РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ И УПРАВЛЯЕМОСТИ ШАРНИРНО-СОЧЛЕНЕННОГО
ПАХОТНОГО АГРЕГАТА
2.1. Факторы, оказывающие влияние на устойчивость и качество управляемого
движения пахотного агрегата
Характерным для сельскохозяйственных машин и агрегатов является то, что их
движение само по себе является неустойчивым согласно теории А.М. Ляпунова
[111]. При этом отклонение параметров движения вследствие постоянно действующих
возмущений не превышает на некотором отрезке пути или времени определенной
границы, которая устанавливается агротехническими требованиями. Такое движение
можно отнести к технически устойчивому, так как реально обеспечить отклонения
его параметров в заданных пределах.
По требуемой точности направления движения сельскохозяйственных машин
технологические процессы можно разделить на три группы:
- без регламентации точности (сволакивание соломы и скирдование, вывозка
удобрений и урожая от комбайнов и др.);
- с невысокой точностью (сплошная культивация, боронование, внесение удобрений,
полив, снегозадержание и др.)
- с высокой точностью (вспашка, посев, междурядная обработка и др.)
Точность выполнения сельскохозяйственных операций обеспечивается устойчивым и
управляемым движением машин, которые мы используем.
Под устойчивостью движения - принимается способность пахотного агрегата
двигаться по заданной траектории в границах допустимых отклонений по
качественным показателям без снижения его производительности, увеличения затрат
механической энергии, повышенной утомляемости механизатора и оценивается
среднеквадратичной величиной боковых отклонений траектории и средней угловой
скоростью поворота рулевого колеса [5,19,20,21].
Под управляемостью понимается способность агрегата обеспечивать при
осуществлении механизатором управляющих воздействий требуемый режим движения с
необходимой точностью и быстродействием при минимальном уровне психомоторных
затрат механизатора. Процесс управления заключается в корректировке и контроле
положения всех звеньев пахотного агрегата на поверхности поля [24].
C учетом реальных условий, в которых работают пахотные агрегаты, в данной
работе приняты за основу общие методы постановки и решения задач.
Несмотря на сравнительно небольшие скорости движения к точности управления
пахотного агрегата предъявляются более высокие требования, чем для
автотракторных поездов, так как отклонения от заданной траектории приводит к
появлению огрехов.
Шарнирное соединение, наличие пневматических шин и их способность к боковому
уводу под действием боковой силы даже при отсутствии скольжения создает
опасность появления поперечных колебаний звеньев не только при маневрировании,
но и во время прямолинейного движения. Поперечные колебания звеньев пахотного
агрегата в горизонтальной плоскости под влиянием возмущающих воздействий и
несвоевременной корректировке управляющих воздействий приводят к возрастанию
пути, проходимого агрегатом (рис.2.1) и как следствие к повышению расхода
топлива.
В том случае, когда на траекторию движения агрегата накладываются ограничения,
которые обусловлены границами траектории допустимого движения [99] (рис.2.1).
Необходимо учесть все ограничения, и тогда условием устойчивого и управляемого
движения пахотного агрегата будет неравенство, которое можно записать в виде:
(2.1)
Рис.2.1. Схема определения: ДТД - действительной траектории движения; ТДД -
траектории допустимого движения; ДО - допустимые отклонения
В большинстве опубликованных в последнее время работ [113,114,115,116]чаще
всего затрагивается проблема в целом, то есть рассматривается сразу
устойчивость и управляемость в сложной системе «человек-машина-среда». Не
подвергая сомнению, целесообразность комплексного решения проблемы допускаем,
что успешное развитие исследований должно основываться на полном изучении
физической сущности происходящих процессов, а как следствие и на изучении
отдельных составляющих обозначенной сложной системы. Изучение устойчивости и
управляемости отдельных составляющих этой сложной системы приводит к выводу об
определяющем воздействии на систему звена «человек-водитель»[112,113]. Тем не
менее, учитывая психомоторную неустойчивость человека, установлена
целесообразность обеспечения в первую очередь собственной устойчивости
обусловленной конструктивными и эксплуатационными параметрами машины.
Рассмотрим следующие возмущения, испытываемые пахотным агрегатом при движении
[119]:
- вызванные действиями механизатора при внезапных поворотах руля;
- создаваемые разностью плотности почвы, неровностями рельефа и
неравномерностью тягового усилия на колесах;
- вызванные изменением главного вектора и главного момента, передаваемых от
навесного плуга;
- связанные с появлением отклоняющего момента из-за несимметричности
сопротивления машины относительно трактора, раскачиванием машины и т.п.
Во всех случаях возмущения – это неуравновешенные внешние силы и моменты,
действующие мгновенно или постоянно, во все время движения и нарушающие
прямолинейность движения пахотного агрегата.
Тенденция самопроизвольного ухудшения хотя бы части параметров пахотного
агрегата приводит к снижению устойчивости и управляемости агрегата, что требует
от механизатора повышенной напряженности. В свою очередь износ деталей и узлов
рулевого управления приводит к снижению качества выполняемого технологического
процесса пахоты и как конечный результат – к потере устойчивости.
Управляемость зависит от режима движения, формы заданной траектории
конструктивных и эксплуатационных факторов.
Колесные ма
- Київ+380960830922