Тема: Исследование баланса мощности в повороте для промышленного трактора класса тяги 10 т

В связи с увеличением масштабов строительства, добычи полезных ископаемых, ускорением темпов и объемов мелиорации земель требуется более интенсивное развитие конструкции дорожных, строительных, погрузочных машин и их энергетической базы - промышленных тракторов. Это развитие имеет несколько направлений:
- создание и освоение серийного производства тракторов общего назначения и специальных;
- повышение мощности и производительности тракторов в результате увеличения их энергонасыщенности;
- оптимизация конструктивных параметров;
- совершенствование агрегатирования;
- максимальное приспособление тракторов к работе с промышленным оборудованием.
Развитие экономики нашей страны в большой степени зависит от эффективного освоения народного хозяйства. Механизация большого количества трудоемких процессов значительно расширила сферу использования тракторов. Гусеничные машины (ГМ) благодаря ряду бесспорных достоинств, хорошо известных специалистам, находят широкое применение в различных сферах человеческой деятельности. Прежде они применялись в основном в сельском хозяйстве. В настоящее время тракторы, агрегатируемые различными землеройными орудиями (бульдозеры, рыхлители, скреперы), используют во многих отраслях промышленности и строительства для производства сложных земляных работ, добычи полезных ископаемых, на лесоразработках, при прокладке нефтегазопроводов, при строительстве ирригационных сооружений, электростанций и т. д. [1]
Бульдозеры являются одним из самых распространённых видов промышленных тракторов, используемых в России. Бульдозер предназначен для послойной разработки, перемещения и планировки грунта при выполнении земляных работ. Таким образом, область применения бульдозеров очень широка:- строительство и ремонт дорог
- возведение насыпей;
- разработка выемок;
- отрыв котлованов;
- перемещение, штабелирование и разравнивание грунта, гравия, щебня и других строительных материалов;
- засыпка воронок, ям, траншей, рвов;
- ликвидация невзрывных заграждений на дорогах;
- выполнение подготовительных работ;
- работа со скреперами в качестве толкача;
- дезактивация дорог путем срезания верхнего слоя зараженного грунта;
- выполнение вскрышных и зачистных работ в карьерах;
- очистка дорог от снега.
Широкое применение землеройных агрегатов на базе промышленных тракторов объясняется простотой их конструкции, высокой производительностью, возможностью универсального использования в разнообразных грунтовых и климатических условиях и относительно низкой стоимостью производства работ.
Высокий удельный вес тракторных работ обосновывается тем, что, например, для разработки и транспортировки грунта до 100 м наиболее выгодным является бульдозирование, а стоимость рыхления навесными тракторными рыхлителями дешевле буровзрывных работ при разработке известняка - в 2,3. 15 раз, песчаника — в 5,6 раз и мерзлого грунта - в 2,8 раз. [2]
Для расширения области применения бульдозеры общего назначения специально снабжают дополнительным быстроустанавливаемым и съемным оборудованием: рыхлительными зубьями, откосниками, открылками, уширителями, удлинителями, лыжами, вилами, кусторезными наставками.
Работа промышленного трактора в агрегате с бульдозером, являющимся основным видом рабочего оборудования, характеризуется рядом особенностей:- выраженной цикличностью технологических процессов (наличием в рабочем элементе цикла стадии копания с резанием и накоплением грунта перед рабочим органом и стадии транспортирования);
- значительными усилиями, действующими на агрегат в вертикальной плоскости и изменяющими его сцепной вес;
- высокими амплитудами горизонтального сопротивления и вертикального усилия, связанными с необходимостью при копании периодически перераспределять вес агрегата на грунт через рабочий орган и обратно;
- высоким отбором мощности двигателя на манипуляции рабочим органом;
- разнообразием разрабатываемых грунтов и др.
В связи с резкими изменениями внешних нагрузок на промышленный тракторный агрегат, а также необходимостью выполнения им технологического процесса работы с изменяющимися в широком диапазоне тяговыми усилиями особое значение для него приобретает возможность устойчивого движения по траекториям с различными радиусами.
Решение этой задачи осуществляется применением в составе трактора дифференциального механизма поворота и следящей системы, обеспечивающей поддержание стабильного радиуса поворота при неизменном положении штурвала. Применение гидромеханической трансмиссии на базе гидродинамического трансформатора и дифференциального механизма поворота позволяет улучшить условия труда водителя, уменьшить длительность рабочего цикла и повысить производительность и экономичность промышленного трактора.
Целью исследования является обеспечение минимальных потерь мощности для всех радиусов поворота при маневрировании гусеничного трактора.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Изучить существующие механизмы поворота гусеничных машин.
2) Исследовать динамику криволинейного движения трактора.
3) Составить математическую модель стационарного поворота.
4) Реализовать математическую модель в программе на ЭВМ.В работе произведен обзор существующих механизмов поворота гусеничных машин. Объектом исследования является криволинейное движение
промышленного гусеничного трактора класса тяги 10 с гидромеханической трансмиссией на базе гидродинамического трансформатора крутящего момента и дифференциальным механизмом поворота.




Купить

Для проведения комплексного анализа исследуемой темы была изучена история развития тракторной техники, предпосылки создания и усовершенствования промышленного гусеничного трактора. С середины ХХ века тракторы начали выполнять не только сельскохозяйственные работы, но и задания, связанные со строительством масштабных сооружений и разработкой грунтов. Наряду с улучшением тракторных трансмиссий встал вопрос об автоматизации механизмов поворота.
Несмотря на невысокие скорости движения трактора (10 км/ч), улучшение маневренности гусеничного трактора стало ключевым вопросом в трудах многих учёных.
В ходе работы были изучены основные механизмы поворота, применяемые на ТГМ. Был обоснован выбор дифференциального механизма поворота на базе ГОП как самого оптимального для гусеничного трактора. Это связано с очевидными преимуществами гидрообъёмной передачи по сравнению с бортовыми фрикционами, наиболее широко распространёнными в тракторостроении, а именно:
1) 80% КПД соответствует всем радиусам поворота от бесконечности до нуля;
2) легкость управления ГОП с помощью джойстика или штурвала;
3) устойчивость движения по траектории промежуточного радиуса;
4) надежность и долговечность гидрообъемной передачи.
В процессе исследования произведён расчёт баланса мощности гусеничного трактора класса 10 т на базе машины «ЧТЗ-Уралтрак» Т10М. Развита комплексная имитационная математическая модель криволинейного движения тихоходной гусеничной машины, отличающаяся введением новой схемы соединения потоков мощности за счёт внедрения гидрообъёмной передачи и суммирующих планетарных механизмов в конструкцию механизма поворота.
Была произведена реализация математической модели в среде программирования VisSim. В результате установлено, что при входе в поворот на высшей передаче давление ГОП механизма поворота в полтора раза превышает установившееся значение, а при входе в поворот на тяжёлых грунтах не хватает сцепления дляосуществления манёвра.
В связи с этим было решено подключать остановочный тормоз в поддержку ГОП. Был определён алгоритм управления остановочным тормозом отстающего борта, заключающийся в широтно-импульсной модуляции регулирования тормозного момента на основе постоянно регистрируемого параметра - скорости изменения давления в гидрообъёмном механизме поворота.
В последнем разделе был произведён расчёт окупаемости проекта, показавший окупаемость установки дифференциального механизма поворота на базе ГОП на гусеничный трактор за 1,2 года.


Купить