Для проведения физических опытов был изготовлен образец МЭС. Транспортно-технологический модуль, изготовленный на базе ведущего моста трактора Т-150К, соединен с трактором МТЗ-82 (энергетическим модулем), образуя модульное энерготехнологическое средство (МЭС). Привод колёс ТТМ осуществлялся через задний ВОМ трактора. Исследование демпфирующих свойств транспортно-технологического модуля проводилось при выполнении технологической операции рыхления почвы тяжёлой дисковой бороной БДТ-10.
Для регистрации данных, поступающих от датчиков, использовался аналогово-цифровой преобразователь фирмы National Instruments, представляющий собой блочно-модульную систему с несущим шасси c DAQ-9172, восемью слотами для модулей и USB-разъёмом для подключения к ноутбуку.
Длины реализаций по времени составляли 120 с, что соответствовало длине гона в 200 м с участками разгона и торможения. Шаг квантования составляет h= 0,0005 с, частота дискретизации равнялась Δf=2000 Гц (рис. 1). Для реализаций тягового сопротивления орудия, тягового усилия на тракторе, крутящих моментов на задних ведущих осях трактора и осях ТТМ вычислены корреляционные функция и спектральные плотности [3; 4].
Рис. 1. Реализация горизонтальных составляющих усилий на крюке и крутящих моментов на осях ведущих колес транспортно-технологического модуля и энергетического модуля
Анализ реализаций горизонтальных составляющих усилий на крюке и крутящих моментов на осях ведущих колес транспортно-технологического модуля и трактора (рис. 1) позволяет отметить следующее. Горизонтальные колебания на навеске транспортно-технологического модуля значительно выше колебаний нагрузки на навеске трактора. Уменьшение вредного влияния неустановившейся нагрузки при выполнении машинно-тракторным агрегатом технологической операции позволяет снизить динамику нагружения полуосей трактора (рис. 1).
Для более глубокого анализа динамики процесса был применен аппарат теории стационарных случайных функций (корреляционный и спектральный анализ).
Спектральная плотность определялась по реализациям случайного процесса методом Уолша, который является усовершенствованием периодограммного метода, переводящего сигнал из временной области в частотную с помощью преобразования Фурье, по методике, предложенной Осиненко П.В. [5].
Оценки корреляционной функции вычислялись по выражению:
где 
- текущая
центрированная ордината.
В анализируемых процессах наблюдаются четыре диапазона определяющих частот: 0...4, 5...8, 9...12 и 14...16 Гц. Максимальная спектральная плотность дисперсии процесса нагружения навески транспортно-технологического модуля наблюдается при частотах 5...6 Гц (рис. 2), а максимальная спектральная плотность дисперсии процесса нагружения навески трактора наблюдается при частотах 0...1 Гц, что говорит о стабилизации горизонтальной составляющей усилия на крюке. Этот вывод подтверждают нормированные корреляционные функции. Время спада корреляционной функции горизонтальной составляющей усилия на навеске трактора увеличилось до 1,5 с, в то время как на навеске транспортно-технологического модуля составляет 0,05 с.
Максимальная спектральная плотность дисперсии процесса нагружения полуоси транспортно-технологического модуля наблюдается при частотах 14...16 Гц (рис. 3), а максимальная спектральная плотность дисперсии процесса нагружения полуоси трактора наблюдается при частотах 0...2,5 Гц, что говорит о стабилизации крутящего момента на ведущих колесах трактора. Время спада корреляционной функции крутящего момента на полуоси трактора увеличилось до 0,6 с, в то время как на полуоси транспортно-технологического модуля составляет 0,03 с.
Рис. 2. Оценки статистических характеристик. Вверху нормированные оценки корреляционной функции, внизу нормированные оценки спектральной плотности:
_____________ - усилий в нижних тягах навесного механизма трактора;
_ _ _ _ _ _ _ _ _- тягового сопротивления орудия
Рис. 3. Оценки статистических характеристик. Вверху нормированные оценки корреляционной функции, внизу нормированные оценки спектральной плотности:
_____________ - крутящего момента на заднем колесе трактора;
_ _ _ _ _ _ _ _ _- крутящего момента на колесе ТТМ.
Проведенный анализ экспериментальных данных методами статистической динамики подтверждает, что транспортно-технологический модуль служит демпфирующим элементом, воспринимающим на себя наиболее существенную часть колебаний, возникающих в результате взаимодействия рабочего орудия с почвой.
Рецензенты:Булычев В.В., д.т.н., доцент, декан конструкторско-механического факультета, профессор кафедры «Технологии сварки» Калужского филиала ФГБОУ ВО «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 ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана», г. Калуга.