сотрудник
Россия
сотрудник
Россия
УДК 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
ГРНТИ 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
В статье приведен анализ существующих способов и методик оценки динамических характеристик двигателей мобильных машин, а также представлены теоретические расчеты оценки динамических показателей двигателя МТА при неустановившейся нагрузке. Предложенная математическая модель описывает изменение показателей двигателя МТА при линейном законе нагружения и позволяет сравнить показатели двигателя при неустановившейся нагрузке с идеальными. Теоретической основой исследования для оценки динамических показателей двигателя МТА при неустановившейся нагрузке послужила квазединамическая характеристика. Сравнение динамических показателей двигателей МТА при неустановившейся нагрузке с идеальными показателями, которые не имеют динамических потерь. Для этого предлагается применить “квазединамическую” характеристику. Квазидинамической (идеальной) характеристикой называется – изменение показателей двигателя МТА, в переходном процессе, происходящих в соответствии с изменением частоты вращения коленчатого вала по стационарной характеристики. Математической моделью оценки динамических показателей двигателя МТА по корректорной ветви при неустановившейся нагрузке являются экспериментальные уравнения для наброса нагрузки. Разработаны теоретические зависимости оценки динамических показателей двигателя МТА при неустановившейся нагрузке по корректорной ветви регуляторной характеристики. Используя предложенные теоретические зависимости можно проводить теоретические исследования влияния нагрузки на динамические показатели двигателя МТА и определять суммарные динамические потери.
показатели двигателя МТА, неустановившаяся нагрузка, математическая модель
В ряде работ отмечается необходимость использования динамических характеристик при создании мобильных машин [1, 2, 3]. Анализ работ, посвященных изучению характера нагрузки на двигатель, показывает их разнообразие, и в то же время они имеют ряд общих положений. Неустановившийся характер нагрузки вызывает снижение производительности и ухудшение экономичности по следующим основным причинам:
- нелинейность характеристики дизеля при переходе регуляторной ветви в корректорную [3, 4].
- при работе с неустановившимся характером нагрузки происходит рассогласование в работе систем дизеля, которые работают в неоптимальных режимах и это приводит к ухудшению эффективных показателей.
Другой путь повышения производительности МТА при работе в нелинейной зоне это совершенствование регулятора частоты вращения: разработка параллельно-корректирующих устройств, расширение интервала корректирования топливоподачи, несимметрическое демпфирование муфты регулятора, [5].
Скорость разработки этих мероприятий значительно уменьшена из-за того, что причины снижения показателей двигателей на неустановившихся режимах изучены недостаточно. Имеется мало работ, позволяющих обобщить результаты исследований на другие двигатели и на виды нагружения [6, 11].
Обилие разнообразных методик приводит к тому, что определить изменение показателей двигателя по этим методикам не всегда осуществимо. Возможны и противоречивые толкования одних и тех же показателей.
Ухудшение показателей двигателя МТА влечет за собой увеличение расхода топлива, снижение мощности во время работы с неустановившейся нагрузкой [7, 13].
Сравнение динамических показателей двигателей МТА при неустановившейся нагрузке с идеальными показателями, которые не имеют динамических потерь. Для этого предлагается применить “квазединамическую” характеристику, [8].
Квазидинамической (идеальной) характеристикой называется – изменение показателей двигателя МТА, в переходном процессе, происходящих в соответствии с изменением частоты вращения коленчатого вала по стационарной характеристики.
Схема построения квазидинамической характеристики представлена на рисунке 1. В левом верхнем квадранте представлено изменение исследуемого показателя (∆gу) по регуляторной характеристике: ∆gу=f(n). В левом нижнем – переходная характеристика частоты вращения двигателя. АВ – линия, учитывающая коэффициент пропорциональности. В правом верхнем углу графика построена квазидинамическая характеристика и характеристика реального двигателя.
Условия, материалы и методы исследования. Теоретической основой исследования для оценки динамических показателей двигателя МТА при неустановившейся нагрузке послужила квазединамическая характеристика.
Для определения значений исследуемых показателей двигателя МТА в квазидинамической характеристике используются коэффициенты усиления, которые рассчитываются с учетом регуляторной характеристики двигателя для корректорной ветви в пределах заданных участков [6, 9, 10, 12].
1. Юлдашев, А.К. Пути повышения эффективности использования двигателей внутреннего сгорания автомобилей и машинно-тракторных агрегатов в условиях эксплуатации. /А.К. Юлдашев, В.М. Медведев, С.А. Синицкий, К.М. Латыпов // Вестник Московского государственного агроинженерного университета им. В. П. Горячкина. - 2007. - № 1 (21). - С. 21-27.
2. Синицкий, С.А. Влияние нагрузки машинно-тракторного агрегата на показатели двигателя в условиях эксплуатации: Диссертация на соис. уч. ст. канд.т.н. - Казань, 2005 г. . - С. 210.
3. Юлдашев, А.К. Динамика рабочих процессов двигателя машинно - тракторных агрегатов / А.К. Юлдашев. Казань: Татарское кн. изд - во, 1980. - 142 с.
4. Халиуллин, Ф.Х. Математическая модель определения эксплуатационных показателей энергетических установок мобильных машин в неустановившихся режимах работы/Халиуллин Ф.Х., Медведев В.М., Шириязданов Р.Р.// Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2015. Т. 10. № 1 (35). С. 71-74.
5. Габдрафиков, Ф.З.Повышение эффективности работы дизелей на неустановившихся режимах электронным регулированием топливоподачи / Габдрафиков Ф.З., Шамукаев С.Б., Мехоношин Е.П. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2015. № 7. С. 19-22.
6. Халиуллин, Ф.Х. Операторная форма решения уравнений для модели энергетических установок мобильных машин/Халиуллин Ф.Х., Медведев В.М.// Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2014. Т. 9. № 2 (32). С. 75-77.
7. Габдрафиков, Ф.З. Динамическая модель переходного процесса работы дизельного двигателя / Габдрафиков Ф.З., Шамукаев С.Б. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2010. 9. С. 22-24.
8. Халиуллин, Ф.Х. Учет условий эксплуатации автотранспортных средств при определении нормативов технической эксплуатации / Халиуллин Ф.Х., Галиев И.Г. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2011. Т.6. № 2 (20). С. 106-108
9. Хайрутдинов, И. Н. Разработка методов и динамической математической модели для исследования дизелей при неустановившихся нагрузках/ И. Н Хайртдинов // Кандидатская диссертация Казань, 2003. -142 с.
10. Латыпов, К. М. Исследование динамических характеристик газодизельного двигателя. / К. М. Латыпов // Диссертация на соис. уч. ст. канд.т.н. - Казань, 2008. -136 с.
11. Khaliullin, F.K., Approaches for numerical simulation of mobile machines in actual operating conditions /Khaliullin F.K., Shiriyazdanov R.R., Ahmetzyanov I.R., Medvedev V.M./ International Conference «Global Science and Innovation»/ - USA. Chicago, may 21-22, 2014.
12. Медведев, В.М. Повышение эффективности функционирования машинно-тракторного агрегата с газодизельной системой подачи топлива. / Автореферат дис. канд. тех. наук. - Уфа. - 2015 г. - 16 с.
13. Галиев, И.Г. Оценка условий функционирования тракторов в аг-рарном производстве / И.Г. Галиев, Р.К. Хусаинов // Техника и оборудование для села. - 2015. - № 10. - С. 13-15.
