Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Для оценки эффективности функционирования тягово-приводного МТА на основе энергонасыщенного трактора при выполнении технологических операций применена вероятностная математическая модель типа «вход-выход», основанная на методе функций случайных аргументов. При установлении оптимальных нагрузочных режимов МТА в качестве критериев оптимальности применены экстремумы математических ожиданий: удельного расхода топлива; прямых эксплуатационных затрат на 1 га и обобщенный коэффициент для комплексной оценки реализации потенциальных возможностей агрегата.

В настоящее время формирование тягово-приводных машинно-тракторных агрегатов (МТА) осуществляется на базе энергонасыщенных тракторов [1]. Для оценки эффективности функционирования тягово-приводного МТА при выполнении технологических операций воспользуемся вероятностной математической моделью типа «вход-выход» (рис.1), основанной на методе функций случайных аргументов [2, 3].

Рис. 1  Модель функционирования

«Входом» модели является вероятностная нагрузка на коленчатом валу двигателя , создаваемая за счет моментов сопротивления на ведущих полуосях  и на привод активных рабочих органов сельскохозяйственной машины через ВОМ  трактора. Моменты , ,  рассматриваются как случайные величины. Плотность распределения вероятностей случайных величин и  (рис. 2) описывается выражением:

 (1)

где ,  – соответственно средние значения моментов сопротивления и ;  и – стандарты моментов  и ;

– коэффициент корреляции.

Рис. 2.  Закон распределения нагрузки тягово-приводного агрегата

При анализе и оценке эксплуатационных свойств машинно-тракторных агрегатов в процессе выполнения технологических операций и процессов в модели (рис. 1) используются фактические и базовые (или номинальные) значения энергетических (частота вращения, часовой расход топлива, эффективная мощность, удельный расход топлива) и технико-экономических (производительность, удельный расход рабочего времени, расход топлива на 1 га, прямые эксплуатационные затраты на единицу выработки) показателей, которые являются «выходом» модели.

Выходные показатели связаны с входными воздействиями  и  функциями связи , устанавливаемыми в процессе аппроксимации регуляторной характеристики двигателя [4].

Выразим зависимости основных технико-экономических показателей тягово-приводного агрегата от нагрузки на валу двигателя:

часовая производительность (по площади)

(2)

удельные затраты рабочего времени на единицу выработки (на 1 га)

            (3)

удельный расход топлива на рабочем режиме

   (4)

прямые эксплуатационные затраты на единицу выработки (на 1 га)

   (5)

где – коэффициенты пропорциональности;

– КПД трактора на рабочем режиме;

– коэффициент использования времени смены;

– удельное сопротивление агрегата, кН/м;

 – удельные затраты денежных средств, руб./га;

  – затраты соответственно на реновацию, на техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонт, на оплату труда обслуживающего персонала, руб./ч;

– комплексная цена 1 кг топлива, руб./кг;

– количество обслуживающего персонала, чел.,

– постоянные величины и угловые коэффициенты, определяемые при аппроксимации стендовой характеристики двигателя; – номинальный крутящий момент на валу двигателя, Н×м.

Аппроксимирующие коэффициенты, используемые в формуле (5), получаются при подстановке в формулу для вычисления удельных затрат денежных средств  расчетных выражений для вычисления часового расхода топлива

    (6)

по формуле

          (7)

Функции , плотности  выходных показателей  на различных нагрузочных режимах машинно-тракторного агрегата определяются по вероятностным вычислительным моделям c непрерывным случайным аргументом; математические ожидания , дисперсии , стандарты  и коэффициенты вариации  определяются по модели c дискретным аргументом. По модели c дискретным аргументом определяются также математические ожидания выходных показателей.

Эффективность функционирования МТА на различных режимах работы оценивается частными  и обобщенными  вероятностными коэффициентами.

Частный коэффициент определяется как отношение математического ожидания  показателя  к его номинальному значению :

.                                          (8)

Обобщенные коэффициенты используются для комплексной оценки реализации потенциальных возможностей агрегатов по нескольким показателям и определяются через частные коэффициенты по формуле:

                                            (9)

где – число частных коэффициентов.

С целью упрощения расчетов вычисления проводились при фиксированных значениях величин .

При установлении оптимальных нагрузочных режимов МТА в качестве критериев оптимальности можно принять экстремумы математических ожиданий: удельного расхода топлива ; прямых эксплуатационных затрат на 1 га  и обобщенных коэффициентов .

Булычёв В.В., д.т.н., доцент, декан конструкторско-механического факультета, профессор кафедры «Технология сварки» Калужского филиала ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана», г. Калуга;

Корнюшин Ю.П., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Системы автоматического управления» Калужского филиала ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана», г. Калуга.