Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ОПТИМИЗАЦИЯ НАГРУЗОЧНЫХ РЕЖИМОВ ТЯГОВО-ПРИВОДНОГО МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА ПРИ ВЕРОЯТНОСТНОЙ НАГРУЗКЕ

Сидоров В.Н. 1 Кодинцев Н.П. 1
1 ГОУ ВПО Калужский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»
Проведен расчет зависимости основных технико-экономических показателей тягово-приводного машинно-тракторного агрегата (МТА) от нагрузки на валу двигателя: Для оценки эффективности функционирования тягово-приводного МТА при выполнении технологических операций использована вероятностная математическая модель типа «вход-выход». В качестве «входа» модели используется вероятностная нагрузка на коленчатом валу двигателя. Моменты сопротивления на ведущих полуосях и на привод активных рабочих органов сельскохозяйственной машины рассматриваются как случайные величины. Сделан вывод, что 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.
прямые эксплуатационные затраты на единицу выработки
расход топлива на 1 га
удельный расход рабочего времени
производительность
машинно-тракторный агрегат (МТА)
1. Анализ факторов, влияющих на энергозатраты машинно-тракторного агрегата // Достижения науки и передовой опыт в производство и учебно-воспитательный процесс: Материалы Х межвузовской научно-практической конференции. — Брянск: Издат. БГСХИ, 1990. – С. 230–231.
2. Венцель А.Д. Курс теории случайных процессов. – М.: Наука, 1975, 320 с.
3. Кутьков Г.М. Трактор второго поколения: монография. — М.: ФГБОУ ВПО МГАУ, 2013. – 104 с.
4. Сидоров В.Н., Сидоров М.В., Воронин В.А. Повышение эффективности использования энергонасыщенных трактора в составе сельскохозяйственного МТА // Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении: Материалы Всероссийской научно-технической конференции 7-9 декабря 2004 г., Т. 1. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. – С. 230–231.
5. Сидоров В.Н., Сидоров М.В., Воронин В.А. Проблемы повышения эффективности использования трактора в составе сельскохозяйственного МТА // Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении: Материалы Всероссийской научно-технической конференции 2–4 декабря 2003 г., Т. 1. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – С. 235–236.
Тягово-приводной машинно-тракторный агрегат позволяет  повысить степень загрузки двигателя. Определение эффективности  функционирования тягово-приводного МТА при выполнении технологических операций построением вероятностной математической модели позволяет установить оптимальные нагрузочные режимы работы МТА.

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)

Подпись:
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 .

Рецензенты:

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.



Библиографическая ссылка

Сидоров В.Н., Кодинцев Н.П. ОПТИМИЗАЦИЯ НАГРУЗОЧНЫХ РЕЖИМОВ ТЯГОВО-ПРИВОДНОГО МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА ПРИ ВЕРОЯТНОСТНОЙ НАГРУЗКЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=19257 (дата обращения: 28.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074