Совершенствование автоматического управления тяговыми режимами землеройно-транспортных машин при выполнении технологических операций

Аннотация

Тяговый режим гусеничной землеройно-транспортной машины складывается на пересечении трёх ограничений: сцепных возможностей движителя, располагаемой мощности силовой установки и переменного сопротивления рабочего органа, нарастающего по мере набора призмы волочения. Нормативная база фиксирует предельные значения буксования при тяговых испытаниях, однако эксплуатационные системы автоматического управления строятся на критериях, с этими значениями не согласованных, из-за чего расчётный оптимум рабочего цикла и нормативная граница расходятся. Цель работы – количественно оценить эффект перехода от одноконтурного регулирования заглубления отвала по буксованию к двухконтурному управлению, объединяющему регулирование заглубления с непрерывным изменением передаточного отношения гидростатической трансмиссии по загрузке двигателя. Расчёт выполнен на авторской модели гусеничного бульдозера тягового класса 15 эксплуатационной массой 27,4 т; сцепление движителя с грунтом описано экспоненциальной зависимостью коэффициента сцепления от буксования, рабочий цикл воспроизведён численным интегрированием с шагом 0,02 с для трёх грунтовых условий и трёх дальностей перемещения. Двухконтурное управление повышает техническую производительность на суглинке лёгком на 18,9%, на глине мягкопластичной на 10,0%, на суглинке тяжёлом на 6,6% при снижении удельного расхода топлива на 8,1; 3,7 и 0,3% соответственно, а коэффициент использования номинальной мощности двигателя поднимается с 0,807-0,874 до 0,954-0,956. Разложение прироста методом цепных подстановок отнесло 45,0% эффекта к сокращению времени перемещения призмы, 31,5% – к сокращению времени резания, 23,5% – к обратному ходу. Чувствительность результата к запаздыванию контура заглубления на однородном грунте в диапазоне 0,10-0,80 с не превысила 1,2 процентного пункта, однако при смене грунтовых условий внутри прохода время выхода из зоны предельного буксования различается в шесть раз. Определяющим параметром тягового режима выступает уставка буксования, а не быстродействие исполнительного механизма: расчётный оптимум цикла лежит выше нормативно допустимой границы, и достижимая производительность упирается в требования к сохранности движителя и грунтового основания.