатов. Результаты исследований являются корректными для каждой группы опытов, в проведении которой участвовал один водитель, опыты выполнялись на одном грунте, примерно в одно время, на идентичном испытательном оборудовании и т. п. Такую группу будем называть серией. Было проведено около 20 серий испытаний, полностью подтвердивших полученные теоретические зависимости. Рассмотрим  некоторые из  проведенных  серий.

В первой серии испытаний трактора ТПМ-4 с ГМТ определяли ЧЭПП, изменяя тяговый фактор на рабочей передаче. Серия состояла из испытаний с тремя вариантами тяговых факторов на грунтах трех видов — суглинке средней плотности, супеси средней плотности и плотном суглинке. Грунты средней плотности обеспечивали примерно равные сцепные свойства трактора.

Для экспериментальных точек ввиду их конечного количества истинный экстремум неизвестен и вынуждены были пользоваться псевдоэкстремумом Рудшах, за который принимаем наибольшее из полученных экспериментальных значений. При этом его также приравнивают к единице. Остальные текущие значения Кр> Kv определяют как частное от деления Руд, vv на их максимальные значения. При сравнении соответствующих коэффициентов Кр для расчетных и экспериментальных величин будем умножать результаты эксперимента на постоянный множитель X, определяя его при минимизации суммы модулей разности между теоретическим и экспериментальным значением

Для функций, не имеющих экстремума (например, скорости), за единицу принимают функцию при каком-либо значении аргумента, после чего задача  поиска  множителя  К  решается аналогично.

Видно что для суглинка средней плотности и супеси относительные расчетные зависимости фактически совпадают с экспериментальными (расхождение не более 1,5 %), а на плотном суглинке в эксперименте имеет место более интенсивное снижение ЧЭПП при уменьшении оптимального тягового фактора, однако характер зависимости остается тем же.

Таким образом, экспериментальные данные подтверждают расчетную зависимость и показывают, что каждому виду грунта соответствует свое значение оптимального тягового фактора, отклонение от которого в ту или другую сторону вызывает уменьшение производительности трактора.

Сравнение расчетных и экспериментальных данных по другим показателям работы трактора показывает, что имеет место их практическое совпадение по абсолютным значениям, за исключением математического ожидания буксования, которое оказалось выше расчетного примерно на 5 %. Максимум ЭПП находится при математическом ожидании передаточного отношения гидротрансформатора /гт =0,7-г-0,8, в- зависимости от типа грунта. Среднее тяговое усилие практически не изменилось при изменении тяговых факторов, в то время как действительная скорость была наибольшей при минимальном /м. На данном грунте наибольшая выходная мощность на ведущих  колесах  приблизительно совпадает с максимумом.

Во второй серии испытаний одновременно определяли ЧЭПП и техническую производительность по ГОСТ 10792 при разработке траншей в 40 м на тракторе ТМ-220 при двух вариантах тяговых факторов. При сравнении расчетных и экспериментальных зависимостей установлена высокая сходимость результатов, полученных при испытаниях на техническую производительность, при экспериментальном олределении ЭПП и его теоретическом расчете. Некоторое расхождение абсолютных значений ЭПП объясняется, вероятно, тем, что при расчете был принят несколько меньший КПД механической части трансмиссии, чем в действительности.

В третьей серии испытаний определяли техническую произво-длительность трактора ТМ-140 с двухпоточной ГМТ при трех вариантах тяговых факторов, средний из которых соответствует серийному трактору D6C.

Испытания проведены по разработанной методике определения технической производительности (РТМ 23.1.6—79) на дистанции 40 м. Максимальная производительность на среднем суглинке была достигнута при /м « 140. Увеличение до /м = 210 вызвало снижение производительности по расчету на 7,1 %, в эксперименте — на 8 %, дальнейшее увеличение до /м = 275 повлекло уменьшение производительности по расчету на 18 %, в эксперименте— на 14,5 %. (Следует отметить, что трактор при исследованиях был несколько облегчен вследствие снятия кабины.)

Из приведенных данных следует, что при отклонении от оптимального /м примерно на 50 % эффективность трактора на данном грунте снижается на 7—9 %.

В четвертой серии проводили испытания трактора ДЭТМ-250 с варьируемыми тяговыми факторами, что обеспечивалось использованием конечных передач с передаточными числами /б. р — ,8,5; 10,03;  11,08.  Был выполнен комплекс испытаний на техническую производительность при трех вариантах ее определения: по ГОСТ 10792—81; по этому же ГОСТу с дополнениями и по РТМ 23.1.6—79.

Испытания проводили на плотном суглинке. Передаточное число /б. р = 11,08 принимали близким к расчетному оптимуму для типичного грунта и для всего диапазона грунтовых условий. Испытания показали, что при увеличении тягового фактора, с 25,46 до 30 производительность выросла на 12 % при испытаниях по первому варианту (после приведения данных по Ne, vKX)> на 8 % — по второму и на 12,6 % — по третьему. Увеличение производительности, полученное расчетным путем, при этом составило 9,5 %. При повышении тягового фактора до 33,19 увеличилась производительность трактора по сравнению с производительностью серийного на 14 % по методике ГОСТ (после приведения по vXXy T0CT и S), на 10 % — при испытаниях в траншее, на 14,9 % — по РТМ и на 13 % — по расчету. (Если принять за 100 % наивысшую производительность, то значения прироста будут несколько иными.) Полученное превышение производительности достигается в результате опережающего увеличения объема призмы грунта по сравнению с уменьшением рабочей скорости. Результаты экспериментов на тракторе ДЭТМ-250 подтвердили пригодность разработанной математической модели для расчетов тракторов с электротрансмиссиями.

В пятой серии исследовали влияние коэффициента приспособляемости двигателя трактора ТМ-4АП на эффективность бульдозерного агрегата. Испытывали трактор с МТ и тремя двигателями: мощностью 81 кВт, Кд = 1,18; ДПМ мощностью 81 кВт, /Сд = 1,44, мощностью 96 кВт, /Сд = 1,18. При исследованиях определяли ЧЭПП, техническую производительность по методике ГОСТ

Видно что при эксперименте эффективность применения ДПМ практически совпала с расчетной при определении технической производительности. Для ДПМ в сравнении с обычным дизелем той же мощности превышение составило по ЭПП — 10 %, по технической производительности — 22 %. Сравнение ДПМ с обычным двигателем, имеющим мощность на 20 % больше (Ne = 96 кВт), по результатам эксперимента показывает, что их эффективность можно считать приближенно равной.

При проведении расчетов с использованием математических моделей обоих видов ЭПП для трактора с ДПМ при Ne = 81 кВт и с обычным дизелем при Ne — 96 кВт оказывается равной.

В шестой серии подтверждена эффективность ДПМ при испытаниях на тракторе ДТ-75МП. В этом случае эффект по ЧЭПП составил 7,5 %, по производительности при испытаниях по методике ГОСТ— 10 %, по РТМ — 9,9 %. Некоторое снижение эффекта в сравнении с трактором ТПМ-4АП объясняется меньшим значением (/Сд = 1,37) коэффициента приспособляемости ДПМ.

Выполненное Моделирование с учетом разницы в тяговом усилии на перемещение скреперов различного объема тракторами ДТ-75МП и ДТ-75МР показало эффективность первого в сравнении со вторым по ЭПП на 8 °/о. Эффект по производительности составляет 20 %. При испытаниях скреперного агрегата кроме энергетических показателей действуют технологические факторы. Они обусловлены качеством дороги, устойчивостью трактора, безопасностью работы, а также квалификацией водителя, поэтому скорости при транспортировании ниже тех, которые возможны и это снижение носит субъективный характер. В данном случае расчет с помощью математической модели   является   более   объективным.

В девятой серии исследовали показатели движителя. Была выполнена серия испытаний трактора ДТМ-75 при трех положениях направляющего колеса над грунтом, что обеспечивало изменения длины опорной поверхности и максимального коэффициента сцепления.

При проведении экспериментальных исследований увеличение фктах с 0,926 до 1,01 соответствует приросту технической производительности на 10,7 % при испытаниях по ГОСТ, на 4 % — по РТМ. Прирост ЧЭПП составил 9,2 % при экспериментальном определении и 9,8 % при моделировании на ЭВМ. Увеличение фктах с 0,926 до 1,07 соответствует приросту технической производительности на 21,6 % по ГОСТ и 8,7 % по РТМ. При этом увеличение ЧЭПП составляет 18,2 % при экспериментальном методе определения и 20,1 % при расчете.

Таким образом, и в этом случае экспериментальные результаты подтверждают результаты расчетов и свидетельствуют о высокой эффективности повышения сцепных свойств движителя, увеличивающих тяговое усилие и  призму  грунта.