Проект повышения эффективности использования трактора МТЗ-82 на транспортных операциях за счет применения подвески сиденья активного типа

Тюленев Титульный лист.doc

ФГОУ ВПО «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра Тракторов и автомобилей
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ
НА ТЕМУ: "Проект повышения эффективности использования трактора МТЗ-82 на транспортных операциях за счет применения подвески сиденья активного типа
Дипломник ( Тюленев А.М. )
Руководитель ассистент ( Юшин А.Ю. )
по экономике с.-х. производства доц. ( Новиков В.И. )
по безопасности жизнедеятельности доц. ( Попов Н.А. )
Зав. кафедрой проф. Поливаев О. И.

вал А4.cdw

тракторов и автомобилей
*Размеры для справок
Неуказанные предельные отклоненния размеров

коромысло А4.cdw

Сталь 35Л ГОСТ 977-88
тракторов и автомобилей
Неуказанные предельные отклоненния размеров

золотник А4.cdw

тракторов и автомобилей
*Размеры для справок
Неуказанные предельные отклоненния размеров

плунжер А4.cdw

тракторов и автомобилей
*Размеры для справок
Неуказанные предельные отклонения размеров: валов

корпус золотника А3.cdw

Сталь 35Л ГОСТ 977-88
тракторов и автомобиля
*Размеры для справок
Неуказанные предельные отклоненния размеров

крышка коромысла А3.cdw

Сталь 35Л ГОСТ 977-88
тракторов и автомобилей
*Размеры для справок
Неуказанные предельные отклоненния размеров: отверстий

ОВ А1.cdw

тракторов и автомобилей
Технические характеристики
длина (по прицепной скобе) 4095
высота по выхлопной трубе
(сокрытойкрышкой) 2600
(без дополнительно оборудования)
эксплуатационная 3780
Часовой расход топлива при номинальной мощности
Технические требования
*Размеры для справок
Неуказанные предельные отклонения

поршень А4.cdw

тракторов и автомобилей
*Размеры для справок
Неуказанные литейные радиусы 5 мм
Неуказанные предельные отклоненния размеров: отверстий

шток А4.cdw

Сталь 35Л ГОСТ 977-88
тракторов и автомобилей
*Размеры для справок
Неуказанные предельные отклонения размеров

корпус поршня А3.cdw

Сталь 35Л ГОСТ 977-88
тракторов и автомобилей
*Размеры для справок
Неуказанные предельные отклоненния размеров: отверстий

рычаг А4.cdw

Сталь 35Л ГОСТ 977-88
тракторов и автомобили
*Размеры для справок
Неуказанные предельные отклоненния размеров: отверстий

корпус маятника А3.cdw

Сталь 35Л ГОСТ 977-88
тракторов и автомобилей
*Размеры для справок
Неуказанные предельные отклоненния размеров: отверстий

стойка А4.cdw

тракторов и автомобилей
*Размеры для справок
Неуказанные предельные отклоненния размеров: отверстий

ВО.spw

СБ.spw

Тракторы и автомобили
Пружина Проволока 60С2А-Н-2-ГН-d ГОСТ 14963-78
Б-ПН-10 ГОСТ 19903-74
Болт М8 х 40 ГОСТ 7798-70
Болт М2 х 10 ГОСТ 7805-70
Болт М6 х 8 ГОСТ 15589-70
Болт М6 х 14 ГОСТ 15589-70
Винт 3 х 10 ГОСТ 10619-80
Гайка М12 ГОСТ 2528-73
Гайка М2 ГОСТ 5927-70
Гайка М8 ГОСТ 15526-70
Шайба 2.5 ГОСТ 10462-81

Подвеска СБ А1 ред2.cdw

ГОСТ 14806-80 Т5-PнЗ-
тракторов и автомобилей
На деталях и сборках заусенцы
повреждения не допускаются.
Параметр шероховатости сварных швов -Rz
поступающие на сборку
должны быть чистыми.
*Размеры для справок
Неуказанные отклонения: отверстий Н14; валов

Подвеска СБ А1.cdw

ГОСТ 14806-80 Т5-PнЗ-
тракторов и автомобилей
На деталях и сборках заусенцы
повреждения не допускаются.
Параметр шероховатости сварных швов -Rz
поступающие на сборку
должны быть чистыми.
*Размеры для справок
Неуказанные отклонения: отверстий Н14; валов

СБ ред2.spw

Тракторы и автомобили
Пружина Проволока 60С2А-Н-2-ГН-d ГОСТ 14963-78
Пружина плоская 60С2А- ГОСТ 14963-78
Б-ПН-10 ГОСТ 19903-74
Болт М8 х 40 ГОСТ 7798-70
Болт М6 х 8 ГОСТ 15589-70
Болт М6 х 14 ГОСТ 15589-70
Винт 3 х 10 ГОСТ 10619-80
Гайка М12 ГОСТ 2528-73
Гайка М2 ГОСТ 5927-70
Гайка М8 ГОСТ 15526-70
Шайба 2.5 ГОСТ 10462-81

ОВ А1.cdw

тракторов и автомобилей
Технические характеристики
длина (по прицепной скобе) 4095
высота по выхлопной трубе
(сокрытойкрышкой) 2600
(без дополнительно оборудования)
эксплуатационная 3780
Часовой расход топлива при номинальной мощности
Технические требования
*Размеры для справок
Неуказанные предельные отклонения

Подвеска СБ А1 ред2.cdw

ГОСТ 14806-80 Т5-PнЗ-
тракторов и автомобилей
На деталях и сборках заусенцы
повреждения не допускаются.
Параметр шероховатости сварных швов -Rz
поступающие на сборку
должны быть чистыми.
*Размеры для справок
Неуказанные отклонения: отверстий Н14; валов

СБ ред2.spw

Тракторы и автомобили
Пружина Проволока 60С2А-Н-2-ГН-d ГОСТ 14963-78
Пружина плоская 60С2А- ГОСТ 14963-78
Б-ПН-10 ГОСТ 19903-74
Болт М8 х 40 ГОСТ 7798-70
Болт М6 х 8 ГОСТ 15589-70
Болт М6 х 14 ГОСТ 15589-70
Винт 3 х 10 ГОСТ 10619-80
Гайка М12 ГОСТ 2528-73
Гайка М2 ГОСТ 5927-70
Гайка М8 ГОСТ 15526-70
Шайба 2.5 ГОСТ 10462-81

Операционная карта на транспортные работы (МТЗ-82+2ПТС-4)511.frw

Работа человека-оператора на тракторно-транспортном
агрегате должна соответствовать требованиям
установленными санитарными нормами (СН 2.2.42.1.8.566-96)
не должно превышать
Скорость движения агрегата
по полю (фон стерня)
Транспортная скорост
Vp =18 кмч (VIII передача)
при использовании на тракторе
Подготовка агрегата к работе.
1. Установить дышло прицепа так
находилась на высоте буксирного устройства трактора
2. Выньте шкворень у буксирного устройства трактора
3. Осторожно подать трактор назад до совмещения сцепной петли
прицепа со скобой буксирного устройства
4. Соеденить головку шланга тормозной системы прицепа с головкой
тормозной системы трактора
5. Откройте кран пневмосистемы
установленный на тракторе
6. Нарастить борта прицепа на 13 см.
Неравномерность распределения удобрений по ширине разбрасывания
не должна превышать 25%
а по длине участка 10%
Рисунок 2 - Схема разметки поля
Рисунок 1 - Схема присоединения прицепа к трактору
должны соблюдаться ПДД.
При движении транспортного агрегата
поблизости посторонних лиц.
емкостей запрещается нахождение
При загрузке-выгрузке технологических
Перевозка людей в кузове прицепа
посторонних лиц в кабине трактора.
Категорически запрещается нахождение
отсутствии в опасной зоне людей.
Перед началом движения убедиться в
Техническое состояние агрегата должно
Запрещается работать неисправным
стаж работы которых не менее 2-х лет
К транспортным работам допускаются
Не рекомендуется движение агрегата по полю по одному следу
Среднее отклонение дозы внесения от заданной
в удобрениях не допускается
Наличие свежего навоза и посторонних предметов
Потери при перевозке навоза не допускаются
агротехнические сроки.
Вывоз навоза на поле проводить в условленные
Агротехнические требования:
Операционная карта на транспортирование навоза
кафедра "Тракторы и автомобили"
Расстояние транспортирования
вспомогательный персонал
lп = 1500 м - длина поля
В = 1000 м - ширина поля
lp = 40 м раст. между кучами
пр = 33ряда - кол-во. рядов
Комплектование агрегата
3. Скомплектовать агрегат (рисунок 1)
Подготовка поля к работе.
1. Выбрать направление движения агрегата
(вдоль длинной стороны поля)
2. Произвести разметку поля (рисунок 2)
Работа агрегата в поле.
1. Вывести агрегат на линию первого прохода
и в соответствии с разметкой поля выгрузить
2. Продолжить движение в соответствии с
Технологическое обслуживание.
1. Загрузку агрегата производить своевременно.
1. Контроль качества проводить на линии первого прохода
а затем регулярно в течение смены не менее 5 раз.
При этом контролировать :
а). Равномерность распределения куч по полю и их массу.
б). Содержание в удобрениях свежего навоза и
посторонних предметов.
Буксирное устройство трактора

Операционная карта на транспортные работы (МТЗ-82+2ПТС-4).frw

Работа человека-оператора на тракторно-транспортном
агрегате должна соответствовать требованиям
установленными санитарными нормами (СН 2.2.42.1.8.566-96)
не должно превышать
Скорость движения агрегата
по полю (фон стерня)
Транспортная скорост
Vp =18 кмч (VIII передача)
при использовании на тракторе
Подготовка агрегата к работе.
1. Установить дышло прицепа так
находилась на высоте буксирного устройства трактора
2. Выньте шкворень у буксирного устройства трактора
3. Осторожно подать трактор назад до совмещения сцепной петли
прицепа со скобой буксирного устройства
4. Соеденить головку шланга тормозной системы прицепа с головкой
тормозной системы трактора
5. Откройте кран пневмосистемы
установленный на тракторе
6. Нарастить борта прицепа на 13 см.
Неравномерность распределения удобрений по ширине разбрасывания
не должна превышать 25%
а по длине участка 10%
Рисунок 2 - Схема разметки поля
Рисунок 1 - Схема присоединения прицепа к трактору
должны соблюдаться ПДД.
При движении транспортного агрегата
поблизости посторонних лиц.
емкостей запрещается нахождение
При загрузке-выгрузке технологических
Перевозка людей в кузове прицепа
посторонних лиц в кабине трактора.
Категорически запрещается нахождение
отсутствии в опасной зоне людей.
Перед началом движения убедиться в
Техническое состояние агрегата должно
Запрещается работать неисправным
стаж работы которых не менее 2-х лет
К транспортным работам допускаются
Не рекомендуется движение агрегата по полю по одному следу
Среднее отклонение дозы внесения от заданной
в удобрениях не допускается
Наличие свежего навоза и посторонних предметов
Потери при перевозке навоза не допускаются
агротехнические сроки.
Вывоз навоза на поле проводить в условленные
Агротехнические требования:
Операционная карта на транспортирование навоза
кафедра "Тракторы и автомобили"
Расстояние транспортирования
вспомогательный персонал
lп = 1500 м - длина поля
В = 1000 м - ширина поля
lp = 40 м раст. между кучами
пр = 33ряда - кол-во. рядов
Комплектование агрегата
3. Скомплектовать агрегат (рисунок 1)
Подготовка поля к работе.
1. Выбрать направление движения агрегата
(вдоль длинной стороны поля)
2. Произвести разметку поля (рисунок 2)
Работа агрегата в поле.
1. Вывести агрегат на линию первого прохода
и в соответствии с разметкой поля выгрузить
2. Продолжить движение в соответствии с
Технологическое обслуживание.
1. Загрузку агрегата производить своевременно.
1. Контроль качества проводить на линии первого прохода
а затем регулярно в течение смены не менее 5 раз.
При этом контролировать :
а). Равномерность распределения куч по полю и их массу.
б). Содержание в удобрениях свежего навоза и
посторонних предметов.
Буксирное устройство трактора

Упрощенная Динамическая модель.doc

ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ (РАСЧЕТНАЯ СХЕМА) КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ «ДОРОГА – ТРАКТОР – СИДЕНЬЕ»
Динамическая модель представляет собой полностью симметричную подрессоренную систему с помощью которой можно определить вертикальные колебания этой системы:
где Мс – подрессоренная суммарная масса сиденья и оператора;
m – неподрессоренная масса заднего моста трактора;
с – жесткость упругого элемента подвески сиденья оператора;
сш – суммарная жесткость шин заднего моста трактора МТЗ-82;
k – коэффициент демпфирования подвески сиденья оператора;
zc – перемещение сиденья оператора в вертикальном направлении;
z – перемещение заднего моста трактора в вертикальном направлении;
q – неровности поверхности дороги по задними колесами трактора.
Примечание. – В данной расчетной схеме не учитываются только потери на внутренне трение в шинах которыми можно пренебречь.

Амплитудно.doc

АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДВЕСКИ СИДЕНЬЯ ПРИ РАЗНОЙ ЖЕСТКОСТИ УПРУГОГО ЭЛЕМЕНТА (с)
ГРАФИК РАЦИОНАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТА ДЕМПФИРОВАНИЯ (k) ДЛЯ РАЗНОЙ ЖЕСТКОСТИ (с) ПОДВЕСКИ СИДЕНЬЯ
Примечание. – Данный график может быть использован при определении диапазона регулирования коэффициента демпфирования активной подвески сиденья трактора МТЗ-82 с нелинейной упругой характеристикой.

экономическая оценка.doc

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОДВЕСКИ СИДЕНЬЯ АКТИВНОГО ТИПА НА ТРАКТОРЕ МТЗ-82
Виды издержек и показатели эффективности
Отчисления на ремонт и ТО руб.
Отчисления на амортизацию руб.
Экономический эффект за год руб.
Экономический эффект за срок эксплуатации руб.
Фактический коэффициент капитальных вложений
Дипломник Тюленев А.М.
Консультант Новиков В.И.
Руководитель Юшин А.Ю.

Графики вертикальных СКЗ ускорений на сиденье трактора МТЗ.doc

Графики вертикальных СКЗ ускорений на сиденье трактора МТЗ-82
при движении по грунтовой дороге со скоростью V = 9 кмч
– нормативные уровни СКЗ ускорений по СН 2.2.42.1.8.566-96
– уровни СКЗ ускорений на сиденье с серийной подвеской
– уровни СКЗ ускорений на сиденье с активной подвеской
при движении по грунтовой дороге со скоростью V = 12 кмч
при движении по грунтовой дороге со скоростью V = 18 кмч

Глава 1.doc

1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ ПОДВЕСОК СИДЕНЬЯ
1. Практическая значимость современных разработок в области подвесок сидений операторов мобильных машин
Нелегкий труд оператора транспортного или мобильного энергетического средства сопровождается вибрацией снижающей производительность и приводящей к профзаболеваниям. Общая вибрация как результат механического взаимодействия человека с внешней средой является на протяжении всей биологической эволюции важным экологическим фактором и обладает большой биологической активностью. Формирование физиологических и патологических сдвигов со стороны различных систем организма частота и степень выраженности этих нарушений зависят от эргономических данных рабочего места оператора и особенностей человека. Характер и глубина вибрационных нарушений обусловлены изменениями в вестибулярном анализаторе опорно-двигательном аппарате сердечно-сосудистой системе гемодинамике кровообращения нейро-гуморальной сфере. Чувствительной к вибрации является оптовестибулоспинальная система с развитием основных клинических проявлений: головные боли несистемные головокружения нарушение координации лабильность артериального давления изменение сосудов глазного дна признаки неврозоподобного синдрома и вегетативной дисфункции боли в мышцах спины поясничном отделе позвоночника. Вибрация вызывает снижение остроты зрения нарушение цветоощущения сужение поля зрения уменьшение устойчивости ясного видения снижение функциональной подвижности расстройство фиксации предметов глазом нарушение четкости восприятия объектов затруднение чтения приборной информации.
Одним из основных средств борьбы с неизбежной вибрацией и обеспечения удобной рабочей позы и сравнительно дешевым средством является качественное сиденье водителя. Транспортные предприятия за рубежом отчетливо ощущают влияние круга проблем устройства рационального сидения в мобильной машине.
Рабочее место в кабине водителя или оператора не может быть источником заболеваний. Оно должно рационально поддерживать человека при его деятельности и уменьшать вредные нагрузки. Приведенные данные относятся к грузовым автомобилям. Естественно для тракторов и строительно-дорожных машин значительно более вибронагруженных приведенные выше соображения еще более актуальны.
Снижение уровней вибрации рабочих мест и улучшение их эргономических характеристик позволит решить одну из важнейших проблем улучшения условий труда и сохранения здоровья рабочих. Уровень и частотный спектр вибраций на рабочем месте оператора зависит от профиля дороги скорости движения уровня вибраций двигателя подвески остова и кабины и наконец сиденья. Современное водительское сиденье имеет две основных части - это посадочное место (само сиденье и спинка с подголовником) и подвеска сиденья (достаточно сложное устройство с пружиной - механической или пневматической амортизатором и специальным направляющим устройством).
Посадочное место должно обеспечить оптимальную рабочую позу водителя прежде всего с точки зрения сведения к минимуму напряжения в позвоночном столбе - для этого необходимо обеспечить изменение геометрии спинки например с помощью специальных воздушных карманов расположенных под обивкой в которые подается воздух или из которых он стравливается в атмосферу. Подушки сиденья решают вопросы высокочастотной виброзащиты и создают необходимый режим тепло- и влагообмена. При необходимости предусматривается подогрев подушек с помощью специальных термоэлементов подключаемых к бортовой электросети.
К посадочному месту относятся также повышающие комфорт водителя - подлокотники и способствующий оптимальной рабочей позе - подголовник. Эти элементы имеют свои регулировки - подлокотники как правило делают откидывающимися а в некоторых случаях имеется возможность менять их угол наклона и точку крепления. К посадочному месту крепится и пояс безопасности. Таким образом совершенное водительское сиденье является сложным узлом а защита водителя от вибрации при движении автомобиля представляет собой инженерную задачу требующую больших затрат.
На рисунке 1 представлено наиболее сложное водительское сиденье немецкой фирмы "Grammer AG" с ручками управления (джойстиками) машиной установленными на специальных консолях и его механизмами. Такое решение позволяет человеку-оператору в течение всей рабочей смены не менять позу управляя машиной. Это сиденье может использоваться в экскаваторах и тяжелых кранах и энергонасыщенных тракторах большой мощности. Сиденья фирмы "Grammer AG" перекрывают весь спектр выпускаемой техники. Они могут устанавливаться на машины при их производстве и заменяться новыми при ремонте. Высокий срок службы сиденья (более 10 лет) почти всегда превышает срок службы машины.
Рисунок 1. – Водительское сиденье немецкой фирмы "Grammer AG
Отечественные сиденья как правило характеризуются низким коэффициентом подавления вибраций низким сроком службы и плохими эргономическими показателями. Можно показать что кроме социальной значимости безопасности жизнедеятельности операторов мобильных машин виброзащита с использованием совершенных сидений приносит конкретному потребителю машин реальный экономический доход.
Установка высококачественного сиденья на отечественных машинах - это не только улучшение безопасности комфорта и эргономичности рабочего места - это получение машины с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Освоить передовые зарубежные технологии изготовления виброзащитных сидений снижая их стоимость по сравнению с импортными можно поэтапно:
Организацией сборки сидений из зарубежных комплектующих с использованием отечественного крепежа;
Налаживанием изготовления отдельных деталей;
Разработкой и организацией производства отечественных высококачественных сидений на основе покупки лицензий.
В наше время когда в России начинают устанавливаться рыночные отношения приходится задумываться о возможных путях повышения безопасности труда и прибыли предприятий тесно связанных с эксплуатацией различных мобильных машин - грузовиков автобусов общественного и промышленного электротранспорта железнодорожного и водного транспорта автосамосвалов тракторов строительно-дорожных горнодобывающих машин. Одним из них на первый взгляд неочевидным является создание комфортных условий для операторов.
2. Классификация и виды систем подрессоривания подвесок сиденья
Рост энергонасыщенности и скоростей движения МЭС приводит к увеличению низкочастотных колебаний на рабочем месте оператора что оказывает вредное влияние на организм человека вызывая ряд физиологических сдвигов которые в конечном итоге могут привести к патологическим изменениям в его организме. В связи с этим проблеме снижения уровня низкочастотных колебаний уделяется все большее внимание [14].
Низкочастотные колебания на рабочем месте оператора можно снизить несколькими методами: применением эффективных (по гашению колебаний) ходовых систем; подрессориванием кабины; применением эффективных подвесок сиденья.
Степень снижения колебаний на рабочем месте оператора во многом зависит от компоновки машины (расположения кабины вдоль продольной базы трактора). Чем ближе кабина к задней оси машины тем ниже эффективность подрессоривания переднего моста. В меньшей мере изучено влияние подрессоривания заднего моста трактора на уровень колебаний на рабочем месте оператора. Подрессоривание остова трактора связано с рядом ограничений конструктивного и агротехнического характера. В частности применение шин низкого давления для мягких подвесок машины связано с необходимостью обеспечения достаточно больших динамических ходов. Это затрудняет агрегатирование трактора сельскохозяйственной машиной и снижает долговечность шин торсионов и пружин. Параметры систем подрессоривания остова тракторов также имеют ряд конструктивных ограничений по габаритам упругих элементов их размещения величине динамического хода остова особенно при работе трактора с навесными и прицепными орудиями. Мало изучены вопросы влияния подрессоривания остова тракторов на управляемость и тягово-сцепные качества. Подрессоривание переднего моста отечественных тракторов привело к определенному снижению уровня низкочастотных колебаний на рабочем месте тракториста. Однако это мероприятие не решило всей проблемы. Подрессоривание кабин в настоящее время нашло меньшее применение чем подрессоривание остова трактора. А применение подрессоренного сиденья может исключить необходимость применения подрессоренной кабины [5].
В докладе сотрудников НПЦ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана д.т.н. Б.Н.Белоусова к.т.н. С.Д. Попова и И.В. Федотова приведена классификация систем подрессоривания по широте рабочего частотного диапазона представленная на рисунке 1.2 полученная на основании работ иностранных авторов в частности Редфилда (Redfild R.C. Performance of Low-bandwidth semi-active damping concepts for suspension controlVehicle System Dynamics) и отечественных авторов в частности в работе Сухорукова посвященной управлению демпфирующими элементами.
Конструктивно активные подвески могут быть двух принципиально различных типов (рис. 1.2):
- В подвесках первого типа отсутствуют пассивные упруго-демпфирующие элементы при этом корпусные элементы подвески связываются посредством неупругих звеньев имеющих возможность изменения хода подвески по управляющему сигналу. Данные системы как правило являются системами с широким частотным рабочим диапазоном.
- В подвесках второго типа присутствуют пассивные упругодемпфирующие элементы вызывающие переменное усилие в подвеске.
Рисунок 1.2 – Классификация систем подрессоривания
Исследователями отмечается что наилучшими с точки зрения плавности хода являются активные подвески без упругодемпфирующих элементов. В этом случае подвеска выполняет функцию перемещения корпуса по оптимальной траектории вычисляемой по заложенному алгоритму. Однако трудности практической реализации такого типа подвесок не позволяют использовать их в серийном производстве. Кроме того надежность таких систем невысока.
Различие управляемых систем в данной классификации: широта рабочего частотного диапазона внешних возмущений при котором система подрессоривания “активно” управляет силами для обеспечения требуемого качества.
В свою очередь активные подвески с пассивными демпфирующими элементами имеют в своей основе пассивную подвеску со свойственными ей двумя резонансами и как правило являются системами с узким частотным диапазоном. В этом случае плавность хода полностью зависит от алгоритма заложенного в систему автоматического управления. Теоретически возможно создание активной подвески такого типа идентичной по обеспечению плавности хода с идеальной активной подвеской без упругодемпфирующих элементов [16].
Этот тип подвесок имеет меньшие энергозатраты на привод активных элементов (за счет сужения рабочего диапазона) имеет меньшее требуемое быстродействие системы и большую надежность т.к. при выходе из строя системы управления система подрессоривания продолжает работу в пассивном режиме.
Примером практического применения подобных активных систем управления с узким частотным диапазоном является подвеска ABC (Active Body Control) разработанная фирмой Automotive Mannesmann Sachs для концерна Daimler Chrysler впервые серийно установленная на купе Mercedes–Benz CL(W215) в котором активное управление создается за счет плунжера в который упирается верхний виток пружины подвески.
Классическая система подрессоривания с управляемым активным элементом представлена на рисунке 1.3 [20].
Регулирование системы представленной на рисунке 1.3 осуществляется по второй производной от перемещения (по ускорению) благодаря чему само перемещение в значительной мере упреждается.
Рисунок 1.3 – Система подрессоривания с активным элементом
Ее рабочий процесс осуществляется следующим образом. Под влиянием внешнего воздействия zc масса сиденья 5 перемещается на величину zT преобразуемую с помощью акселерометра в ускорение T. Золотник 2 получает сигнал от акселерометра 1 и передает гидроцилиндру 4 который в зависимости от смещения золотника создает усилие притягивающее или отталкивающее сиденье от основания.
На рисунке 1.3 б объект регулирования – сиденье 5 а акселерометр золотник и гидроцилиндр условно объединены в один узел – регулятор 6.
Сопоставление модулей частотной характеристики (рисунок 1.3 в) показывает как существенно снижаются ускорения на сиденье трактора благодаря применению активной подвески.
В Белорусском аграрно-техническом университете на основе машинного эксперимента проведены сравнительные испытания активной и пассивной виброзащитной системы результаты которых представлены на рисунке 1.4. Моделирование проводили для детерминированных и случайных возмущений. Случайные возмущения изучали принимая в качестве тестовых возмущающих воздействий – микропрофили реальных дорог и моделировали их с использованием программы "СЛУЧ".
и 2 – переходные процессы по ускорению сиденья соответственно с активной и с пассивной виброзащитной системой; при коэффициенте жесткости упругого элемента 2000Нм и коэффициентом вязкого сопротивления амортизатора 1750Нсм; частота возмущающего воздействия от опорной поверхности 15 Гц (поле под посев); скорость 5 кмч.
Рисунок 1.4 – Значения уровней среднеквадратических ускорений
на сиденье с активной и пассивной виброзащитной системой
По графикам представленных на рисунке 1.4 можно судить о том что в активных виброзащитных системах можно использовать упругие элементы с небольшой жесткостью и что это не приведет к развитию больших ускорений при работе в неблагоприятных условиях. Такая возможность позволяет обеспечить повышение плавности хода подвески сиденья и комфортные условия работы оператора.
На основе различных методов и принципов построения виброзащитных систем активного типа имеется большое количество опубликованных научных трудов и разработанных технических решений по реализации активного управления элементами (упругими диссипативными и инерционными) подвески сиденья.
На рисунке 1.4. представлена конструкция пневмогидравлической подвески сиденья активного типа [13]. Она состоит из сиденья 1 гидроцилиндра 2 с установленным в нем поршнем 3 со штоком 4. Основание 5 подвески сиденья связано с гидроцилиндром 2 который посредством штока 4 связан с каркасом сиденья 1. Гидроцилиндр имеет две полости 6 и 7 расположенные по обе стороны поршня. Эти полости сообщаются посредством двух магистралей 89 и промежуточного золотникового устройства 10. С помощью этих магистралей полости гидроцилиндра подключены к пневмогидравлическим аккумуляторам 11 и 12 каждый из которых содержит пневматическую 13 и гидравлическую 14 полости. При этом полости 6 и 7 гидроцилиндра и полости 14 аккумуляторов заполнены рабочей жидкостью. Золотниковое устройство снабжено системой электронного управления включающее в себя: датчик перемещения 15 датчик вибрации 16 два электрических выпрямителя 17 и сумматор 18 а также электромагнит 19 закрепленный в корпусе 20 золотника 21. В корпусе 20 выполнены торцовая22 штоковая 23 поршневая 24 и дросселирующая 25 камеры. В торцевой камере 22 установлена пружина 26 а в поршневой ограничитель 27. Дросселирующая камера 25 образована кольцевой проточкой 28 в золотнике 21 и канавками 29 в корпусе 20 золотника 21 соединена с гидравлическими полостями 14 пневмогидроаккумуляторов 11 и 12 посредством гидромагистралей 8 и 9.
Поршневая камера 24 под небольшим давлением заполнена рабочей жидкостью поступающей по каналу 31 через регулируемый дроссель 32 из ресивера 33 малого давления. Давление жидкости в этом ресивере приблизительно постоянное в процессе работы. Оно зависит от гидравлического сопротивления двух дросселей 34 подключенных к рабочим магистралям 8 и 9 и от степени расширения рабочей жидкости в ресивере 33. Сопротивления дросселей 34 равны и подобраны таким образом чтобы в процессе работы их наличие в гидросистеме оказывало наименьшее влияние на перепад давления рабочей жидкости в магистрали 8и 9. В статическом состоянии подвески дросселирующая камера 25 полностью открыта за счет равенства усилий создаваемых давлением рабочей жидкости в поршневой камере 24 и упругостью пружины воздействующей на золотник 21 в торцевой камере 22. В этом состоянии золотник 21 поджат пружиной26 к ограничителю 27 сигналы на датчиках 1516 и усилие на золотнике 21 со стороны якоря 30 золотника 21 равны нулю.
На рисунке 1.5 представлено устройство активной виброзащиты объекта с повышенной чувствительностью [2] принцип действия которого заключается в следующем.
Вертикальные перемещения рамы мобильной машины 8 возникающие при движении мобильной машины ведут к отклонению инерционной массы 9 от среднего положения и к смещению четырехкромочного золотника 16 гидрораспределителя. При перемещении рамы мобильной машины 6 вверх инерционная масса 9 под действием сил инерции отклоняется от среднего положения вниз. Отклонение инерционной массы с помощью коромысла 11 и разрезного зубчатого сектора 10 изменяет положение зубчатого сектора 12 и сопла 29 по отношению к камерам А и Б усилителя 13 что ведет к увеличению давления в нижней полости усилителя 13 и перемещению штока 14 вверх. Четырехкромочный золотник 15 также перемещается вверх и соединяет полость В гидравлического исполнительного механизма 1 через гидропровод 24 и отверстия 23 и 28 с напорной магистралью 20 а полость Г гидравлического исполнительного механизма 1 через отверстия 22 и 26 с резервуаром 18. Шток 2 перемещается вниз и через коромысло 3 шатун 4 передает это перемещение виброизолируемому объекту5. Отклонение четырехкромочного золотника 15 ведет к тому что между рабочими поясами этого золотника и окнами в корпусе гидрораспределителя 16 образуются щели которые играют роль местных гидравлических сопротивлений. Чем больше отклонение инерционной массы от среднего положения тем больше величина щелей и тем меньше их гидравлическое сопротивление. Устройство перестает быть жестким по отношению к внешней нагрузке и кинетическая энергия виброизолируемого объекта 5 преобразуется в тепловую энергию за счет дросселирования рабочей жидкости через гидравлические сопротивления.
– гидравлический исполнительный механизм; 2 – шток; 3 – коромысло; 4 – шатун; 5 – виброизолируемый объект; 6 – упругий элемент; 7 – демпфер; 8 – рама; 9 – инерционная масса; 10 12 – разрезной зубчатый сектор; 11 – коромысло; 13 – усилитель; 14 –шток; 15 – золотник; 16 – гидрораспределитель; 17– упругий элемент; 18 – резервуар; 19 – насос; 20 24 25 30 – гидропроводы; 21 – предохранительный клапан; 22 23 26 27 28 – отверстия; 29 – сопло.
Рисунок 1.6 – Устройство активной виброзащиты объекта
с повышенной чувствительностью
Ввиду того что движение рамы мобильной машины 6 и виброизолируемого объекта 5 противоположны по направлению происходит стабилизация положения виброизолируемого объекта 5 относительно уровня горизонта. Обратная связь по относительному положению виброизолируемого объекта осуществляется за счет того что направления перемещения виброизолируемого объекта 5 вместе с усилителем 13 и четырехкромочного золотника 15 противоположны по направлению и осуществляются с различной скоростью. Динамическое воздействие действующее на инерционную массу 9 от относительного перемещения виброизолируемого объекта 5 и рамы мобильной машины 6 и динамическое воздействие действующее на инерционную массу 9 от перемещения мобильной машины в целом противоположны по направлению накладываясь друг на друга в определенный момент приводят к стабилизации инерционной массы 9 в среднем положении под действием упругого элемента 17. При этом давление в камерах усилителя 13 выравнивается и четырехкромочный золотник 15 перекрывает окна 22 23 26 и 27 в корпусе гидрораспределителя 16 делая устройство жестким по отношению к статической нагрузке.
На современных зарубежных тракторах таких известных фирм как «JOHN DEER» «Claas» «Daimler Chrysler» «Fendt» и д.р. устанавливаются активные подвески сиденья фирмы «ACTIVE SEAT» (рис. 1.7). Новейшая система амортизации кресла оператора «ACTIVE SEAT» благодаря электро-гидравлическому контролю сидения в сочетании с системой подрессоривания обеспечивает непревзойденный комфорт оператору как на дороге так и при работе на поле.
Рисунок 1.7 – Активная подвеска сиденья фирмы «ACTIVE SEAT»
Развитие современного тракторостроения немыслимо без внедрения эффективных систем защиты оператора от воздействий окружающей среды и в частности без внедрения современных виброзащитных систем основанных на активном управлении элементами подвесок остова кабины и сиденья трактора.
Негативное влияние повышенной вибрации может привести к ухудшению условий труда оператора а в некоторых случаях и к заболеваниям приводящим к снижению трудоспособности механизаторов выполняющего работу на тракторе в условиях не отвечающих требованиям установленным санитарными нормами.
Улучшение условий труда операторов является одним из основных факторов влияющих на повышении технико-экономической эффективности и производительности тракторного агрегата в целом.
Виброзащитные системы пассивного типа в силу своей характеристики не удовлетворяют тем требованиям которые к ним предъявляются. В свою очередь системы активного типа по причине высокой стоимости и сложности конструкции в настоящее время не находят широкого применения на тракторах отечественного производства. Однако в целом системы подрессоривания активного типа позволяют значительно снизить уровни вибрации на рабочем месте оператора что делает возможным повышать рабочие скорости при выполнении транспортных операций с соблюдением требований установленных санитарными нормами.

Заключение Тюленев.doc

Рост скоростей движения мобильных энергетических средств приводит к увеличению низкочастотных колебаний на рабочем месте оператора что оказывает негативное влияние на организм человека. В связи с этим проблеме снижения уровня низкочастотных колебаний уделяется все большее внимание. Одним из самых распространенных способов снижения низкочастотных колебаний на рабочем месте оператора является применение эффективной подвески сиденья.
Для решения поставленной задачи в данном дипломном проекте бала разработана конструкция подвески сиденья активного типа.
Проведенные расчеты показывают что применение на тракторе МТЗ-82 разработанной конструкции подвески сиденья позволяет значительно снизить уровни вибрации на рабочем месте оператора.
Таким образом установлено что скорость движения трактора (по грунтовой дороге) с подвеской сиденья активного типа при допустимом уровне СКЗ ускорений на сиденье оператора может быть равной 18кмч в то время как с серийной подвеской скорость движения трактора не должна превышать 12 кмч.
Расчет экономической эффективности проекта показал что применение подвески сиденья активного типа на тракторе МТЗ-82 при выполнении им транспортных операций является целесообразным.
Годовой экономический эффект от внедрения подвески сиденья активного типа составляет 247289 руб.; срок окупаемости проекта – 044 года.

Список использованных источников.doc

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
А.с. 1164096 СССР М.К.И.3 B 60 N 102. Активная подвеска сиденья транспортного средства Ю.И. Чупраков (СССР).-№3722931; заявл. 06.04.84; опубл. 30.06.85 Бюл. №24.-5с.: ил.
А.с. 1353678 СССР М.К.И.3 B 60 N 102. Гидравлическое устройство активной виброзащиты объекта А.В. Муторов (СССР). -№363696131-11; заявл. 31.08.83; опубл. 23.11.87 Бюл.№43.-3с.: ил.
Буклагин Д.С. Тенденция развития тракторов почвообрабатывающей и посевной техники за рубежом Д.С. Буклагин В.Я. Гольтяпин Л.М. Колчина Техника и оборудование для села. -2000. -№3. -С.22-25.
Буряков А.Т. Справочник по механизации производства А.Т. Буряков М.В. Кузьмин.-М.:Колос1971.-352с.
Бычков Н.И. Тракторы завтрашнего дня Н.И. Бычков Сельский механизатор.-1999.-№3.-С.6-7.
Волошин Ю.В. Применение систем подрессоривания в зарубежных тракторах Тракторы и сельскохозяйственные машины. -2000. -№2. -С.36.
Горланов С. А. Экономическая оценка проектных разработок в АПК: учебно-методическое пособие. Часть 1. Методические указания С.А. Горланов Е.В. Злобин. - Воронеж: ВГАУ 2002.-66 с.
Гребнев В.П.. Тяговый расчет трактора и автомобиля: учебно-методическое пособие по курсовой работе. Методические указания В.П. Гребнев О.И. Поливаев О.М. Костиков. - Воронеж: ВГАУ 2004.-44 с.
Иофинов С.А. Эксплуатация тракторов и автомобилей на транспортных работах в сельском хозяйстве С.А. Иофинов А.А. Цырин.-Л.: Колос 1975.-280с.
Кутьков Г.М. Тяговая динамика тракторов Г.М. Кутьков. -М.: Машиностроение 1980.-212с.
Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара Я.Г. Пановко.- Л.: Машиностроение 1976.-320с.
Пархиловский И.Г. Исследование вероятных характеристик поверхностей распространенных типов дорог И.Г. Пархиловский Автомобильная промышленность.-1968.-№8.-С.18-22.
Пат. 2279990 Российская Федерация МПК В60 N 252 Пневмогидравлическая подвеска сиденья транспортного средства Поливаев О.И. Юшин А.Ю. Костиков О.М.: заявитель и патенто-обладатель Воронежский ВГАУ.- №200510184111; заявл. 26.01.05; опубл. 20.07.06. Бюл. №20.-3с.
Производственная вибрация вибрация в помещениях жилых и общественных зданий: Санитарные нормы. - М.: Информационно-издательский центр Минздрава России 1997.-30с.
Силаев А.А. Спектральная теория подрессоривания транспортных машин А.А. Силаев. -М.: Машиностроение 1972.-192с.
Синяева А.В. К определению оптимального демпфирования виброзащитных систем А.В. Синяева Ю.В. Степанов Машиноведение.-1985.-№1.-С.32-36.
Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин Г.А. Смирнов.-М.: Машиностроение 1990.-352с.
Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем В.П. Тарасик. -Минск: Дизайн ПРО 1997.-640с.: ил.
Тракторные поезда П.П. Артемьев [и др.]; под. ред. В.В. Гуськова. - М.: Машиностроение 1982.-183с.
Чудаков Д.А. Основы теории трактора и автомобиля Д.А. Чудаков.-М.: Сельхозиздат 1962 .-312с.
Юшин А.Ю. Повышение эффективности использования тракторно-транспортного агрегата за счет модернизации подвески сиденья трактора:. дис к.т.н. А.Ю. Юшин; Воронеж 2007.- 153с.

СОДЕРЖАНИЕ.doc

ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ ПОДВЕСОК СИДЕНЬЯ 9
1. Практическая значимость современных разработок в области подвесок
сидений операторов мобильных машин 9
2. Классификация и виды систем подрессоривания подвесок сиденья 13
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАКТОРА МТЗ-82 НА ТРАНСПОРТНЫХ ОПЕРАЦИЯХ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ ПОДВЕСКИ СИДЕНЬЯ АКТИВНОГО ТИПА 24
1. Обоснование расчетной схемы динамической системы «Дорога - трактор - сиденье» 24
2. Расчет амплитудно-частотной характеристики подвески сиденья
3. Спектральный анализ системы «Дорога-трактор-сиденье» 30
3.1. Определение энергетического спектра воздействия неровностей грунтовой дороги на колесный движитель трактора МТЗ-82. 31
3.2. Определение рациональных параметров активной подвески сиденья .33
4. Сравнительный расчет по определению эффективности использования трактора МТЗ-82 с серийной и активной подвесками сиденья на транспортных операциях 36
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ АКТИВНОЙ ПОДВЕСКИ СИДЕНЬЯ ТРАКТОРА МТЗ-82 41
1. Патентный поиск 41
2. Краткое описание конструкции и принципа действия подвески сиденья активного типа 45
3. Расчёт элементов конструкции подвески сиденья 48
3.2. Расчет шпоночного соединения 52
3.3. Расчёт оси рычага на прочность 52
3.4. Расчёт пружины распределителя 56
3.5. Расчёт оси соединения рычага с поршнем 57
3.6. Расчёт упругого элемента подвески (плоской пружины) 61
ОПЕРАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ РАБОТ (АГРЕГАТ МТЗ-82 С АКТИВНОЙ ПОДВЕСКОЙ СИДЕНЬЯ+2ПТС-4) 62
1. Агротехнические требования на внесение и заделку в почву органических удобрений 62
2. Комплектование агрегата 63
3. Проектирование подготовки машин к работе 67
4. Подготовка поля 68
5. Работа тракторно-транспортного агрегата в поле 70
6. Технологическое обслуживание тракторно-транспортного агрегата 73
7. Контроль качества работы 74
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АГРЕГАТА МТЗ-82+2ПТС-4 НА ТРАНСПОРТНЫХ РАБОТАХ 75
1. Лицо ответственное за обеспечение требований по охране труда и безопасность выполнения работ 75
2. Характеристика вредных производственных факторов и меры по их устранению 76
3. Организация санитарно-бытового обслуживания 77
4. Возможные опасные ситуации при эксплуатации и обслуживании тракторно-транспортного агрегата МТЗ-82+2ПТС-4. Технические и организационные мероприятия по их устранению 78
5. Организация пожарной безопасности при эксплуатации тракторно-транспортного агрегата МТЗ-82+2ПТС-4 80
6. Расчет динамического коридора 81
7. Расчет тормозного пути трактора МТЗ-82 с прицепом 2ПТС-4 82
ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА 84
1. Общие положения методики расчета экономической эффективности 84
2. Определение эксплуатационных издержек на разработку и изготовление подвески сиденья активного типа 86
3. Расчет экономического эффекта за срок эксплуатации коэффициента эффективности капитальных вложений и срока окупаемости капитальных вложений 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 96

Глава 6 (МТЗ-82).doc

6. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
1. Общие положения методики расчета экономической
Используемая методика расчета позволяет оценить экономическую эффективность мероприятий направленных на улучшение условий труда человека-оператора при внедрении более совершенных систем виброзащиты [7].
Экономия издержек рассчитывается по формуле:
где И - сумма эксплуатационных издержек руб.;
- оплата труда обслуживающего персонала руб.;
Г- стоимость горючего и смазочных материалов или других
энергоносителей руб.;
Ртт - затраты на техническое обслуживание капитальный и
текущий ремонт хранение по трактору МТЗ-82 руб.;
Aтт - амортизационные отчисления по трактору МТЗ-82 руб.;
Ртпр - затраты на техническое обслуживание капитальный и
текущий ремонт хранение по прицепу 2ПТС-4 руб.;
Aтпр - амортизационные отчисления по прицепу 2ПТС-4 руб.
Экономия (+) перерасход (-) эксплуатационных издержек за год оценивается по формуле:
где - экономия эксплуатационных издержек руб.;
Иг1 Иг2 - эксплуатационные издержки за год соответственно по
серийному и проектируемому вариантами подвески сиденья руб.;
Qг1 Qг2 – объем продукции (работ услуг) по серийному и проектируемому вариантам подвески сиденья.
Среднегодовой коэффициент эффективности вложений показывает годовой прирост эффекта (дополнительной прибыли):
где Еt - годовой коэффициент эффективности капиталовложений;
Кt - экономический эффект за срок службы объекта руб.;
K0 - капитальные дополнительные вложения руб..
Поправочный коэффициент -1 в формуле (6.3) означает возмещение начальных вложений.
Срок окупаемости капиталовложений определяется по формуле:
где Рrt - расчетный коэффициент за один год эксплуатации объекта;
NS - коэффициент отражающий учетную годовую ставку процента по кредитам банка или вкладу в банк (018);
Nt - средняя ставка налогообложения дохода от банковского вклада выраженного через коэффициент уменьшения годового процента банка. (В настоящее время взимается только в случае если ставка по вкладу превышает ставку рефинансирования Центробанка РФ.)
2. Определение эксплуатационных издержек на разработку
и изготовление подвески сиденья активного типа
Дополнительные капиталовложения на разработку и изготовление подвески сиденья активного типа состоят из затрат на приобретение материала и затрат на оплату труда связанные разработкой и изготовлением деталей и узлов (табл. 6.1).
Таблица 6.1 – Затраты на дополнительные капитальные вложения
Материалы узлы детали
Лист 40 ГОСТ 19903-74 Ст3ПС ГОСТ 1050-88
стандартные крепежные изделия (болты гайки шайбы)
полоса 10×380×400 ГОСТ 82-70 Сталь 55 ГОСТ 1050-88
Уголок 20х20х3 ГОСТ 8509-93
Труба 60х60х4 ГОСТ 8639-82
Сталь 50 ГОСТ 1050-88
Соединительные трубопроводы
Затраты на изготовление и монтаж
токарные работы (258 чел.-час.)
фрезерные работы (122 чел.-час.)
слесарные работы (158 чел.-час.)
сварочные работы (83 чел.-час.)
Накладные и прочие расходы (15%)
Всего затрат на изготовление и монтаж
Произведем расчет производительности тракторно-транспортного агрегата в составе МТЗ-82+2ПТС-4 при внесении органических удобрений по следующей технологической схеме: доставка органических удобрений на поля транспортными средствами выгрузка удобрений в штабеля погрузка в разбрасыватели и внесение (при длине ездки свыше 3 км) [4].
Производительность тракторно-транспортного агрегата будет рассчитываться по формуле [9]:
где W -производительность ТТА тч;
Qгр -грузоподъемность т;
Тпод -время подъезда к погрузчику ч;
Тпог -время простоя под погрузкой ч;
Тотъез - время отъезда от погрузчика ч;
Тдви -время движения с грузом ч;
Траз -время разгрузки ч;
Тдвхх- время движения ТТА без груза ч;
q - коэффициент использования рабочего времени
Средняя длина ездки транспортного средства по статистическим данным составляет 36 км [4]. Допустимая скорость движения ТТА исходя из уровня допустимых среднеквадратических ускорений для базового варианта составляет 12 кмч для проектируемого варианта – 18 кмч (см. главу2 раздел 2.4). Коэффициент снижения скорости агрегата при перевозках сельскохозяйственных грузов на расстояние 36 км = 0122. Скорость движения агрегата с учетом данного коэффициента для базового варианта – 105 кмч для проектируемого варианта – 158 кмч. Грузоподъемность 2ПТС-4 = 4 т Тпод = 0016 ч Тпог = 006 ч Тотъез = 0025 ч. Траз = 002 ч [9].
Тдви=034 ч (базового варианта) Тдви=028 ч (проектируемого варианта) Тдвхх=039 ч (базового варианта) Гдвхх=033 ч (проектируемого варианта).
Производительность базового варианта с серийной подвеской сиденья:
Производительность ТТА с модернизированной подвеской сиденья;
Таблица 6.2 – Исходная информация для экономической оценки
Количество обслуживающего персонала чел.
Балансовая стоимость трактора МТЗ-82 руб.
Балансовая стоимость прицепа 2ПТС-4 руб.
Дополнительные капиталовложения руб.
Годовая наработка МТЗ-82 ч
Годовая наработка прицепа 2ПТС-4 ч
Годовая наработка на транспортных работах МТЗ-82 ч.
Комплексная цена ГСМ рубкг.
Срок службы объекта (прицеп 2ПТС-4) лет
Срок службы объекта (МТЗ-82) лет.
Производительность тч.
Нормы эксплутационных издержек:
-часовая ставка оплаты труда рч (VII)
- амортизационные отчисления (МТЗ-82) %
-отчисления на ТО ремонт и тд. (МТЗ-82) %
-амортизационные отчисления (2ПТС-4) %
-отчисления на ТО ремонт и тд.(2ПТС-4) %
Определим каждый член из уравнения (6.1) и годовую сумму издержек при выполнении трактором МТЗ-82 транспортных работ.
где 3 -оплата труда обслуживающего персонала руб.;
Уо - часовая ставка рубч.;
Зт - затраты рабочего времени на выполнение транспортных работ ч.
Затраты на оплату труда:
трактор МТЗ-82 с серийной подвеской сиденья:
= Уо + Зт = 480 × 5074 = 243552 руб.
трактор МТЗ-82 с подвеской сиденья активного типа:
Стоимость горючего и смазочного материала.
где Rэ - расход топлива на единицу работы кгч;
S - время потребное для выполнения объема работ ч;
- комплексная цена горючего рубкг.
Определим стоимость горючего и смазочного материала:
трактора МТЗ-82 с серийной подвеской сиденья:
трактора МТЗ-82 с подвеской сиденья активного типа:
Нормы отчислений на 1 час загрузки трактора на техническое обслуживание капитальный и текущий ремонт замену шин и гусениц хранение:
где р - норма отчислений на ТО ремонт замену шин и хранение
машин в расчете на 1 час годовой загрузки трактора или
Бс - балансовая стоимость машины руб;
NP - норма отчислений на ТО ремонт замену шин хранение
машины в процентах к балансовой стоимости машины;
Wr - годовая загрузка ч.
Определим норму отчислений на 1 час загрузки трактора МТЗ-82 с серийной подвеской сиденья:
с подвеской сиденья активного типа:
Нормы отчислений на 1 час загрузки прицепа.
Годовая сумма отчислений (Рт):
где Wrt -годовая загрузка трактора МТЗ-82 на транспортных работах ч.
Определим годовую сумму отчислений ().
трактора МТЗ-82 с серийной подвеской сиденья:
Годовая сумма отчислений на прицеп 2ПТС-4:
При расчете сумм амортизационных отчислений (отчислений на полное восстановление) на единицу годовой загрузки используется формула:
где NA -годовая норма амортизации в процентах от балансовой
Определим амортизационные отчисления на трактор МТЗ-82 с серийной подвеской сиденья:
на трактор МТЗ-82 с подвеской сиденья активного типа:
Норма амортизационных отчислений на прицеп 2ПТС-4.
Сумма амортизационных отчислений за год:
Определим амортизационные отчисления при выполнении трактором МТЗ-82 транспортных работ.
трактор МТЗ-82 с подвеской сиденья активного типа:
Определим амортизационные отчисления на прицеп 2ПТС-4.
Определим общую сумму эксплутационных издержек за год по формуле (6.1).
трактор МТЗ-82 с серийной подвеской сиденья:
Общая сумма экономического эффекта от реализации проектируемых разработок складывается из экономии эксплутационных издержек.
Экономия (+) перерасход (-) эксплутационных издержек за год оценивается по формуле:
3. Расчет экономического эффекта за срок эксплуатации коэффициента эффективности капитальных вложений и срока окупаемости капитальных вложений
Экономический эффект за срок службы учитывает ежегодный эффект и возрастание его по годам по формуле сложных процентов:
где Эиг - экономический эффект за один год эксплуатации руб.;
NS - коэффициент отражающий учетную годовую ставку процента по кредитам банка или вкладу в банк (NS =018);
Т - срок службы объекта г.
Определим экономический эффект за срок службы объекта.
Среднегодовой коэффициент эффективности вложений доказывает годовой прирост эффекта (дополнительной прибыли):
Так как коэффициент эффективности капитальных вложений больше коэффициента ставки банка Еt>NS то целесообразно использование проектируемой подвески сиденья на тракторе ЛТЗ-60АВ. Определим срок окупаемости капиталовложений.
Результаты расчетов сведены в таблицу 6.3.
Таблица 6.3 – Результаты расчета эксплутационных издержек и показателей эффективности трактора МТЗ-82 с подвеской сиденья активного типа
Виды издержек и показатели эффективности
Отчисления на ремонт и ТО руб.
Отчисления на амортизацию руб.
Экономический эффект за год руб.
Экономический эффект за срок эксплуатации руб.
Фактический коэффициент капитальных вложений
Как показал расчет экономической эффективности применение подвески сиденья активного типа на тракторе МТЗ-82 при выполнении им транспортных операций является целесообразным. Годовой экономический эффект от внедрения подвески сиденья активного типа на один трактор составляет 247289 руб.; экономический эффект за срок эксплуатации - 711085 руб.; срок окупаемости – 044 года.

Операц. карта (Транспортные работы МТЗ-82+2ПТС-4).doc

4. ОПЕРАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ
ТРАНСПОРТНЫХ РАБОТ (АГРЕГАТ МТЗ-82 С АКТИВНОЙ ПОДВЕСКОЙ СИДЕНЬЯ+2ПТС-4)
1. Агротехнические требования на внесение и заделку
в почву органических удобрений
Работы по внесению органических удобрений должны начинаться в соответствии с установленными агротехникой сроками.
Время между разбрасыванием удобрений и полной заделкой их в почву должно быть минимальным т.к. эффективность навоза оставленного незаделанным в почву в течении 6 часов снижается на 30% а в течении 24 часов на 50% по сравнению со сразу запаханным навозом [9].
Доза внесения удобрений на 1 га удобряемой площади должна быть в пределах от 5 до 80 тга.
Среднее отклонение дозы внесения от заданной не должно превышать 20% по массе [9].
Неравномерность распределения удобрений по ширине разбрасывания не должна превышать 25% а по длине участка 10% [9].
Рабочая скорость движения агрегата 7-12 кмч [9].
Давление колес агрегата на почву не должно превышать 150 кПа.
Не допускаются потери в пути следования в процессе транспортирования удобрений к местам их складирования и внесения.
При внесении органических удобрений должно быть обеспечено перекрытие смежных проходов.
Необработанные поворотные полосы не допускаются.
Работа машинно-тракторных агрегатов должна быть непрерывной.
2. Комплектование агрегата
Комплектование агрегатов производиться из числа машин имеющихся в хозяйстве. Составы агрегатов и режимы их работы определяются расчетом или по справочным материалам. В типовой операционной технологии указываются наиболее выгодные для средних условий составы агрегатов. В рабочих технологических картах или в случае применения новых машин должны быть проведены соответствующие расчеты.
Эффективность использования сельскохозяйственной техники во многом зависит от правильного комплектования машинно-тракторных агрегатов.
При комплектовании решаются следующие задачи: выбор рабочих органов машин сцепок и тракторов которые в данных условиях обеспечивали бы высокое качество работы; определение состава и режима работы агрегата обеспечивающих наибольшую производительность и экономичность за счет наилучшего использования мощности двигателя; соединение машин сцепки и трактора в агрегате так чтобы получить от него высокие качественные и технико-экономические показатели.
Комплектование агрегата начинают с выбора рабочих органов сельскохозяйственных машин и тракторов.
Выбор сельскохозяйственных машин (орудий) прежде всего следует проводить с учетом качества выполняемой работы соответствующего агротехническим требованиям для заданных условий работы. При этом они должны быть удобны в обслуживании. Также необходимо стремиться к тому чтобы агрегат обладал достаточной проходимостью и был маневренным безопасным в работе и соответствовал экологическим требованиям.
В зависимости от места хранения навоза удаленности полей на которых будут вноситься удобрения а также технических данных машин для погрузки транспортировки и внесения обеспеченности хозяйств этими машинами применяют прямоточную (погрузка – транспортировка – внесение) и перевалочную (погрузка – транспортировка – выгрузка; погрузка – внесение) технологические схемы внесения удобрений.
При прямоточной схеме – удобрения от места наполнения к месту внесения доставляют одинаковыми машинами в едином потоке. Распределение следует непосредственно за транспортировкой поэтому для выполнения всего объема работ в нужные агротехнические сроки требуется значительное количество машин для транспортировки и внесения что не всегда может быть приемлемо с точки зрения рационального их использования.
При перевалочной схеме процесс подразделяется на 2 этапа: доставка и выгрузка удобрений в полевые хранилища (бурты) в менее напряженный период. Этот способ характеризуется прежде всего дополнительной перегрузкой удобрений сглаживанием периода напряженных сельскохозяйственных работ уменьшением объема удобрений при фермерских навозохранилищах и улучшением общего санитарного состояния фермы.
Навоз вносят по двум технологическим схемам: ферма – бурт – поле и двухфазной.
По двухфазной технологической схеме удобрения вывозят в поле транспортными средствами общего назначения раскладываются там в определенном порядке кучами и в период внесения распределяют по поверхности поля валкователями - разбрасывателями типа РУН-15Б.
Для разбрасывания навоза из куч принимаем машинно-тракторный агрегат в составе ДТ-75М + РУН-15Б. Транспортировка осуществляется тракторно-транспортным агрегатом в составе МТЗ-82 + 2ПТС-4 погрузка производится погрузчиком-экскаватором ПЭ-0.8Б навешиваемый на колесный трактор ЮМЗ-6Л.
Скоростной режим агрегата устанавливают с учетом загрузки двигателя производительности машины и качества выполняемой работы (агротехнически допустимой скорости). При необходимости выбирая рабочие передачи дополнительно учитывают ограничения на скорость например по сцеплению опрокидыванию и других важных факторов определяющих безопасные условия труда человека-оператора.
Определим скорость движения тракторно-транспортного агрегата по грунтовой дороге и по полю со стерней из условия оптимальной загрузки двигателя.
где – номинальная мощность двигателя кВт;
– коэффициент загрузки двигателя при номинальном режиме;
= 087 – КПД трансмиссии;
– КПД учитывающий потери на буксование.
где – коэффициент буксования.
– эксплуатационный вес трактора;
– коэффициент сопротивления перекатыванию;
на грунтовой дороге на стерне [8].
– тяговое сопротивление прицепа (2ПТС-4) кН.
где – полный вес прицепа с грузом кН.
где – вес пустого прицепа кН;
для грунтовой дороги:
для поля со стерней (с учетом уклона i):
Из тяговой характеристики трактора [9] для почвенного фона – стерня при номинальном режиме работы тракторного дизеля и находим коэффициент буксования .
КПД учитывающий потери на буксование для почвенного фона стерня
По формуле (4.1) находим скорость движения тракторно-транспортного агрегата в составе МТЗ-82+2ПТС-4:
при движении по грунтовой дороге:
при движении по полю:
При использовании на тракторе МТЗ-82 активной подвески сиденья тракторно-транспортный агрегат может двигаться на 8-ой передачи по грунтовой дороге со скоростью 18кмч при учете требований установленных санитарными нормами (см. главу 2 табл. 2.3). При движении по стерне рекомендуемая скорость движения тракторно-транспортного агрегата не должна превышать 9 кмч [9] что соответствует 4-ой передаче.
Таким образом с учетом требований по обеспечению нормальных условий труда человека-оператора для движения по грунтовой дороге принимаем VIII передачу а при движении по полю IV передачу.
3. Проектирование подготовки машин к работе
К работе допускаются отремонтированные и прошедшие очередное техническое обслуживание машины.
Операции по подготовке транспортных средств включают в себя: наращивание бортов герметизация бортов оборудование средствами пожаротушения установка колеи трактора замена шин установка давления в шинах установка буксирного и догружающего устройств.
С целью наиболее полного использования грузоподъемности транспортных средств производят наращивание бортов.
Высота наращивания борта
где – номинальная грузоподъемность прицепа т; .
– коэффициент использования грузоподъемности; [9].
– погрузочная высота по основным бортам м; .
– погрузочная высота по полу кузова м; .
– объем кузова м3; .
– удельная масса навоза тм3; [9].
– погрузочная высота машины загружающей кузов м;
Отсюда погрузочная высота по наращенному борту:
Для раскладки удобрений на поле в кучи используется самосвальный тракторный прицеп 2ПТС-4 модели 887К предназначенный для перевозки различных сельскохозяйственных грузов по всем видам дорого общей сети РФ и полевых условиях. До начала вывозки удобрений поле расчищают от остатков соломы силосной массы посторонних предметов. Для более качественного распределения куч по площади удобряемого поля его предварительно маркируют следующим образом. На расстоянии равном половине ширины распределения от края поля (по длине) провешивают линию для укладки первого ряда куч. Первую кучу укладывают на расстоянии 5 м от края поля. Последующие кучи укладывают так чтобы они образовывали с кучами предыдущих рядов поперечные ряды. Расстояние между кучами в рядах выбирают в зависимости от требуемой дозы внесения удобрений грузоподъемности транспортных агрегатов ширины захвата по формуле:
где – расстояние между кучами в ряду м;
– грузоподъемность т;
– ширина захвата разбрасывающего агрегата м; [9].
– норма внесения удобрений тга;
Общее количество куч определим:
где – количество куч в ряду;
где – длина поля м; ;
– расстояние между кучами м.
Количество рядов определим по формуле:
–ширина захвата разбрасывателя м;
Исходя из полученных результатов расчета определим количество куч на поле:
5. Работа тракторно-транспортного агрегата в поле
При нормировании механизированных работ учитываются следующие основные элементы баланса времени смены:
где – время чистой работы мин;
– время холостой работы агрегата мин;
– время технологического обслуживания мин;
– время технического обслуживания мин;
– время подготовительно-заключительных работ мин;
Принимаем за цикл один рейс транспортного агрегата. Тогда полное время цикла будет складываться из составляющих:
где – время движения агрегата с грузом мин;
– холостое движение агрегата (без груза) мин;
– время загрузки агрегата мин;
– время подготовления к разгрузке-загрузке.
Время движения агрегата с грузом:
где – расстояние от фермы до поля км; .
– путь пройденный агрегатом с грузом км; .
– скорость движения агрегата по грунтовой дороге с грузомкмч;
– скорость движения агрегата по полю с грузом кмч;
Время движения без груза определяется из выражения:
Время затрачиваемое на загрузку принимаем .
Время затрачиваемое на подготовку к загрузке .
Время затрачиваемое на разгрузку принимаем .
Время затрачиваемое на подготовку к разгрузке .
Время технического обслуживания принимаем [9].
Время отдыха в течение смены принимаем [9].
Время подготовительно-заключительных работ
где – время подготовки агрегата к работе мин; [9].
– время получения наряда мин; [9].
– время переезда от места стоянки к месту работы мин; [9].
Определим количество циклов за смену по формуле:
где – продолжительность смены мин;
Исходя из полученного количества циклов определим полное время чистой холостой работы и технологического обслуживания:
Определим баланс времени смены:
6. Технологическое обслуживание тракторно-транспортного агрегата
Технологическое обслуживание тракторно-транспортного агрегата заключается в загрузке его навозом. Для этой операции используется погрузчик-экскаватор ПЭ-0.8Б который представляет собой гидравлическую машину навешиваемую на тракторы ЮМЗ-6Л и ЮМЗ-6М. Его производительность равна 54 тч. Время загрузки прицепа 2ПТС-4 равно 55 мин.
7. Контроль качества работы
Контроль качества работы транспортного агрегата заключается в следующих операциях:
- контроль грузовместимости взвешивание прицепа с грузом или взвешивание ковша с грузом и подсчет числа ковшей погруженных в прицеп;
- контроль массы куч: визуальное определение 2-х куч полученных при первой выгрузке прицепа;
- контроль расстояния между соседними кучами: определение расстояния между кучами в ряду и расстояние между рядами.
К транспортным работам допускаются лица стаж работы которых составляет не менее двух лет.
Запрещается работать неисправным инструментом.
Техническое состояние агрегата должно соответствовать ТНД.
Перед началом движения необходимо убедиться в отсутствии в опасной зоне людей.
Категорически запрещается нахождение посторонних лиц в кабине.
Перевозка людей в кузове прицепа запрещена.
При загрузке-выгрузке технологических емкостей запрещается нахождение поблизости посторонних лиц.
При движении транспортного агрегата должны соблюдаться ПДД.
Не допускается чрезмерная разгрузка передних колес трактора при использовании догружающего устройства которая может привести к ухудшению управляемости агрегата.

Глава 3.doc

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ АКТИВНОЙ ПОДВЕСКИ СИДЕНЬЯ ТРАКТОРА МТЗ-82
В процессе патентного поиска была изучена патентная документация и описание изобретений к авторским свидетельствам.
На основе изученной информации был проведен краткий анализ существующих конструкций систем активного подрессоривания подвесок сиденья. Наиболее рациональные решения представлены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – аннотация технических решений (справка о патентном поиске)
Предмет поиска (объект) его составные части
Страна выдачи и номер документа
Сущность заявленного технического решения и цели его создания (по описанию изобретения или опубликованной заявке)
Виброзащитное устройство транспортного средства
Изобретение относиться к транспортной техники и может быть использовано для гашения колебаний подрессоренных масс наземных транспортных средств а в частности сидений водителей. Виброзащитное устройство подрессоренной массы транспортного средства содержит установленные между основанием и подрессоренной массой упругий элемент датчик преобразования относительной линейной скорости подрессоренной массы и основания и гидроамортизатор двустороннего действия с двумя рабочими камерами.
Продолжение таблицы 3.1
Устройство для управления системой активной виброзащиты сиденья транспортного средства
Изобретение относится к устройствам для повышения комфортабельности транспортных средств в частности к сиденьям снабженным системой активной виброзащиты. Цель изобретения - повышение надежности устройства путем повышения его чувствительности к внешним возмущающим воздействиям. Предлагаемое устройство снабжено датчиком относительного перемещения сиденья а в блок управления введены дифференцирующие звенья и вычитающий элемент с двумя входами один из которых соединен с датчиком абсолютного ускорения основания подвески сиденья.
Гидравлическое устройство активной виброзащиты объекта
Изобретение относится к виброзащитным устройствам в частности к устройствам активной виброзащиты объекта. Гидравлическое устройство активной виброзащиты объекта содержит гидравлический исполнительный механизм выполненный в виде гидроцилиндра соединенного штоком коромыслом и шатуном с виброизолируемым объектом. Механизм шарнирно соединен с рамой мобильной машины связанной упругим элементом и демпфером с виброизолируемым объектом. На этом объекте жестко закреплены усилитель и датчик ускорения.
Активная подвеска сиденья транспортного средства
Подвеска сиденья содержащая сиденье связанное с основанием при помощи двух расположенных по его бокам параллелограммных направляющих устройств гидравлический
гаситель колебаний и механизм управления гасителем колебаний выполненный в виде дросселирующего гидрораспределителя со следящим устройством снабженным грузом с рычагом связанным с уравновешивающим устройством а также напорную и сливную гидролинии отличающаяся тем что с целью расширения частотного диапазона виброзащиты нижние рычаги параллелограммных направляющих устройств связаны при помощи вала с гидравлическим гасителем колебаний.
Изобретение относится к транспортному и сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано для защиты от вибрации механизмов и человека-оператора самоходных машин. Цель - повышение эффективности виброзащиты и надежности виброзащитного устройства. Виброзащитное устройство содержит подрессоренную массу с установленным на ней датчиком вибрации направляющий механизм упругий элемент и гидроамортизатор.
Пневмогидравлическая подвеска сиденья транспортного средства
Пневмогидравлическая подвеска сиденья транспортного средства содержит гидроцилиндр с установленным в нем поршнем со штоком основание сиденья соединенное с гидроцилиндром который посредством штока связан с каркасом сиденья основной и дополнительный гидропневматические аккумуляторы
имеющие пневматические и гидравлические полости. Гидравлические полости аккумуляторов посредством магистралей связаны с полостями гидроцилиндра. Полости гидроцилиндра и их магистрали сообщены между собой посредством дросселей ресивера и золотникового устройства с регулятором чувствительности золотника и системой электронного управления включающей в себя датчик перемещения и датчик вибрации.
Сиденье транспортного средства с подвеской активного типа
Конструкция подвески отличается тем что амортизирующее устройство выполнено в виде раздельно размещенных между основанием и верхней парой планок цилиндрической пружины а также гидравлического демпфера и дополнительного активного упругого элемента в виде пневматического цилиндра двухстороннего действия с пневмосистемой снабженной системой электронного управления включающей в себя датчик перемещения и датчик вибрации.
Активная подвеска сиденья содержит гидравлический гаситель колебаний включающий в себя корпус гидроцилиндра и поршень шток которого связан посредством рычага с нижним валом параллелограммных механизмов механизм управления гасителем колебаний содержащий дросселирующий гидрораспределитель связанный с одной стороны с виброметром включающим в себя груз соединенный рычагом с коромыслом и уравновешивающее устройство.
Выводы по результатам поиска.
Из приведенных конструкций (табл. 3.1) наибольший интерес вызвали два технических решения представленные в авторском свидетельстве под №656888 и №1164096 [1]. Исходя из того что в них приведены описания активной системы подрессоривания обеспечивающей эффективное гашение колебаний в широком амплитудно-частотном диапазоне что является наиболее подходящим для тракторов сельскохозяйственного назначения – они и будут использоваться при разработке конструкции активной подвески сиденья оператора тракторно-транспортного агрегата.
2. Краткое описание конструкции и принципа действия подвески
сиденья активного типа
На рисунке 3.1 представлена конструкция активной подвески сиденья с шарнирно-рычажным параллелограммным механизмом [1].
Принцип работы данной конструкции заключается в следующем.
При вертикальных колебаниях основания 1 с частотой большей чем собственная частота виброметра состоящего из груза 8 с рычагом 9 коромысла 10 подвешенного на плоских пружинах 11 и уравновешенного пружинами груз 8 остается в покое относительно опорной поверхности (поверхности земли). При этом коромысло 10 поворачивается изменяя площадь проходного сечения сопла 14 и соответственно давление в торцовой полости 20 золотникового распределителя 21 смещая золотник.
Рабочая жидкость из напорной гидролинии 18 через золотниковый распределитель 21 по каналу 30 или 31 поступает в среднюю полость 29 корпуса гидроцилиндра 24 и перемещает поршень 25 который через шток 26 рычаг 27 и вал 28 поворачивает рычаг 3 параллелограммного механизма таким образом что платформа 4 с сидением 5 перемещается в направлении противоположном колебаниям основания 1 и через рычаг 2 поворачивает распределитель 16 до тех пор пока сопло 14 не займет относительно коромысла 10 первоначальное положение и золотник распределителя 21 отсечет среднюю полость 29 корпуса гидроцилиндра от напорной и сливной гидролиний.
– основание; 2 – верхний рычаг; 3 – нижний рычаг; 4 – платформа; 5 – сиденье; 6 – вал; 7 – кожух; 8 – груз; 9 – рычаг; 10 – коромысло; 11 – пружина; 12 – корпус; 13 18 –гидролинии; 14 – сопло; 15 – дроссель; 16 – корпус; 17 19 22 30 31 33 – каналы; 20 – напорная полость; 21 – распределитель; 23 – напорная полость гидроцилиндра; 24 – гидроцилиндр; 25 – поршень; 26 – шток; 27 – рычаг; 28 – вал; 29 – средняя полость гидроцилиндра; 32 – полость.
Рисунок 3.1 – Конструкция активной подвески сиденья трактора
Каналы 19 и 22 связывающие распределитель 16 первого каскада гидрораспределителя торцовую полость 20 золотникового распределителя 21 с торцовой полостью 23 корпуса гидроцилиндра 24 образуют обратную связь по скорости поршня 25.
Работа обратной связи происходит следующим образом.
При изменении скорости поршня 25 из-за изменения величины или направления нагрузки изменяется расход рабочей жидкости в канале 22 и давление в полости 20 что влечет за собой перемещение золотника распределителя 21 который смещается так чтобы восстановить скорость поршня 25 до исходной величины.
Таким образом благодаря обратной связи по скорости поршня 25 устанавливается однозначное соответствие между положением золотника распределителя 21 и скоростью поршня 25 что исключает влияние изменения величины или направления нагрузки на скорость поршня 25 и следовательно на качество виброизоляции.
Статическая нагрузка действующая через вал 28 рычаг 27 и шток 26 на поршень 25 уравновешивается жидкостью подводимой к полости 32 от линии нагнетания 18 через канал 33.
Эффект применения данного устройства достигается за счет значительного снижения уровня низкочастотных вертикальных колебаний что позволяет существенно увеличить скорость мобильных энергетических средств на базе колесных тракторов сохраняя при этом уровни вибрации в пределах существующих санитарных норм [].
3. Расчёт элементов конструкции подвески сиденья
Все конструкционные расчёты (расчёт вала расчет шпоночного соединения расчёт пружин распределителя и упругого элемента подвески расчёт оси соединения рычага с поршнем) были выполнены с помощью комплекса программ APM WinMachine.
Расчет вала на прочность выполним с помощью программы APM WinMachine.
Таблица 3.2. – Исходные данные
Расстояние от левого конца вала мм
Распределенные нагрузки
Удельная сила на левой границе Нмм
Удельная сила на правой границе Нмм
Рисунок 3.2. - Схема сил действующих на вал
Рисунок 3.3. - Напряжения возникающие в вале
Рисунок 3.4. - Коэффициент запаса по усталостной прочности
Коэффициент запаса по усталостной прочности составляет 13.
3.2. Расчет шпоночного соединения
Шпонка в соединении «вал - рычаг» работает на смятие и срез поэтому проверим условие прочности шпоночного соединения на смятие и срез. Проверочный расчёт шпоночного соединения выполним с помощью программы APM Win Machine.
WinJoint Результаты расчёта
Соединение: Призматической шпонкой
Диаметр вала d 16.0 [мм]
Передаваемый момент 160 [Нм]
Тип нагрузки Пульсационная
Тип соединения Неподвижное
Ширина шпонки 5.0 [мм]
Высота шпонки h 5.0 [мм]
Глубина паза на валу t1 2.0 [мм]
Глубина паза во втулке 2.3 [мм]
Длина шпонки l 10.0 [мм]
Допускаемое напряжение смятия 188.0 [МПа]
Напряжение смятия 1855.702 [МПа]
Допускаемое напряжение среза 94.0 [МПа]
Напряжение среза 74.872 [МПа]
3.3. Расчёт оси рычага на прочность
На ось рычага действует сила F=2540 Н.
Расчет оси рычага на прочность выполним с помощью программы APM WinMachine.
Рисунок 3.5. - Схема сил действующих на ось рычага
Рисунок 3.6. - Напряжения возникающие в оси рычага
Рисунок 3.7. - Коэффициент запаса по усталостной прочности
Коэффициент запаса по усталостной прочности составляет 115.
Таблица 3.3. – Результаты расчётов
3.4. Расчёт пружины распределителя
Расчет Проектировочный. Основные параметры:
Материал: Пружинная проволока 1 класса
Сила при рабочей нагрузке 900 [Н]
Сила при предварит деформации 10 [Н]
Класс пружины 1. [-]
Дополнительные параметры:
Средний диаметр пружины 16 [мм]
Индекс пружины Не задано [-]
Диаметр проволоки Не задано [мм]
Число рабочих витков Не задано [-]
Число опорных витков 1. [-]
Число обработанных витков 1. [-]
Коэффициент относит зазора Не задано [-]
Допуск напряжение сдвига Не задано [МПа]
Модуль упругости Не задано [МПа]
Коэффициент Пуассона Не задано [-]
Фактический индекс пружины 5.05 [-]
Средний диаметр пружины 12.1 [мм]
Наружный диаметр пружины 15.8 [мм]
Диаметр проволоки 2.8 [мм]
Число рабочих витков 8.75 [-]
Рабочий ход 9.64 [мм]
Длина пружины в свободном состоянии 35.93 [мм]
Длина пружины при предвар. нагрузке 35.57 [мм]
Длина пружины при рабочей нагрузке 32.52 [мм]
Длина пружины при макс нагрузке 24.25 [мм]
Длина развертки пружины 70.73 [мм]
Длина заготовки пружины 85.07 [мм]
Шаг в свобод состоянии 3.03 [мм]
Шаг в нагруженном состоянии 26.44 [мм]
Деформация при предварительной нагрузке 1.35 [мм]
Деформация при рабочей нагрузке 3.41 [мм]
Деформация при максимальной нагрузке 3.68 [мм]
Угол подъема винтовой линии 6.97 [град]
Потенциальная энергия 8.91 [Дж]
Допустимое напряжение сдвига 750.68 [МПа]
Критическая скорость 2.35 [мс]
3.5. Расчёт оси соединения рычага с поршнем
Рисунок 3.8. - Схема сил действующих на ось рычага
Рисунок 3.9. - Напряжения возникающие в оси рычага
Рисунок 3.10. - Коэффициент запаса по усталостной прочности
Коэффициент запаса по усталостной прочности составляет 23.
Таблица 3.4. – Результаты расчётов
3.6. Расчёт упругого элемента подвески (плоской пружины)
Материал: Сталь 60С2А- ГОСТ 14963-78
Сила при максимальной деформации 1200 [Н]
Длина пластины 250 [мм]
Толщина пластины 8 [мм]
Коэффициент запаса прочности 25 [-]
Предел текучести Не задано [МПа]
Предел выносливости Не задано [МПа]
Рабочий ход 4576 [мм]
Толщина пластины 4266 [мм]

Приложения.doc

Таблица A.1 – Исходные значения параметров для проведения расчета
(трактор-прототип МТЗ-82)
Наименование параметров
Условное обозначение
Эксплуатационная масса трактора
Масса сиденья трактора вместе с оператором
упругого элемента подвески сиденья трактора
Коэффициент демпфирования подвески сиденья
Продолжение приложения Б
Продолжение приложения В
Таблица Г.1 – Нормы спектральных показателей вибрационной нагрузки на
Среднегеометрические частоты октавных полос Гц
Нормативные значения виброускорений
оператора для длительности вибрационного воздействия 8 ч
X0 Y0 Z0 – направления действия вибрации по осям в соответствии с ортогональной системой координат
Примечание: данные таблицы являются нормами общей вибрации 1-ой категории в соответствии с СН 2.2.42.1.8.566-96.

аннотация.doc

В дипломном проекте обоснована целесообразность оснащение трактора МТЗ-82 установкой подвески сиденья активного типа обеспечивающей повышение плавности хода трактора при выполнении транспортных операций на повышенных скоростях движения.
Теоретически установлено что при использовании на тракторе МТЗ-82 подвески сиденья активного типа его скорость движения по грунтовой дороге в соответствии с требованиями установленными санитарными нормами может достигать 18 кмч в то время как при эксплуатации трактора с серийной подвеской его рабочая скорость не должна превышать 12 кмч.
Представлены расчеты по экономическому обоснованию использования на тракторе МТЗ-82 подвески сиденья активного типа показывающие что срок окупаемости капитальных вложений равен 044 года.

Глава 5 (МТЗ-82).doc

5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ АГРЕГАТА МТЗ-82+2ПТС-4
НА ТРАНСПОРТНЫХ РАБОТАХ
1. Лицо ответственное за обеспечение требований по охране труда и безопасность выполнения работ
Руководство и ответственность по организации по охране труда при транспортных работах возложена на бригадира. Он обязан:
- принимать участие в разработке и выполнении мероприятий по улучшению условий и безопасности труда безаварийному использованию транспорта и предотвращению пожаров на руководимых участках;
- приостанавливать производство работ в случаях угрозы жизни или здоровью людей;
- не допускать к управлению тракторами лиц не достигших 18-ти летнего возраста не имеющих соответствующих удостоверений и не прошедших аттестацию;
- своевременно и по установленным формам совместно с главными специалистами составлять заявки на средства индивидуальной защиты;
- выделить обозначить и оборудовать специальные места для кратковременного отдыха работающих в поле;
- обеспечивать выполнение стандартов правил норм инструкций
и указаний по вопросам охраны труда предписаний руководителей и
главных специалистов по охране труда;
- запрещать содержание транспортных средств вне специально отведенных мест;
- проводить инструктаж на рабочем месте со всеми без исключения вновь принятыми или переведенными на другую работу лицами оформлять допуск к самостоятельной работе вести инструктаж на рабочем месте;
- обеспечить санитарно-бытовое обслуживание работающих в соответствии с действующими нормами и правилами;
- следить за техническим состоянием используемых агрегатов наличии на них защитных ограждений блокировочных устройств также следить за прохождением предрейсовых и послерейсовых медицинских осмотров;
организовывать первую помощь пострадавшим и доставку их в лечебные учреждения;
сообщать вышестоящему руководству о пострадавших и несчастных случаях принимать участие в расследовании обстоятельств и причин несчастных случаев на производстве и разработке мероприятий по их предупреждению.
2. Характеристика вредных производственных факторов и меры по их устранению
К опасным и вредным производственным факторам при выполнении транспортных работ на агрегате ЛТЗ-60А + 2ПТС-4 относятся:
-движущиеся машины и механизмы;
-повышенный уровень шума;
-повышенный уровень вибрации;
-повышенная запыленность и загазованность рабочей зоны.
Длительное вдыхание воздуха с повышенным содержанием технологической пыли вызывает хронические заболевания дыхательных путей. К мероприятиям по очистке воздуха рабочей зоны от вредных веществ является применение герметичных кабин с принудительной подачей чистого воздуха и регулированием его температурных влажностных параметров.
Длительное и общее воздействие вибрации на организм человека в сочетании с переохлаждением приводит к виброболезни. Вибрация возникает вследствие передвижения агрегата по неровной поверхности. Для защиты от вибрации операторов мобильных энергетических средств кабины оборудуют специальными виброгасящими устройствами где основное внимание уделяется подвескам сиденья оператора [14].
В условиях постоянного шума наблюдается повышенная утомленность замедленная скорость психических реакций ухудшение памяти шум нарушает концентрацию внимания ухудшает восприятие звуковых и световых сигналов опасности.
Водителей тракторов комбайнов и других сельскохозяйственных машин защищают от шума не только путем установки эффективных глушителей на выхлопные трубы и применением шумопоглощающих материалов но и тщательной звукоизоляцией кабин.
На современном этапе нельзя полностью избавиться от вышеперечисленных опасных и вредных факторов но свести их к минимуму уменьшить вероятность хронических профессиональных заболеваний – важнейшая задача [14].
3. Организация санитарно-бытового обслуживания
При выполнении полевых работ на поле должен быть организован полевой стан.
На полевых станах должен быть организован временный пункт питания. Они должны обеспечиваться доброкачественной питьевой водой.
Так же центральная ремонтная мастерская должна обеспечиваться средствами и инструкциями по оказанию первой медицинской помощи.
Все работники должны быть обеспечены спецодеждой спецобувью средствами индивидуальной защиты. Необходимое количество средств индивидуальной защиты на транспортных работах сведены в таблицу 5.1.
Таблица 5.1 – Потребное количество СИЗ на транспортных работах
Количество работающих
Потребное количество
Костюм хлопчатобумажный из пыленепроницаемой ткани
Рукавицы комбинированные
На наружных работах на тракторе зимой
Куртка на утепляющей прокладке
Брюки на утепляющей прокладке
4. Возможные опасные ситуации при эксплуатации и
обслуживании тракторно-транспортного агрегата МТЗ-82+2ПТС-4. Технические и организационные мероприятия по их устранению
При выполнении транспортных работ аварии и несчастные случаи происходят большей частью из-за несоответствия требованиям безопасности движения дорожных сооружений и самого транспортного агрегата а также из-за управления транспортным средством в состоянии алкогольного опьянения и в результате перевозки людей в прицепах не оборудованных для этого.
Перегрузка прицепа ухудшает управляемость транспортным агрегатом и может стать причиной аварийной поломки узла или детали влияющей на безопасность движения.
Положение центра тяжести оказывает существенное влияние на устойчивость транспортного средства. Груз в кузове должен быть распределен равномерно симметрично иначе на повороте или при резком торможении может произойти занос или опрокидывание агрегата.
На режим и безопасность работ транспортных средств существенно влияет изменение погодно-метеорологических условий.
Перед выездом в рейс трактор укомплектовывают инструментом и приспособлением для безопасного выполнения работ проверяют надежность соединения прицепа с трактором действие тормозной системы трактора и прицепа. При выполнении транспортных работ необходимо заблокировать педали тормоза. Тормозная система должна обеспечивать надежное торможение агрегата на ходу во время стоянки а также самовключаться при отрыве прицепа от трактора.
При эксплуатации прицепа:
- не допускайте движение при пониженном давлении воздуха в камерах шин;
- перед опрокидыванием освободите платформу от запорных пальцев со стороны противоположной свалу;
- при поддомкрачивании под колеса положите надежные упоры из подручного материала а под ось установите надежные опоры
- в пути проверяйте нагрев ступиц и тормозных барабанов. Температура должна быть не более 60° С (рука выдерживает длительное прикосновение). В противном случае произведите регулировку подшипников и тормозов в соответствии с руководством по эксплуатации прицепа.
Во время выполнения транспортных работ необходимо соблюдать правила дорожного движения.
5. Организация пожарной безопасности при эксплуатации
тракторно-транспортного агрегата МТЗ-82+2ПТС-4
Во избежание возгорания агрегата необходимо систематически проверять плотности соединения коллектора с головкой двигателя и выхлопной трубы с коллектором а также исправность искрогасителя на выхлопной трубе.
Не допускать течи топлива и масла.
Электропроводка агрегата должна быть надежно закреплена и изолирована.
Не допускать перегрева двигателя.
Нельзя заправлять топливный бак трактора при работающем двигателе.
При заправке топливом или маслом не допускать их проливания.
При заправке топлива или замере его уровня категорически запрещается пользоваться открытым огнем (спичками свечками факелами и т.д.).
Для отвинчивания пробок бака следует применять только специальный ключ или руками без применения металлических предметов.
В тракторе всегда должен быть огнетушитель ОВП-5 (ОУ-5) и лопата.
Запрещается эксплуатация трактора в пожароопасных местах при
снятом щитке коллектора и других защитных устройствах с нагретых частей двигателя.
При длительной стоянке должна быть выключена масса.
При промывке деталей керосинам или бензином нужно применять
меры исключающие воспламенение паров промывочной жидкости;
Нужно предотвращать возможность искрообразования и утечек тока
в проводах и клеммах электрооборудования особенно в местах где
возможно попадание масла или топлива нельзя находиться возле
трактора во время грозы.
Для тушения пожара следует применять огнетушители песок брезент и т.п.
6. Расчет динамического коридора
Ширина динамического коридора:
где и – наружный и внутренний габаритные радиусы поворота агрегата м;
– расстояние от заднего моста до носа трактора. м;
– ширина агрегата м.
где – база трактора м;
Определим скорость опрокидывания транспортного агрегата при движении на повороте.
где – поперечная база агрегата м;
– минимальный радиус поворота м;
– ускорение свободного падения;
– высота центра тяжести;
7. Расчет тормозного пути трактора МТЗ-82 с прицепом 2ПТС-4
Степень опасности травмирования людей при эксплуатации транспортных средств во многом зависит от эффективности тормозных устройств. Полное время t аварийной остановки движущихся машины или агрегата можно разложить на отдельные элементы [пол20]:
где t1 - время реакции водителя (с момента обнаружения препятствия до начала воздействия на рычаг) находится в пределах 02 15 с;
t2- время срабатывания тормозов зависит от конструкции привода: для тормозов с гидравлическим приводом 02 с с механическим 03 с с пневматическим 06 07 с для автопоезда с гидроприводом - 2 с.
t3 - время от начала торможения до полной остановки – 02 05 с.
t=l+2+0.5=3.5 с (5.5)
Эффективность торможения мобильных машин оценивают по значению остановочного пути lо который пройдет машина с момента обнаружения препятствия до момента ее остановки м [20].
где V0 - начальная скорость при торможении;
кэ - коэффициент эксплутационных условий торможения 14 15;
f - коэффициент сцепления шин с почвой 002
Такое расстояние пройдет трактор МТЗ-82 с прицепом при скорости 40кмч.
В случае когда трактор буксирует прицеп не имеющий тормозов на колесах остановочный путь увеличивается до значения Lоп м:
где Ga – масса трактора кг
Gn – масса прицепа кг.

Глава2.doc

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАКТОРА МТЗ-82 НА ТРАНСПОРТНЫХ ОПЕРАЦИЯХ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ ПОДВЕСКИ СИДЕНЬЯ АКТИВНОГО ТИПА
1. Обоснование расчетной схемы динамической системы
«Дорога - трактор - сиденье»
В процессе движения трактор как динамическая система воспринимает внешнее воздействие неровностей опорной поверхности под колесами движителя которое возрастает при увеличении скорости движения. Данное воздействие в виде вибрации передается на узлы и механизмы динамической системы трактора а также и на самого оператора через подвеску сиденья трактора. В случае неудачно подобранных параметров рабочих элементов подвески или неэффективной работа системы подрессоривания сиденья этот фактор может повлечь за собой неблагоприятные последствия для человека-оператора. Таким образом при рассмотрении возможных путей повышения эффективности тракторно-транспортного агрегата (ТТА) за счет увеличения скорости движения основополагающим для обеспечения данного условия является обеспечение нормальных условий труда оператора установленных санитарными нормами [14].
Для определения допустимых уровней транспортной вибрации на сиденье оператора необходимо иметь математическую модель данной динамической системы а также характер изменения и уровень входного сигнала.
Математическая модель колебательной системы «Дорога - трактор - сиденье» может быть получена на основе ее динамической модели (расчетной схемы) [18].
Динамическая модель представляет собой структурированное графическое изображение и взаимосвязь элементов колебательной системы трактора в которую входят: инерционные элементы – подрессоренные и неподрессоренные массы трактора; упругие элементы – элементы способные накапливать потенциальную энергию; диссипативные элементы – элементы рассеивающие энергию колебаний динамической системы трактора.
Разработка динамической модели является сложной задачей. Рассматривать все возможные движения системы одновременно в большинстве случаев нецелесообразно из-за громоздкости получаемой системы уравнений. Для решения определенного вида задачи принято делать те или иные допущения. Таким образом при построении динамической модели во внимание принимались лишь те физические свойства объекта и воздействия внешней среды которые могут оказать существенное влияние на протекание моделируемого колебательного процесса. Такой подход позволит избежать необоснованной избыточности в его математическом описании при этом обеспечить адекватность данной модели.
Построение динамической модели основано на методе сосредоточенных масс. Сосредоточенные массы обладают инерционными свойствами и способностью накапливать кинетическую энергию. Их называют инерционными элементами. Состояние сосредоточенных масс характеризуется фазовыми координатами типа потока. Обычно это геометрические координаты позволяющие определять положение этих масс.
На рисунке 2.1 представлена динамическая модель (расчетная схема) колебательной системы «Дорога - трактор - сиденье».
Рисунок 2.1 – Расчетная схема
Динамическая модель (рис 2.1) представляет собой полностью симметричную подрессоренную систему с помощью которой можно определить вертикальные колебания этой системы:
где Мс – подрессоренная суммарная масса сиденья и оператора;
m – неподрессоренная масса заднего моста трактора;
с – жесткость упругого элемента подвески сиденья оператора;
сш – суммарная жесткость шин заднего моста трактора МТЗ-82;
k – коэффициент демпфирования подвески сиденья оператора;
zc – перемещение сиденья оператора в вертикальном направлении;
z – перемещение заднего моста трактора в вертикальном направлении;
q – неровности поверхности дороги по задними колесами трактора.
Здесь не учитываются только потери на внутренне трение в шинах которыми можно пренебречь и запаздывание воздействия на задние колеса по отношению к передним.
Для получения математической модели колебательной системы трактора (рис. 2.1) часто используют уравнения Лагранжа 2-го рода которые представляют собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений 2-го порядка [18]:
В систему (2.1) входит п дифференциальных уравнений где п – число степеней свободы системы.
Система дифференциальных уравнений колебаний динамической системы «Дорога - трактор - сиденье» (рис. 2.1) полученных на основе уравнений Лагранжа 2-го рода имеет вид [17]:
Из системы уравнений (2.2) видно что вертикальные колебания подрессоренной и неподрессоренной масс связаны т.е. колебания неподрессоренной массы будут сопровождаться колебаниями подрессоренной массы и наоборот.
2. Расчет амплитудно-частотной характеристики подвески сиденья трактора МТЗ-82
Для определения наиболее рационального выбора параметров подвески сиденья трактора необходимо использовать амплитудно-частотные характеристики динамической системы подрессоривания. Амплитудно-частотная характеристика системы или элемента представляет собой зависимость отношения амплитуд установившихся колебаний выходной и входной величин от частоты.
Амплитудно-частотные характеристики динамической системы можно получить из ее передаточных функций которые в свою очередь могут быть получены путем преобразования системы дифференциальных уравнений (2.2) по Лапласу [17]:
где и – лапласовы изображения координат zc z и q соответственно; s = +
– вещественное число; – мнимая единица; – частота с-1.
Из последней системы уравнений можно определить передаточные функции от дороги к вертикальному перемещению подрессоренной массе от дороги к вертикальному перемещению неподрессоренной массе и от вертикального перемещения неподрессоренной массы к вертикальному перемещению подрессоренной массе которые равны соответственно [17]:
Для получения амплитудно-частотных характеристик динамической системы достаточно перейти от преобразования Лапласа к преобразованию Фурье т.е. приравнять s = i и сделать соответствующие замены в уравнениях (2.4) [17]:
Для проведения расчета амплитудно-частотных характеристик необходимо иметь значения параметров заданной динамической системы. На основании того что прототипом является трактор МТЗ-82 примем следующие значения параметров (Приложение А таблица А1): с = 8045 Нм; сш = 61000 Нм; k = 1500 Нс м Мс = 85 кг.
трактора МТЗ-82 имеющего колесную формулу 4х4 тягового класса 14 кН распределяется по осям следующим образом: 40% массы приходиться на переднею ось и 60 % на заднею [10]. Таким образом если учесть что эксплуатационная масса трактора МТЗ-82 составляет mэ=3900 кг [8] то на его заднею ось будет приходиться масса m=2340. С учетом заданной технологической операции (транспортные работы) на заднею ось трактора будет распределяется часть массы полностью груженого прицепа (2ПТС-4) доля которой приблизительно составляет 45 кг [21]. На основании приведенных данных задняя ось трактора будет испытывать нагрузку массой m=2385 кг.
На рисунке 2.2 представлен график амплитудно-частотной характеристики подвески сиденья при разной жесткости упругого элемента (расчеты проводились в математическом пакете MathCAD на ЭВМ алгоритм расчета представлен в приложении В).
Из представленной зависимости (рис. 2.2) видно что с понижением жесткости упругого элемента подвески сиденья уменьшается амплитуда перемещений в области низкочастотного резонанса причем его область смещается влево. В области высокочастотного резонанса величина ускорений почти не уменьшается но сужается область высокочастотных колебаний. Таким образом при снижении жесткости упругого элемента улучшается плавность хода т.е. снижается воздействие вибрации на оператора ТТА. Однако чрезмерное снижение жесткости упругого элемента может привести к пробиванию подвески что также свидетельствует о том что для достижения благоприятных условий работы оператора ТТА необходимо применять в подвесках сидений активные упругие элементы позволяющие увеличивать жесткость подвески на крайних участках упругой характеристики при пониженной жесткости на среднем участке характеристики [19].
Одним из важнейших показателей определяющих динамическое состояние системы является ускорение подрессоренной массы (сиденья) . Нормирование допустимых уровней вибрации проводиться по среднеквадратическому значению ускорений в заданном диапазоне (в октавном или 13 октавном). Для определения среднеквадратических значений ускорений на сиденье оператора необходимо иметь энергетические спектры данного параметра.
3. Спектральный анализ системы «Дорога-трактор-сиденье»
Воздействие на движущийся ТТА носит случайный характер поэтому расчет подрессоренной системы необходимо базировать на статистической динамике. На основе статистической теории подрессоривания можно определить максимальные значения ускорений в любой точке данной системы.
Первый принцип статистической теории подрессоривания заключается в том что исходным материалом для расчета системы подрессоривания служит микропрофиль реальной дороги который является одной конкретной реализацией случайной функции. Движение машины по микропрофилю дороги рассматривают как стационарный случайный процесс т. е. не зависящий от начала отсчета времени. Второй принцип этой теории состоит в том что случайную функцию воздействия при помощи интеграла Фурье представляют в виде комплексного непрерывного спектра. Однако при расчетах удобно пользоваться не спектром случайной функции а спектром корреляционной функции стационарного случайного процесса который является энергетическим спектром пропорциональным квадратам амплитуд. Для стационарных случайных процессов такими характеристиками являются корреляционная функция и спектральная плотность (энергетический спектр) [15].
3.1. Определение энергетического спектра воздействия неровностей грунтовой дороги на колесный движитель трактора МТЗ-82
При проведении расчетов осуществляемых на базе математических моделей требуется знать характер внешних возмущений и в соответствии с выбранным математическим методом расчета уметь воспроизводить их.
Основными источниками низкочастотных колебаний трактора являются неровности пути. Как показывают некоторые исследования [12] они носят вероятностный случайный характер. Это происходит потому что свойства почвы от участка к участку не постоянны скорость обработки и характер воздействия рабочих агрегатов с грунтом также колеблются в некоторых пределах. Поэтому для описания характеристик внешних воздействий на ТТА в последнее время широко применяют вероятностные методы [15] на основании которых могут быть получены функции распределения неровностей дороги или нормированные корреляционные функции.
Используя преобразования Фурье для корреляционной функции можно получить уравнение для определения энергетического спектра (спектральной плотности) воздействия неровностей поверхности под колесным движителем. Имея некоторые статистические данные (табл.2.1) [12] полученные многими исследователями вероятностного распределения неровностей различных поверхностей можно рассчитать спектральную плотность воздействия неровностей грунтовой дороги с колесным движителем трактора МТЗ-82 [15]:
где – коэффициенты корреляционной связи (при V=1мс) м-1;
и – безразмерные коэффициенты где
– время корреляционной связи с; Rq(0) – дисперсия м2.
Таблица 2.1 – Статистические данные микропрофиля грунтовой дороги
Коэффициенты корреляционной связи с увеличением скорости движения возрастают. Значения коэффициентов для разных скоростей движения можно определить по их значениям при скорости движения V=1мс пользуясь следующими соотношениями:
где – значения коэффициентов при скорости движения(V=1мс);
V – текущее значение скорости при котором определяют .
Расчет спектральной плотности воздействия неровностей грунтовой дороги удобно проводить на ЭВМ с помощью математического пакета MathCAD (приложение В). На рисунке 2.3 по формуле (2.6) построен график энергетического спектра воздействия неровностей грунтовой дороги при движении трактора МТЗ-82 на 4 6 и 8-ой передачах со скоростью (V) 9 12 и 18кмч.
– V = 14 кмч; 2 – V = 20 кмч; 3 – V = 30 кмч.
Рисунок 2.3 – Энергетический спектр грунтовой дороги
Анализируя графики энергетических спектров грунтовой дороги (рис.2.3) можно сделать вывод о том что их функция с увеличением частоты убывает и при увеличении скорости ее максимальные значения смещаются в зону более высоких частот а также что при частотах выше 16 с-1 функция спектральной плотности имеет небольшие значения. Все это является результатам того что неровности поверхности грунтовой дороги не в состоянии возбуждать высокочастотные колебания динамической системы трактора МТЗ-82.
3.2. Определение рациональных параметров активной подвески сиденья
Для полного решения проблемы подрессоривания необходимо осуществлять регулирование по двум или даже трем параметрам в зависимости от условий дороги скорости движения и колебательного процесса в самой машине. При современном развитии теории автоматического регулирования эта задача вполне разрешима.
Интенсивность колебательного процесса зависит от воздействия и свойств динамической системы. Поэтому для оценки подрессоренной системы необходимы две характеристики: воздействия аграфона и динамической системы. Для оценки динамической системы в качестве операторов будем принимать передаточные функции динамической системы так как по ним удобно определять любой параметр на выходе системы. Достаточно энергетический спектр умножить на квадрат модуля частотной характеристики любого параметра (перемещения скорости ускорения) чтобы на выходе получить энергетический спектр этого параметра (перемещения скорости или ускорения) (рис. 2.4) [15].
Таким образом чтобы определить спектральную плотность перемещений на сиденье оператора необходимо энергетический спектр воздействия нервностей грунтовой дороги умножить на квадрат модуля амплитудно-частотной характеристики динамической системы трактора [15]:
Для определения спектральной плотности ускорений на сиденье оператора достаточно спектральную плотность перемещений умножить на частоту в четвертой степени 4 [15]:
Уравнение (2.9) может быть использовано для нахождения рациональных параметров активной подвески сиденья по критерию: минимум ускорений и минимум спектральной плотности энергетического воздействия на оператора ТТА. Из литературы известно что минимум ускорений колебаний наблюдается при минимальной дисперсии [15]:
Изменением параметров активной подвески сиденья (жесткости и коэффициента демпфирования) можно добиться минимума дисперсии ускорений. Решение было проведено численным методом в математическом пакете MathCAD (алгоритм проведения расчета представлен в приложении Б). При проведении данного расчета на ЭВМ по отысканию рациональных сочетаний варьируемых параметров активной подвески сиденья с целью минимизации уровня колебаний были заданы максимальные и минимальные значения жесткости и коэффициента демпфирования. В таблице 2.2. представлены исходные значения параметров использованных при проведении расчета и полученные в результате этого расчета значения дисперсии ускорений на сиденье оператора.
Таблица 2.2 – Данные промежуточных и рациональных значений параметров активной подвески сиденья полученные в результате расчета
Жесткость упругого элемента
Коэффициент демпфирования
Дисперсия ускорений на сиденье
*Рациональные значения параметров активной подвески сиденья.
На основании полученных данных была построена интерполяционная кривая рациональных значений коэффициента демпфирования k для разной жесткости с подвески сиденья (рис. 2.5).
График представленный на рисунке 2.5 может быть использован при определении диапазона регулирования коэффициента демпфирования активной подвески сиденья трактора МТЗ-82 с нелинейной упругой характеристикой.
4 Сравнительный расчет по определению эффективности использования трактора МТЗ-82 с серийной и активной подвесками сиденья на транспортных операциях
В результате моделирования колебательного процесса динамической системы «Дорога – трактор – сиденье» на базе трактора МТЗ-82 при выполнении им транспортных операций на грунтовой дороге были получены передаточные функции и энергетический спектр воздействия неровностей под колесами движителя. С помощью уравнения (2.9) можно определить спектральные плотности ускорений на сиденье оператора а уже по ним используя уравнение дисперсии (2.10) определить среднеквадратические значения (СКЗ) вертикальных ускорений на сиденье в октавных полосах частот.
В сравнении со значениями установленными санитарными нормами [14] полученные данные позволяют проанализировать эффективность использования трактора МТЗ-82 на транспортных операциях при разных скоростях движения. Нормативные значения уровней вибрации представлены в таблице Г.1 приложения Г.
Рекомендуемая скорость движения ТТА по грунтовой дороге в соответствии со справочными данными составляет 9 – 18 кмч [4]. Поэтому определение СКЗ вертикальных ускорений на сиденье оператора будет производиться при следующих скоростях движения: 9 12 и 18 кмч что соответствует 4 6 и 8-ой передачам трактора МТЗ-82.
Исходные данные для расчета трактора МТЗ-82 с серийной подвеской сиденья выбраны по прототипу (приложение А таблица А.1) а для расчета трактора МТЗ-82 с активной подвеской сиденья исходными данными являются рациональные параметры подвески сиденья полученные в результате расчета (раздел 2.3.2). Проведение расчета было выполнено в программной среде MathCAD при моделировании движения трактора МТЗ-82 по грунтовой дороге со скоростью 9 12 и 18 кмч (алгоритм расчета представлен в приложении В). В таблице 2.3 представлены значения вертикальных среднеквадратических ускорений на сиденьях (серийном и активном) трактора МТЗ-82 полученные в результате расчета.
По данным расчета (таблица 2.3) видно что максимальные значения среднеквадратических ускорений в вертикальном направлении на сиденьях (с серийной и активной подвеской) находятся во второй октаве со среднегеометрической частотой 2 Гц что наблюдается при движении трактора МТЗ-82 на всех выбранных скоростях (9 12 и 18 кмч) по грунтовой дороге. Такое значительное увеличение СКЗ ускорений во второй октавной полосе частот связано с резонирующим фактором который возникает вследствие совпадения частоты возмущающего воздействия микропрофиля грунтовой дороги и частоты собственных колебаний подвески сиденья.
Таблица 2.3. – Уровни вертикальных СКЗ ускорений на сиденье оператора в октавных диапазонах частот при движении трактора МТЗ-82 по грунтовой дороге со скоростью 9 12 и 18 кмч.
оператора ТТА на базе трактора МТЗ-82:
Вертикальные СКЗ ускорений а мс-2
Центральная частота октавного диапазона f Гц
при скорости движения V = 9 кмч
с серийной подвеской
с активной подвеской
по СН 2.2.42.1.8.566-96
при скорости движения V = 12 кмч
при скорости движения V = 18 кмч
На рисунках 2.6 2.7 и 2.8 показаны графики СКЗ вертикальных ускорений на сиденьях трактора МТЗ-82 и нормативные значения уровней общей вибрации 1-ой категории в вертикальном направлении [14].
Графики вертикальных СКЗ ускорений на сиденье трактора МТЗ-82
при движении по грунтовой дороге со скоростью V = 9 кмч
– нормативные уровни СКЗ ускорений по СН 2.2.42.1.8.566-96
– уровни СКЗ ускорений на сиденье с серийной подвеской
– уровни СКЗ ускорений на сиденье с активной подвеской
Рисунок 2.6 – Расчетные СКЗ ускорений в октавных полосах частот
при движении по грунтовой дороге со скоростью V = 12 кмч
Рисунок 2.7 – Расчетные СКЗ ускорений в октавных полосах частот
при движении по грунтовой дороге со скоростью V = 18 кмч
Рисунок 2.8 – Расчетные СКЗ ускорений в октавных полосах частот
Из представленных графиков СКЗ ускорений видно что основная энергия колебаний сосредоточена во второй октаве со среднегеометрической частотой f = 2 Гц и при повышении скорости движения ТТА от 9 до 12 кмч значения среднеквадратических ускорений увеличиваются во всем частотном диапазоне причем на сиденье с активной подвеской эти значения не превышают пределов установленных санитарными нормами [14].
В результате моделирования колебательного процесса движения трактора МТЗ-82 были получены передаточные функции и амплитудно-частотные характеристики динамической системы «Дорога - трактор - сиденье».
По полученному графику амплитудно-частотной характеристики подвески сиденья было установлено что с понижением жесткости подвески сиденья уровни колебаний в относительных значениях уменьшаются причем резонансная зона смещается в низкочастотную область.
Статистическое моделирование воздействия неровностей грунтовой дороги с колесным движителем трактора МТЗ-82 показало что данный тип дороги не в состоянии возбуждать большие колебания высокой частоты.
В результате проведенных расчетов были определены рациональные значения параметров активной системы подрессоривания сиденья трактора МТЗ-82.
На основании полученных зависимостей СКЗ ускорений на сиденьях оператора при движении ТТА по грунтовой дороге со скоростью 9 12 и 18 кмч можно сделать вывод о том что при использовании на тракторе МТЗ-82 подвески сиденья активного типа его скорость движения в соответствии с требованиями установленными санитарными нормами может достигать 18 кмч в то время как при эксплуатации трактора с серийной подвеской его рабочая скорость не должна превышать 12 кмч.

ВВЕДЕНИе.doc

За период своего развития тракторы из ненадежных громоздких неповоротливых машин расходующих большую часть своей мощности на самопередвижение превратились в мобильные энергетические средства для выполнения многих производственных операций. В настоящее время тракторная техника является основой механизации в сельском и лесном хозяйстве выполняющая значительную часть транспортных операций.
Основными направлениями совершенствования и развития тракторной техники являются: повышение производительности и экономической эффективности; увеличение надежности и энергонасыщенности; снижение расхода топлива; улучшение условий труда и защита окружающей среды; применение средств автоматики автоматического регулирования и управления.
Обеспечение нормальных условий труда на тракторе или самоходной машине требует дополнительных капиталовложений при проектировании создании серийном производстве и эксплуатации машин. Однако при расчете технико-экономической эффективности эффект получаемый от нового технического средства зачастую оправдывает финансовые издержки усовершенствование того или иного устройства обеспечивающего улучшение условий труда оператора так как отсутствие надлежащих условий труда оператора так же как и снижение производительности в значительной степени сказываются на технико-экономических показателях которые имеют важное значение при организации сельскохозяйственного производства. Создание нормальных условий труда позволяет увеличить длительность рабочей смены при неизменных затратах энергии оператора а следовательно и неизменной оплате труда. При этом возрастает удельная выработка агрегата.
Отечественные и большинство зарубежных производителей тракторов сельскохозяйственного назначения стремятся использовать различного вида активные системы подрессоривания которые позволяют обеспечить повышение плавности хода и улучшение условий труда оператора при этом основное внимание уделяется конструкции подвески сиденья. Такой подход основан на том что пассивные системы подрессоривания в силу своей характеристики в большинстве случаев не в состоянии обеспечить нормальные условия труда оператора.
По сравнению с пассивными системами подвески сиденья активного типа наиболее эффективно снижают уровни вибрации в широком амплитудно-частотном диапазоне что очень важно при работе на повышенных скоростях движения особенно при выполнении транспортных операций.
Во многих фермерских хозяйствах и агрофирмах России на выполнении самых разнообразных работ широко используется универсально-пропашной трактор МТЗ-82. Однако данный трактор оборудован подвеской сиденья пассивного типа что не позволяет на нем выполнять транспортные операции на повышенных скоростях (20 30 кмч) при движении по различным типам дорог и агрофонам.
Целью дипломного проекта является обоснование повышения эффективности использования трактора МТЗ-82 на транспортных операциях за счет применения подвески сиденья оператора активного типа.