employee
Russian Federation
employee
, Russian Federation
UDK 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
GRNTI 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
The article provides an analysis of the existing methods and techniques for assessing the dynamic characteristics of engines of mobile machines, and also presents theoretical calculations for estimating the dynamic performance of an machine and tractor unit’s engine under unsteady load. The proposed mathematical model describes the change in the performance of the engine of machine and tractor unit with a linear law of loading and allows you to compare an engine’s operation at unsteady load with the ideal. The quasi-dynamic characteristic was laid as the theoretical basis for study to assess the dynamic performance of machine and tractor unit’s engine under unsteady load. Comparison of the dynamic performance of engines at unsteady load with ideal performance, which have no dynamic losses. It is proposed to apply the “quasi-dynamic” characteristics. The quasidynamic (ideal) characteristic is called - the change in the performance of machine and tractor unit’s engine, in the transition process, occurring in accordance with the change in the frequency of rotation of the crankshaft on the stationary characteristics. The mathematical model for estimating the dynamic performance of an machine and tractor unit’s engine using a correcting branch with an unsteady load is experimental equations for load buildup. Theoretical relationships have been developed for evaluating the dynamic performance of an engine with an unsteady load on the correcting branch of the regulatory characteristic. Using the proposed theoretical dependences, it is possible to carry out theoretical studies of the effect of load on the dynamic performance of an machine and tractor unit’s engine and determine the total dynamic losses.
Engine performance of machine and tractor unit, unsteady load, mathematical model
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. Yuldashev A.K. Ways to improve the efficiency of use of internal combustion engines of automobiles and machine and tractor units under operating conditions. [Puti povysheniya effektivnosti ispolzovaniya dvigateley vnutrennego sgoraniya avtomobiley i mashinno-traktornykh agregatov v usloviyakh ekspluatatsii]. / A.K. Yuldashev, V.M. Medvedev, S.A. Sinitskiy, K.M. Latypov // Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo agroinzhenernogo universiteta im. V. P. Goryachkina. - Herald of Moscow State Agroengineering University named after V.P. Goryachkina. M. – 2007. - № 1 (21).
2. Sinitskiy S.A. Vliyanie nagruzki mashinno-traktornogo agregata na pokazateli dvigatelya v usloviyakh ekspluatatsii. // Dissertatsiya kandidatskaya tekhnicheskikh nauk. (Influence of the load of the machine-tractor unit on the engine performance under operating conditions. / S.A. Sinitsky // Dissertation for a degree of Ph.D. of Technical sciences). Kazan, 2005. P. 210.
3. Yuldashev A.K. Dinamika rabochikh protsessov dvigatelya mashinno-traktornykh agregatov. [Dynamics of working processes of the engine of machine and tractor units]. / A.K. Yuldashev // – Kazan, Tatarskoe kn. izd – vo, 1980, P. 142.
4. Khaliullin, F.Kh. A mathematical model for determining the performance indicators of power plants of mobile machines in unsteady operation modes / Khaliullin F.Kh., Medvedev V.M., Shiriyazdanov R.R.// Herald of Kazan State Agrarian University. 2015. Vol. 10. No. 1 (35). P. 71-74.
5. Gabdrafikov, F.Z. Increasing the performance of diesel engines in unsteady modes by electronic regulation of fuel supply / Gabdrafikov FZ, Shamukaev S. B., Mekhonoshin E.P. // Mechanization and electrification of agriculture. 2015. No. 7. P. 19-22.
6. Khaliullin, F.Kh. Operator form for solving equations for a model of power plants of mobile machines / Khaliullin F.Kh., Medvedev V.M.// Herald of Kazan State Agrarian University. 2014. V. 9. № 2 (32). P. 75-77.
7. Gabdrafikov, F.Z. Dynamic model of the transient operation of a diesel engine / FZ Gabdrafikov, S. Shamukaev // Mechanization and electrification of agriculture. 2010. 9. P. 22-24.
8. Khaliullin, F.Kh. Consideration of the conditions of operation of vehicles in determining the standards of technical operation / Khaliullin F.Kh., Galiev I.G. // Bulletin of the Kazan State Agrarian University. 2011. T.6. Number 2 (20). P. 106-108
9. Khairutdinov, I. N. Development of methods and dynamic mathematical model for the study of diesel engines with unsteady loads / I. N Khairtdinov // Candidate dissertation Kazan, 2003. -142 p.10. Research of dynamic characteristics of gas-diesel engine / K. M. Latypov / / PhD thesis. Kazan, 2008.-136 C.
10. Latypov K.M. Issledovanie dinamicheskikh kharakteristik gazodizelnogo dvigatelya. // Kandidatskaya dissertatsiya. (Investigation of the dynamic characteristics of a gas-diesel engine. / K.M. Latypov // Dissertation for a degree of Ph.D.). Kazan, 2008. – P. 136.
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. Medvedev V.M. Povyshenie effektivnosti funktsionirovaniya mashinno-traktornogo agregata s gazodizelnoy sistemoy podachi topliva. // Avtoreferat dis. kand. tekh. nauk. (Improving the efficiency of the functioning of the machine-tractor unit with a gas-diesel fuel supply system. / V.M. Medvedev // Abstract of thesis for a degree of Ph.D. of Technical sciences). Ufa, 2015. – P. 16.
13. Galiev I.G. Assessment of the conditions of operation of tractors in agrarian production. [Otsenka usloviy funktsionirovaniya traktorov v ag-rarnom proizvodstve]. / I.G. Galiev, R.K. Khusainov // Tekhnika i oborudovaniye dlya sela. - Technique and equipment for the village. 2015. № 10. P. 13-15.
