Розробка і дослідження систем гідроприводу активних робочих органів сільськогосподарських машин

Вираз (2.73) с учетом (2.77) прийме вигляд:

, (2.78)

де .

В цьому випадку час протікання процесу опускання приймає вигляд:

, (2.79)

де .

2.5 Динаміка обємного гідропривода з декількома споживачами енергії

Як було показано в п. 2.3, в одноконтурному гідроприводі відхилення в швидкості руху робочого органу або параметра керування відпрацьовується гідронасосом або зміною рушійної сили . Більш складні процеси відбуваються в багатоконтурних гідроприводах (таблиця. 3.1). Зміна енергії або швидкості руху рідини в цьому випадку є функцією:

, (2.80)

де - керуючий вплив для споживачів; - вплив на гідросистему, викликаний взаємним керуючом впливом; - швидкості зміни рухомих сил викликані зовнішнім впливом на споживачів; - швидкості зміни рухомих сил, викликані взаємним зовнішнім впливом.

В найбільш широко розповсюдженому многоконтурному гідроприводі з дросельним керуванням для зміни швидкості руху рідини в системі може бути представлено як:

(2.81)

де - зміна швидкості, викликана керуючим впливом; - зміна швидкості, викликана взаємним керуючим впливом в системі; - зміна швидкості, викликана зміною рухомих сил; - зміна швидкості, викликана взаємним впливом рухомих сил в системі.

Для малих відхилень величини і , тобто і вираз (2.81) можна представити так:

(2.82)

де , - коефіцієнти чуттєвості системи до зміни керуючого впливу і навантаження ; , - коефіцієнт чуттєвості системи до процесів взаємного впливу споживачів до зміни ккеруючого впливу і навантаження.

В цьому випадку в відповідності з рівнянням (2.1) можна отримати систему рівнянь:

(2.83)

де - жорсткість гідросистеми насос-гідроциліндр; - число споживачів; - жорсткість системи, що передає вплив від взаємного впливу споживачів.

Аналогічно отримуємо систему:

(2.84)

де - жорсткість гідросистеми насос-гідромотор;

Система (2.84) і відомі рівняння обертових коливань робочих органів (виконавчих ланок) дозволяє отримати систему диференційних рвнянь обертових коливань [35-38]:

(2.85)

В операторній формі записи нульових початкових умов рівняння (2.85) можна представити наступним чином:

, (2.86)

де , , - матриці поліномів при зображенні змінних по Лапласу; , , - зображення по Лапласу кутової швидкості параметра керування і моменту опору.

Систему (2.85) можна використати при дослідженні коливань в багатоконтурному гідроприводі (при ), тоді (2.86) буде мати вигляд:

, (2.87)

Матриця операторів, що є передаточними функціями, визначаються (2.87) наступним чином:

, (2.88)

де - приєднана матриця для квадратної неособливої матриці ; - визначник матриці .

Для дослідження в часотній області перейдемо від зображення змінних по Лапласу до зображення по Фурьє, і формулу (2.89) запишемо наступним чином:

, (2.89)

де - мнима одиниця; - частота коливань кутової швидкості.

Формула (2.89) дає можливість визначити матриці частотних змінних функції.

Загальна теорія багатозначних систем автоматичного регулювання дозволяє приводити у відповідність матриці спектральних густин вхідних впливів (моментів опору споживачів) і кутових швидкостей виконавчих ланок багатозначного гідропривода. Для розрахунків спектральних густин кутових швидкостей скористаємось рівнянням:

, (2.90)

де - спряжена матриця операторів для матриці ; - транспонована матриця; , - матриця спектральних густин кутових швидкостей і моментів опору споживача.

Якщо моменти опору споживачів статично незалежні, то перетворюється в матрицю-стовпець.

Для дослідження відгуку багатоконтурного гідропривода на керуючий вплив аналітичне вирішення системи (2.85) навіть при доволі громіздкою, тому в роботі в подальшому розглядаються числові методи її вирішення.

В тому випадку, якщо в якості споживача енергії використовують гідроциліндр, за допомогою системи (2.1) і системи рівнянь, що описують зворотно-поступальний рух робочих органів типу (2.58) отримуємо систему, аналогічну (2.86), що дозволяє провести аналіз в частотній і часовій областях, як описано вище.

В тому випадку, якщо в багатоконтурній гідросистемі в якості споживача енергії використовують гідромотори і гідроциліндри, до рівнянь (2.83) додаються складові:

, (2.91)

а до рівняння (2.84) - складові, що враховують взаємний вплив гідромоторів і гідроциліндрів, як споживачів енергії:

, (2.92)

В виразах (2.91) і (2.92) - жорсткіст гідросистеми, що повязує гідромотор і гідроциліндр.

Рівняння (2.83) і (2.84) з додаванням складових (2.91) і (2.92), а також системи диференційних рівнянь ктових і лінійних коливань робочих органів описують динамічні процеси в багатоелементній гідросистемі з різними видами споживачів енергії.Таку систему рівнянь неважко уявити в операторній формф в вигляді (2.86) і провести досліди в частотній чи часових областях, як описано вище.

Розділ 3. АНАЛІЗ ЕФЕКТИВНОСТІ ЗАМІНИ МЕХАНІЧНОГО ПРИВОДА ОБ'ЄМНИМ ГІДРОПРИВОДОМ

3.1 Обґрунтування ефективності заміни механічного привода об'ємним гідроприводом

Як показує практика зарубіжного і вітчизняного машинобудування, підвищення майже всіх техніко-економічних показників машини пов'язано з підвищенням рівня її гідрифікації.

З метою обґрунтування доцільності гідрофікації активних робочих органів сільськогосподарських машин, було проведено аналітичне дослідження ефективності заміни механічних приводів, об'ємними гідравлічними приводами активних робочих органів сільськогосподарських машин. Метою дослідження було проведення порівняльного аналізу існуючих даних функціонування обох видів приводів. Нижче наводяться результати дослідження ряду приводів активних робочих органів сільськогосподарських машин.

3.2 Привід мотовила жатки зернозбирального комбайна

Останніми роками в світовій практиці комбайнобудування спостерігається тенденція вдосконалення приводів жатних частин машин, введенням в них елементів автоматики, що дозволяють підтримувати кінематичні параметри робочих органів в оптимальних межах. Це пояснюється прагненням знизити втрати за жаткою шляхом підтримки оптимального відношення окружної швидкості мотовила до поступальної швидкості комбайна для даних умов збирання врожаю. Для цього з метою поліпшення точності регулювання частоти обертання мотовила, а також зниження металоємності приводу на багатьох сучасних моделях зарубіжних зернозбиральних комбайнах знаходить вжитокгідропривод мотовила жатки.

Однак не дивлячись на велику кількість конструкторських розробок в даному напрямку, відсутні порівняльні дані по впливу гідропривода на якісні показники роботи жатки. Даними дослідженнями займалися в роботі [6].

В даній роботі проводились дослідження впливу гідравлічного приводу на якісні показники роботи жатки (скошування хлібної маси)а також на динаміку роботи мотовила в порівнянні з механічним приводом.

Для отримання порівнянних результатів гідропривід мав бути взаємозамінним з механічним приводом (комбайн «Дон-1500») і допускати використання одних і тих же датчиків для виміру енергетичних параметрів обох приводів. Крім того, установка гідропривода не повинна була робити впливу на функціональні можливості мотовила. На рис. 1.5 показана принципова схема гідроприводу мотовила жатки з шириною захвату 6 м.

Через пасову передачу (1) обертання від валу контрприводу мотовила передається валу шестеренного насоса НШ-32У - (2). Гідравлічна олива насосом забирається з бака і подається до гідророзподільника Р75-23 (4). Після гідро розподільника гідравлічна олива прямує до дроселя Г55-23 (5) і до гідромотора МГП-100 (б). Дроселем регулюється частота обертання валу мотовила. Злив масла від гідромотора МГП-100 відбувається в загальний бак.

Послідовність в проведенні дослідів була наступною. Вибиралися ділянки на полях з двома культурами: пшеницею і ячменем. Визначалися характеристики культур, поля і ґрунту. На вибраній ділянці поля робився необліковий прохід, під час якого визначалася раціональна швидкість руху комбайна, уточнювалася установка мотовила по висоті і винесенню. Надалі регулювання положення мотовила не проводилися.

Визначався можливий діапазон регулювання частоти обертання мотовила, в межах якого мотовилом виконувалися задані йому функції. Частота обертання валу мотовила змінювалася ступінчасто і мала 5 -- 6 значень, які задавалися положенням ручки дроселя або глибиною залягання ременя в струмку верхнього шківа варіатора мотовила (при механічному приводі).

Під час роботи гідроприводу вимірювалися крутний момент, на валу мотовила, тиск гідравлічної оливи на вході і виході гідромотора, частота обертання мотовила. При роботі механічного приводу вимірювалися крутний момент на валу, і частота обертання мотовила. У обох випадках фіксувався час проходження залікових ділянок, по якому знаходилася швидкість руху комбайна. Вимірювані величини реєструвалися осцилографом.

Із заданою частотою обертання валу мотовила комбайн проходив дві залікові ділянки, на яких в трьох місцях визначалися втрати зерна зрізаним колосом. Дослідження роботи мотовила, з механічним і гідравлічним приводами, проводилися при збиранні ярового ячменю і озимої пшениці. Поля були вибрані з кутом нахилу 0-3 градуси не кам'янисті. Вологість і твердість ґрунту полів вказані в табл. 3.1. Характеристика культур, що збирались дана в табл.. 3.2.

Таблиця 3.1

Вологість і твердість ґрунту

Культура	Вологість, % в шарі ґрунту, м·10-2	Твердість, МПа в шарі ґрунту, м·10-2
	0-5	5-10	10-15	0-5	5-10	10-15
Ярий ячмінь	24,09	25,49	21,43	0,17	0,61	1.40
Озима пшениця	13,93	17,84	15,84	0,34	0,76	1,59

Таблиця 3.2

Характеристика культури

Параметр	Ярий ячмінь	Озима пшениця
Врожайність, ц/га	26,0	61,2
Відношення маси зерна до маси соломи	1:1,4	1:1,6
Забур'яненість по висоті зрізу, %	3,3	0
Довжина стебла, 10-2 м	65,1	83,8
Довжина колоса, 10-2 м	6,3	6,3
Вологість зерна, %	18,3	12,2
Вологість соломи, %	39,2	13,0

При аналізі функціонування приводу мотовила досліджувавсявплив величини- відношенняколової швидкості мотовиладо поступальної швидкості комбайна - на втрати зерна за жаткою і параметри крутного моменту, на валу мотовила як випадкового процесу.

Швидкість руху комбайна змінювалася від 0,6 до 8 м/с. Частоти обертання мотовила і відповідні значення X при прибиранні ячменю і пшениці приведені в табл. 3.3 і 3.4.

Таблиця 3.3

Значення при збиранні ярого ячменю

Параметр	Частота обертання мотовила, с-1
	1,69	2,23	2,84	3,46	4,32
Значення	1,24	1,61	2,29	2,75	3,53

Таблиця 3.4

Значення при збиранні озимої пшениці

Параметр	Частота обертання мотовила, с-1
	2,23	2,56	2,94	3,35	4,29
Значення	1,90	2,03	2,37	2,90	3,51

Втрати зерна за жаткою оцінювалися лише зрізаним колосом, оскільки при роботі комбайна було декілька джерел втрат. Вплив додаткових джерел втрат врахувати не було можливим. Зміна втрат зерна при збиранні ячменю і пшениці залежно від значення показано на рис. 3.1.

З рис. 3.1 видно, що відхилення від оптимального значення ( = 2,5 -- 3), відповідного мінімальним втратам, приводить до істотного збільшення втрат зерна за жниваркою.

Втрати %

Рис. 3.1. Втрати зерна за жаткою з механічним приводом мотовила: а) при збиранні ячменю; б) при збиранні пшениці.

Залежність середнього квадратичного значення крутногомоменту , від величини , отриманою за результатами тензометрування, представлена на рис.3.2. З рисунка видно, що перевищення лінійної швидкості планки мотовила в порівнянні з лінійною швидкістю комбайна (величина ) призводить до зростання середнього квадратичного моменту в приводі практично по лінійній залежності.

Рис. 3.2. Зміна крутного моменту в залежності від на валу мотовила з механічним приводом: 1 - при збиранні ячменю; 2 - при збиранні пшениці.

При дослідженнях комбайна, оснащеного гідроприводом мотовила, частота обертання мотовила могла змінюватися в межах с^-1, поступальна швидкість комбайна була в межах =0,66-0,83 м/с.

Прийняті при експериментах частоти обертання мотовила і відповідні значення представлені в табл. 3.5, і табл. 3.6.

Таблиця 3.5

Значення при збиранні ярого ячменю

Параметр	Частота обертання мотовила, с-1
	2,14	2,51	3,0	3,47	4,13
Значення	1.65	1,81	2,38	2,59	3,08

Таблиця 3.6

Значення при збиранні озимої пшениці

Параметр	Частота обертання мотовила, с-1
	2,76	3,28	3,75	4,75	5,2
Значення	2,03	2,57	2,89	3,74	4,50

Графіки зміни втрат зерна при збиранні ячменю і пшениці залежно від представлені на рис. 3.3.

Втрати %

Рис. 3.3. Втрати зерна за жаткою з гідроприводом мотовила: а) при збиранні ячменю; б) при збиранні пшениці.

Тут так само, як і в разі механічного приводу, видно, що при 2,5 - 3 помітно знижуються втрати зерна за жаткою. Ця обставина підтверджує можливість зниження втрат за рахунок автоматизації регулювання швидкості обертання мотовила залежно від швидкості руху комбайна. Залежність середнього квадратичного значення крутного моменту , від величини у випадку, якщо використаний гідропривід, представлена на рис. 3.4. Тут дані отримані також за результатами тензометрії.

Як і при механічному приводі, отримано, що із збільшенням лінійно зростає середньоквадратичне значення крутного моменту. Отримані при експериментах осцилограми дозволили обчислити спектральну щільність моменту на мотовилі при різних значеннях параметра , тобто різної частоти зустрічі планок мотовила з визначеною кількістю стебел, що відгинаються.

Рис. 3.4. Зміна середнього крутного моменту в залежності від на валу мотовила: 1) при збиранні ячменю; б) при збиранні пшениці.

На рис. 3.5 представлена нормована спектральна щільність крутного моменту, на валу мотовила при збиранні ячменю і різних значеннях .

Рис. 3.5. Нормована спектральна густина крутного моменту на валу мотовила, з гідравлічним приводом: ; ; ; .

На рис. 3.4 показана залежність крутного моменту, на валу мотовила від . Приведені залежності вказують на великі витрати енергії, необхідні для роботи мотовила на збиранні ячменю. Цей висновок підтверджується даними на рис. 3.2.

Отримані значення крутного моменту,для механічного і гідравлічного приводів мотовила дозволяють зробити висновок про доцільність оснащення мотовила жатки зернозбиральних комбайнів гідроприводом.

Використання гідроприводу знижує значення крутного моменту, на валу мотовила в 1,3 -- 1,9 разу в порівнянні з механічним приводом. Таким чином, вживання гідроприводу знижує навантаження на деталі жатки і збільшує їх ресурс, а також надійність жатки. Крутний момент, на валу мотовила може служити одним з параметрів автоматичного пристрою керування, для підтримки оптимального режиму роботи жатки.

3.3 Привод фрез роторних ґрунтообробних машин

Найбільш перспективним напрямом в проблемі якісної і швидкої обробки ґрунту є використання фрезерних культиваторів і ротаційних плугів. Ці машини відрізняються високою продуктивністю і хорошою якістю обробки ґрунту. Тому в даний час у нас в країні і за кордоном використовуються різні типи ротаційних машин, що відрізняються як конструкцією робочих органів, так і компоновкою їх приводу. Необхідно відзначити, що особливістю таких вітчизняних ротаційних машин, як фрезерний культиватор КФГ-3.6 або роторний плуг ПР-2.7, є значна витрата енергії, що приводить до значної завантаженості приводу. Наприклад, майже вся енергія трактора Т-150К, з яким агрегатуються фрезерні машини при максимальній глибині обробки ґрунту, йде на обертання фрез.

Кінематичні схеми роторного культиватора и роторного плуга з механічною трансмісією, з передачею енергії від вала відбору потужності (ВОП) карданного типу представлені на рис. 3.6, а і рис. 3.7, а.

У тому і іншому випадку машина навішується за допомогою системи трьох тяг на трактор Т-150К, що забезпечує в роботі взаємне вертикальне переміщення трактора і машини при русі агрегату по нерівностях поля. При роботі агрегату крутний момент, від трактора через карданний вал (1) передається конічним редуктором (2) і далі, залежно від конструкції машини, через вертикальні редуктори (3) до фрезерних барабанів (4), в культиватора КФГ-3,6 їх два.

Експериментальними дослідженнями встановлено, що при передачі крутного моменту, валом відбору потужності ( на рис. 3.6,а рис. 3.7,а) і взаємному переміщенні трактора і машини в шліцьових з'єднаннях валу відбору потужності виникають сили тертя (показані на мал. 3.6,а, рис. 3.7,а), які створюють додаткові навантаження на тягу навіски, а також деталі механічної трансмісії, у тому числі вихідні вали конічного редуктора (2) і редуктора відбору потужності трактора.

Ця обставина привела до заміни частини механічної трансмісії таких машин на гідрооб'ємну.

Використання гідрооб'ємних трансмісій, схеми яких представлені на рис. 3.6 а, і 3.7 б, дозволяють виключити появу додаткових силових факторів в агрегатах і зменшити загальні рівні динамічного навантаження системи підвіски, а також привода робочих органів.

В таблиці 3.7 наведені Основні технічні характеристики механічний приводів фрезерного культиватора КФГ-3.6 та роторного плуга ПР-2.7

Рис. 3.6. Кінематична схема трансмісії фрезерного культиватора КФГ-3.6: а - механічний привод: 1 - вал відбору потужності; 2 - конічний редуктор; 3 - циліндричний редуктор; 4 - ротори; б - гідромеханічний привод: А - гідросистема трактора Т-150К; ДВС - двигун внутрішнього згорання; Н - насос; Ф - фільтр; Р - розподільник; КПП - клапан запобіжний переливний; ДСП - двигун сумарного потоку; ГМ1 і ГМ2 - приводні гідромотори.

Рис. 3.7. Кінематична схема трансмісії фрезерного роторного плуга ПР-2.7: а - механічний привод: 1 - вал відбору потужності; 2 - конічний редуктор; 3 - циліндричний редуктор; 4 - ротори; б - гідромеханічний привод: А - гідросистема трактора Т-150К; ДВС - двигун внутрішнього згорання; Н - насос; Ф - фільтр; Р - розподільник; КПП - клапан запобіжний переливний; ГМ - приводний гідромотор.

Таблиця 3.7

Основні технічні характеристики механічний приводів фрезерного культиватора КФГ-3.6 та роторного плуга ПР-2.7

Трактор	Число обертів вала відбору потужностіn, рад/с	Крутний момент вала відборупотужності, Н·м	Передаточне число конічного редуктора,	Крутний момент на вихідному валу конічного редуктора , Н·м	Число обертів вала конічного редуктора n, рад/с	Передаточне число циліндричного редуктора,	Крутний момент на вихідному валу циліндричного редуктора , Н·м	Число обертів вала циліндричного редуктора n, рад/с
Культиватор фрезерний КФГ-3.6
Т-150К	104.7	1400	2.1	1250	61.5	4.5	5620	13.6
Плуг роторний ПР-2.7
Т-150К	104.7	1200	2.1	1250	61.5	4.5	5620	13.6

Після заміни механічного привода на гідромеханічний були визначені основні параметри роботи ґрунтообробних агрегатів.

Середнє значення крутних моментів на фрез барабані на всіх режимах досліджень мають практично однакові значення для обох досліджених варіантів.

Середньоквадратичне відхилення крутного моменту від середнього значення під час досліджень при різних технологічних параметрах більші у агрегату з механічною трансмісією. В якості прикладу на рис. 3.8 показані графіки (3-4), з яких видно, що коефіцієнт варіації крутного моменту, визначеного, як (де - середньоквадратичне відхилення моменту, отримане при обробці осцилограм; - математичне сподівання моменту) завжди вище для агрегату з механічною трансмісією. Це пояснюється тим, що при гідрооб'ємній трансмісії в приводі зникли додаткові сили тертя , про які говорилось вище і які характерні для механічної трансмісії, що має вал відбору потужності. Зі зменшенням динамічних навантажень на тяги навіски вертикальне переміщення плуга зменшилось, зменшилась нерівномірність глибини обробітку ґрунту, а відповідно, і величина крутного моменту на фрез барабані.

Описані вище події ілюструються також характером зміни сил в тягі навіски плуга. На рис. 3.8 представлені графіки 1 і 2 зміна коефіцієнта варіації зусилля в тязі, визначеного як (де - середньоквадратичне відхилення, - математичне очікування зусилля в тязі).

З графіків видно, що динамічні навантаження в тязі менші в тому випадку, коли працює гідрооб'ємна трансмісія.

Рис. 3.8. Динамічні навантаження в тязі навіски роторного плуга: коефіцієнт варіації зусилля в верхній тязі навіски плуга з механічним (1) і гідромеханічним (2) приводом; коефіцієнт варіації моменту на фрез барабані з механічною трансмісією (3), з гідромеханічною трансмісією (4)

Про характер зміни динамічних процесів в агрегаті в залежності від типу привода можна судити по рис. 3.9. Тут показані отримані в результаті статистичної обробки осцилограм графіки спектральних густин зусилля в тязі навіски плуга для варіанта з гідрооб'ємним приводом (графік 1), механічним приводом (графік 2).

Як видно, в другому випадку в агрегаті продивляються коливання з частотою . При гідрооб'ємному приводі в рівень таких коливань значно нижчий.

Проведені досліди показали, що заміна механічного привода на гідрооб'ємний в роторних ґрунтообробних машинах може зменшити рівень динамічних навантажень в агрегатах, а відповідно, покращити фактор надійності і довговічності.

Рис. 3.9. Спектральна густина зусиль в верхній частині навіски плуга для варіантів з гідромеханічним приводом (1) і механічним приводом (2).

Розділ 4. РОЗРОБКА І ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМИ ГІДРОПРИВОДУ АКТИВНИХ РОБОЧИХ ОРГАНІВ МОБІЛЬНОЇ БІОГАЗОВОЇ УСТАНОВКИ

4.1 Розробка конструкції нової біогазової установки

Сучасний стан розвитку техніки вимагає застосування засобів, які б забезпечили підвищення продуктивності технологічних операцій, збільшили вихід якісної сировини, забезпечили б зменшення витрат коштів та енергоносіїв. У переважній більшості сучасних технологічних машин для привода робочих органів застосовують гідравлічні системи, які можуть забезпечувати необхідні параметри технологічних процесів при відносно незначних габаритних розмірах і масі. Для деяких технологічних операцій (зокрема для привода мішалок малих та середніх стаціонарних біогазових установок) зазвичай використовують електричний чи ручний привод. Але в умовах використання мобільних машин безальтернативним є гідравлічний привод [39].

На сьогоднішній день переробка органічних відходів проводиться в малих кількостях і ми втрачаємо майже невичерпний ресурс енергоносіїв, які можна отримати в результаті їх переробки. Сучасні біогазові установки здатні переробляти органічні відходи та отримувати дешеві енергоносії вкрай ефективно, але великогабаритні та середні біогазові установки мають ряд недоліків, які роблять їх використання в невеликих господарствах неможливим. Тому пропонується вирішувати цю проблему в комплексі, створивши універсальну машину на базі цистерни, встановленої на шасі та обладнаною додатковим обладнанням. Це розширить функціональні можливості запропонованої біогазової установки, та зробить її більш доступною для широкого кола споживачів. Особливо це актуально для невеликих фермерських та присадибних господарств.

Тому розробка нової мобільної біогазової установки, обґрунтування доцільності застосування гідропривода мішалок в ній, а також дослідження їх роботи є актуальною науковою задачею.

За останні роки гідропривод набув широкого застосування в різних галузях народного господарства. На даний момент головна тенденція в світовому машинобудуванні спрямована на широке використання гідроприводів. Збільшення попиту на використання гідроприводів в усіх галузях машинобудування пов'язано з попереднім досвідом використання гідроприводів і їх його перевагами в порівнянні з іншими видами приводів (механічним, електричним).

Здатність гідропривода забезпечувати дані переваги призвели до його широкого використання в конструкціях вітчизняної та зарубіжної мобільної техніки [40].

Конструктивно гідроприводи сільськогосподарської, автомобільної та іншої техніки побудовані за класичною схемою - «пристрій утворення тиску рідини (насос) - пристрій керування, регулювання (розподільник) - виконавчий орган (гідравлічний двигун, гідроциліндр)». Основними компонентами гідропривода є: насоси (шестеренні, роторно-поршневі, пластинчасті та ін.), керуючі розподільники з ручним чи електромагнітним (автоматичним) керуванням, виконавчі гідромотори (гідроциліндри), клапанно-регулююча апаратура, фільтри, жорсткі та гнучкі трубопроводи, гідробаки, контрольно-вимірювальні прилади і інші менш важливі елементи [41].

Таким чином, гідропривод виступає у формі універсального інструмента для виконання різного роду технологічних операцій.

Розробку нової конструкції будь-якої машини неможливо проводити, не розглянувши вже існуючі зразки аналогічної техніки. Під час аналізу існуючих зразків перш за все необхідно виділити їх переваги та недоліки, щоб при конструюванні нової машини покращити переваги та усунути недоліки прототипів. Отже цим обумовлена необхідність розробки нової конструкції біогазової установки. Сучасна наука здатна запропонувати велику кількість конструкцій біогазових реакторів, але всі вони мають ряд недоліків, зокрема:

· необхідність використання додаткового обладнання для зберігання та транспортування відпрацьованого субстрату до місць його кінцевого використання;

· утворення товстого шару осаду на стінках реактора в процесі довгого використання;

· ускладнення при очистці стінок реактора від осаду;

· висока вартість великих промислових установок;

· прив'язаність до одного місця встановлення.

В результаті аналізу існуючих конструкцій біогазових установок нами запропоновано схему мобільної біогазової установки (рис.4.1).

Мобільна біогазова установка містить шасі 1, на якому встановлено резервуар 2 (реактор). В середині резервуару 2 вмонтовані дві лопатеві мішалки 3, що приводяться в обертовий рух гідромоторами 4, закріпленими на поверхні резервуару. Лопатеві мішалки 3 встановлені на валу 5, який з'єднано з гідромотором муфтою 6. В верхній частині резервуару розташований люк 7, в якому вмонтовано додаткову горловину 8 з кришкою 9, що використовується для ручного завантаження субстрату в резервуар. На поверхні резервуару встановлено запобіжний клапан 10, манометр 11, та газопровід 12 з краном 13. В передній частині встановлено компресор 14, що приєднаний до повітропроводу 15, який закінчується в нижній точці резервуара, привод компресора відбувається через вал відбору потужності енергозасобу. Привод гідромоторів 4 мішалок, відбувається від насосної станції чи від напірної магістралі енергозасобу. До складу насосної станції входять (рис. 4.2) гідробак 16, гідронасос 17, перепускний клапан 18, розподільик 19, гідропроводи 20, манометр 21, фільтр робочої рідини 22 . В задній частині резервуару в нижній точці встановлено зливний трубопровід 23 та зливний кран 24.



Рис.4.1. Конструктивна схема мобільної біогазової установки.

Рис.4.2. Гідравлічна схема привода мішалок.

Працює машина наступним чином. Установка встановлюється неподалік місць отримання субстрату чи біля вигрібних ям. Субстрат завантажується в резервуар 2 через горловину 8 при відкритій кришці 9. Субстрат розбавляємо водою для зменшення щільності. Резервуар 2 заповнюється субстратом та водою на 2/3 від об'єму резервуара. Після повного заповнення для кращого виділення біогазу з субстрату його необхідно перемішувати. Субстрат перемішується лопатевими мішалками 3, які приводяться в обертовий рух гідромоторами 4. Для початку перемішування вмикають привод насосної станції, що приводить в дію гідронасос 17, який починає створювати тиск в напірній магістралі гідропроводу. Для приведення в рух гідромоторів 4 переводимо розподільник 19 в необхідне положення, після чого мішалки починають обертатись і змішувати субстрат. Після проведення змішування змішувачі вимикають і вимикають привод насосної станції. Перемішування проводиться періодично раз на 12 год. Через певний час з субстрату починає виділятись газ, отриманий газ накопичується в верхній частині резервуара 2. Коли в резервуарі тиск зростає до 5 атмосфер, відкривається кран 13 і газ по газопроводу 12 потрапляє в газгольдер, звідки при потребі відбирається споживачами. Значення тиску в резервуарі контролюється манометром 11. На резервуарі встановлено запобіжний клапан 10, який запобігає підвищенню тиску в газгольдері вище максимально можливого рівня. Коли з субстрату перестає виділятись газ і його необхідно вилучити з резервуара, то відключаємо газопровід 12 від резервуара 2, зрівноважуємо тиск в резервуарі 2 з атмосферним - для цього відкриваємо кран 13 та спускаємо залишки газу. Після врівноваження тиску кран 13 закриваємо, приєднуємо біогазову установку до транспортного засобу та транспортуємо на поле. Під час руху виникають коливання субстрату, які змушують битись субстрат об стінки резервуару, що призводить до змивання осаду із стінок резервуара. Коли біогазову установку доставлено на місце внесення відпрацьованого субстрату, відкриваємо зливний кран 24, приєднуємо компресор 14 до вала відбору потужності транспортного засобу. Під час обертання вала відбору потужності компресор 14 починає створювати тиск повітря в повітропроводі 15, з нього потік повітря потрапляє через шар субстрату до резервуара 2, де починає створюватись надлишковий тиск. При збільшенні тиску в резервуарі 2 збільшується тиск на поверхню субстрату і він під дією тиску починає витискатись з резервуара 2 через зливний трубопровід 23. Коли субстрат починає виливатись через зливний трубопровід, приводимо в рух транспортний засіб і розливаємо відпрацьований субстрат на поверхню поля. Після повного розливання субстрату вимикаємо компресор 14, закриваємо кран 24, і повертаємо біогазову установку на постійне місце, де вона знову наповнюється свіжим субстратом, після чого процес повторюється.

4.2 Математичне моделювання гідропривода мішалок мобільної біогазової установки

Для дослідження динаміки гідропривода мішалок мобільної біогазової установки проведемо моделювання його роботи.

При розробці математичної моделі гідропривода мобільної біогазової установки прийняті такі спрощення:

· робоча рідина прийнята стисливою і характеризується коефіцієнтом стисливості К;

· коефіцієнт стисливості робочої рідини змінюється несуттєво зі зміною тиску і тому вважається постійним;

· витрати рідини на перетікання з області високого тиску в область низького тиску прямо пропорційно залежать від перепаду тисків на межі цих областей і характеризуються коефіцієнтом перетікання робочої рідини у;

· величина тиску між фільтром і другим гідромотором незначна, тому до уваги не приймається [42];

· тепловий режим системи вважається сталим;

· втрати на в'язке тертя в гідромоторах пропорційні швидкості обертання;

· хвильові процеси в трубопроводах не розглядаються в зв'язку з невеликою протяжністю [15];

· втрати тиску в розподільнику невеликі, тому теж не враховувались в розрахунку.

Представимо розрахункову схему гідропривода мішалок мобільної біогазової установки (рис.4.3).

На схемі позначені такі структурні елементи: Н - гідронасос; ГР - гідравлічний розподільник; ГМ₁ - перший гідромотор; ГМ₂ -другий гідромотор; М - манометр для визначення ступеня забрудненості фільтра; Ф - фільтр очистки рідини; Б - бак; ЗК - запобіжний клапан;



Рис.4.3. Розрахункова схема гідропривода мішалок мобільної біогазової установки.

На рис.4.3 показано такі основні геометричні, кінематичні та силові параметри: Р_Н Р₁, Р₂, Р₃ - тиски відповідно на виході насоса, на вході гідромотора ГМ₁, на вході гідромотора ГМ₂, на виході гідромотора ГМ₂; W_Н, W₁, W₂, W₃ - об'єми трубопроводів між насосом та розподільником, розподільником та гідромотором ГМ₁, гідромотором ГМ₁ та гідромотором ГМ₂, гідромотором ГМ₂ та фільтром; Q_Н - фактична подача насоса; S_Ф -- площа поверхні фільтруючого елемента; q₁, q₂ - робочі об'єми гідромоторів; J₁, J₂ - моменти інерції на валах гідромоторів; М_Т1, М_Т2 - крутні моменти технологічного навантаження на валах гідромоторів; щ₁, щ₂ -- кутові швидкості валів гідромоторів [42]; К₁, К₂, К₃ - коефіцієнти стисливості рідини у відповідних частинах напірної магістралі; у₁(ц₁), у₂(ц₂), у(ц₁,ц₂) - відповідно, коефіцієнти витікання рідини із пустот гідропривода, що знаходяться під тиском

Р₁; Р₁ = Р_Н; W₁ = W_Н.[15].

З врахуванням прийнятих допущень, динамічні процеси в гідросистемі описуються наступними рівняннями.

Рівняння нерозривності потоку робочої рідини в напірній магістралі, що з'єднує насос із входом першого гідромотора, описується рівнянням.

(4.1)

Рівняння нерозривності потоку робочої рідини в напірній магістралі, що з'єднує перший гідромотор з входом другого, виражається залежністю.

(4.2)

Рівняння нерозривності потоку робочої рідини в магістралі на зливі другого гідромотора, має вигляд.

(4.3)

Рівняння моментів на валу другого гідромотора виражається рівнянням

(4.4)

Рівняння моментів на валу другого гідромотора виражається залежністю:

(4.5)

В рівняннях (4.1) - (4.5) прийняті наступні позначення:

, - коефіцієнти активного опору в першому та другому контурах привода, включаючи дисипативні втрати в гідромоторах і механізмах робочих органів;

, - відповідно, моменти, що формуються силами дисипативних втрат в першому та другому гідромоторах;

- пропускна площа фільтра на зливі;

- густина робочої рідини;

При аналізі рівнянь (4.1) - (4.5) видно, що математична модель привода мішалок з послідовно з'єднаними гідромоторами при постійних параметрах і незначних втратах на тертя в магістралях, враховує зміну об'єму рідини, що переміщається із однієї ємності гідромотора в іншу пропорційно перепаду тиску на гідромоторі і коефіцієнту стискуваності робочої рідини [43].

Існуючою нелінійною характеристикою в математичній моделі гідропривода є характеристика моменту тертя де - дисипативні втрати в гідродвигуні відносно кутової координати; - кутова швидкість обертання лопатей мішалки; - густина робочої рідини;

Для отримання кінцевої математичної моделі проведемо кореляцію отриманих рівнянь.

З врахуванням припущень операція змішування може бути описана відповідною системою диференціальних (4.6-4.11) та алгебраїчних рівнянь (4.12) з відповідними граничними умовами (4.13).

де - тиск спрацювання запобіжного клапана.

Диференціальне рівняння (4.6) описує витрати робочої рідини на ділянці насос-гідророзподільник і враховує фактичну подачу насоса, витрати робочої рідини через розподільник, втрати робочої рідини на перетікання з області високого тиску в область низького тиску та деформацію трубопроводів. Диференціальне рівняння (4.7) описує витрати робочої рідини на ділянці гідророзподільпик-вхід 1-го гідромотора і враховує витрати робочої рідини через розподільник, витрати робочої рідини па роботу 1-го гідромотора, втрати робочої рідини па перетікання з області високого тиску в область низького тиску та деформацію трубопроводів. Диференціальне рівняння (4.8) описує витрати робочої рідини на ділянці вихід 1-го гідромотора-вхід 2-го гідромотора і враховує витрати робочої рідини па роботу двох гідромоторів, втрати робочої рідини на перетікання з області високого тиску в область низького тиску та деформацію трубопроводів. Диференціальне рівняння (4.9) описує витрати робочої рідини на ділянці вихід 2-го гідромотора-вхід фільтра й враховує витрати робочої рідини на роботу 2-го гідромотора, витрати робочої рідини через фільтр, втрати робочої рідини на перетікання з області високого тиску в область низького тиску та деформацію трубопроводів.

Диференціальне рівняння (4.10) описує обертання вала 1-го гідромотора і враховує момент, що розвиває 1-й гідромотор; момент сил інерції рухомих елементів; моменти сил в'язкого та сухого тертя; момент сил корисного опору. Диференціальне рівняння (4.11) описує обертання вала 2-го гідромотора і враховує момент, що розвиває 2-й гідромотор; момент сил інерції рухомих елементів; моменти сил в'язкого та сухого тертя; момент сил корисного опору.

Дані рівняння можуть бути використані для дослідження динаміки гідроприводу мішалок мобільної біогазової установки, розв'язати дану систему диференційних рівнянь можна використавши метод Рунга-Кутта-Фольберга.

ВИСНОВКИ

1. Розробка і дослідження систем гідроприводу активних робочих органів сільськогосподарських машин є актуальним питанням, яке потребує значних наукових зусиль.

Гідропривод активних робочих органів сільськогосподарських машин забезпечує передачу енергії до робочих чи транспортувальних органів сільськогосподарської машини, необхідну для виконання безперервного або циклічно повторюваного процесу. Гідропривід активних робочих органів сільськогосподарських машин набув широкого розповсюдження через можливість використання гідроприводу для виконання різних технологічних операцій.

2. Світові тенденції розробки сільськогосподарської техніки направлені на підвищення рівня експлуатаційної надійності машин, однак підвищити рівень надійності машин неможливо без використання гідравлічного приводу.

Використання гідроривода для приводу активних робочих органів сільськогосподарських машин в порівнянні з іншими приводами, наприклад механічним, має ряд переваг:

- більш проста конструкція привода робочих органів, різних по витраті потужності і за характером виконання операцій, діючих як послідовно так і паралельно;

- можливість значного віддалення активних робочих органів від джерела енергії, а також можливість їх різноманітної орієнтації в просторі;

- забезпечення незалежності виконання технологічного процесу для деяких паралельно працюючих робочих органів;

- безступеневе регулювання швидкості робочих органів, їх захист від перевантажень;

- полегшення умов праці механізаторів, можливість автоматизації технологічних процесів;

- зниження металоємкості сільськогосподарських машин.

Перераховане вище наочно показує перевагу гідроприводу і недоліки механічного приводу, що виявляються в тих машинах, в яких від одного джерела енергії (двигуна) проходить розгалуження потоку потужності по окремих робочих органах. В цьому випадку вживання механічного приводу не дозволяє без ускладнення кінематичного ланцюга цього приводу змінювати силовий і швидкісний режим по окремих агрегатів і робочих органів, особливо якщо це необхідно зробити в русі.

Механічні передачі мають значну вагу, складні у виготовленні, швидко зношуються. У ряді випадків вживання механічного приводу стає перешкодою для вдосконалення сільськогосподарських машин.

Заміна металоємного механічного приводу на гідравлічний дозволило зменшити металоємність бурякозбиральної машини БМ-6Г на 300 кг [13], виключити серію редукторів і карданних передач, що входять в механічний привід транспортерів і доочисника голівок коріння. В результаті підвищився коефіцієнт використання ефективності потужності трактора, спростився технічний відхід і збільшилися показники безпеки умов праці механізаторів.

Використання гідростатичного приводу для ходу коренезбиральної самохідної машини КС-6 замість механічного приводу [14] дозволило спростити її конструкцію. Замість двопотокового варіатора, муфти щеплення і триступінчастої коробки передач була встановлена гідростатична трансмісія, що складалась з регульованого гідронасосу і гідромотору. В результаті дослідів гідростатичної трансмісії було виявлено, що гідростатичний привід ходу самохідної машини КС-6 забезпечує її стійку роботу на прямому і реверсивному режимах. Окрім цього машина показала легку керованість, високу маневреність і зменшення витрат на обслуговування гідроагрегатів в період сезонної експлуатації машини КС-6, оскільки гідроагрегати не вимагали технічного обслуговування. Все це забезпечило підвищення експлуатаційної продуктивності самохідної коренезбиральної машини КС-6 на 16%, скорочення витрат часу на технічне обслуговування до 9%, зростання середньої швидкості машини на 14% з-за кращої пристосованості машини до умов роботи [15, 16]

3. Процес розробки якісних систем гідравлічного приводу активних робочих органів сільськогосподарських машин, неможливий без використання засобів математичного моделювання проектованого гідроприводу. На даний момент існує велика кількість напрацьованого матеріалу, який можна використати при розробці нових конструкцій гідроприводу активних робочих органів. В розділі II проведено аналіз наявних математичних рівнянь об'ємних гідроприводів активних робочих органів сільськогосподарських машин. Дані формули дозволяють описати різні фізичні процеси, що проходять в гідроприводі.

4. Аналіз ефективності заміни механічного приводу активних робочих органів гідроприводом показав значні переваги останнього, за рахунок автоматизації робочих процесів.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Богданович Л.Б.Гидравлические приводы.Учебное пособие для вузов [для студентов высших научных заведений]. - Киев: Вища школа, 1980. - 232с.

2. Бондаренко В.Н. Расчет гидравлического привода технологических машин. Учебное пособие для вузов.- Белгород: Изд-воБелГТАСМ, 1988 - 100с.

3. Гідропривід сільськогосподарської техніки / [підруч. для студ. вищ. навч. закл.] / О.М. Погорілець, М.С. Волянський, В.Д. Войтюк, С.І. Пастушенко. - К.: Вища освіта, 2004. 368 с.

4. Якимчук О.А. Конспект лекцій з дисципліни гідропривід сільськогосподарської техніки: [для студенті спеціальності 5.10010201]. - Вовчанськ, 2009 - 97 с.

5. Подолянин І.М. Підвищення якості роботи гичкозбиральної машини з гідрокопіювальним приводом гичкозрізувального апарата:Автореф. дис. на здобуття ступеня канд. тех. наук: 05.05.11 “Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва” /І.М. Подолянин. Вінниця, - 2007. С 22.

6. Дьяченко А.Д. Научное обоснование рациональных структуры и параметров объемного гидромеханического привода сельскохозяйственных машин с целью повышения эффективности их функционирования: Автореф. дис. на соискание ст. докт. тех. наук: 05.20.01“Технологии и средства механизации сельского хозяйства” /А.Д. Дьяченко. Ростов-на-Дону, - 2003. С 155-178.

7. Аснач В.К., Ведерников B.B. Основные направления гидрофикации сельхозмашин //Тракторы и сельхозмашины. --1988. --№11. -- С. 48 -- 50.

8. Буянов А.И., Марквартде АЛ. Основные направления комплексной гидрофикации мобильной сельскохозяйственной техники. - В кн.: Гидравлические приводы активних робочих органов сельскохозяйственных машин. - Труды ВИСХОМ, 1974,№80.-С. 3- 13.

9. Ловкие З.В. Гидроприводы сельскохозяйственной техники: конструкция и расчет. - М.: Агропромиздат, 1990. - 239 с.

10. Марквартде В.И. Основныезадачи в отрасли в области гидрофикации сельхозмашин в 1976-1989 г.г. // Тракторы и сельхозмашины. - 1976. -№11.-С. 28-29.

11. Волин В.Д., Марквартде В.М. Применение гидроприводов в тракторах и сельскохозяйственных машинах. //Тракторы и сельхозмашины. - 1975. -№1.-С.5-б.

12. Клюкин В.Г., Землянов Л.С., Котрохов В.Н. и др. Выбор гидросистемы самоходной машины для уборки столових корнеплодов // Тракторы машины. -1984. -№10. - С. 11-12.

13. Маркин В.Ф., Данильченко М.Г., Смакоуз Г.Н. и др. Ботвоуборочная машина БМ-6Гс гидроприводом // Тракторы и сельхозмашины. - 1976. -№8. -С. 28-29.

14. Татьянко Н.В., Серебряков И.И., Сосков Л.Н. и др. Исследование гидростатического привода корнеуборочной машины КС-6 // Тракторы и сельхозмашины. - 1976. -№1. - С. 34-35.

15. Середа Л.П. Повышение эффективности процес сов уборки сахарной свеклы путем модернизации свеклоуборочных машин: Автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. тех. наук: 05.05.11 “Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва” / Л.П. Середа. - Вінниця, 1985. - 56-62 с.

16. Гидроприводы сельскохозяйственных машин / И.А. Немировский, В.Ф Маркин, Л.П. Середа, В.В Яницкий. - К.: Техніка, 1979, 137 с.

17. Строков В.Л., Пындак В.И., Тепляков Ю.П. Исследование гидропневмопривода навесного грузоподъемного оборудования к тракторам класса 5 //Тракторы и сельхозмашины. - 1983. - №10. - С. 10-12.

18. Альгин В.Б., Павловский ВЯ., Поддубко С.Н. Динамика трансмиссии автомобиля и трактора. - Минск: Наука и техника, 1986. - 215 с.

19. БаштаТ.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. - М.: Машиностроение, 1974. - 606 с.

20. Вакина В.В., Денисенко И.Д., Столяров А.Л. Машиностроительная гидравлика.-Киев: Вища школа, 1987.-481 с.

21. Горяшко П.М. Исследование динамических нагрузок трансмиссии при разгоне трактора. /Тракторы и сельхозмашины, №2,1971. - С. 22 - 29.

22. Гячев Л.В. Динамика машинно-тракторных и автомобильных агрегатов. - Ростов-на-Дону: изд-во РГУ, 1976. - 192 с.

23. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика. - М.: Машиностроение 1978.-469с.

24. Иринг Ю. Проектирование гидравлических и механических систем. -Л.: Машиностроение, 1983. - 363 с.

25. Исследование и пути снижения вибраний зерноуборочных комбайнов / Ю.В. Гриньков, Л-И.Алекссев, ВЛ.Жаров // Повышение надежности и долговечности сельскохозяйственных машин: Материалы второй Всесоюз. науч.-техн. копф. -М., 1969.-С. 191-202.

26. Лебедев Б.М. Расчет гидравлических механизмов сельскохозяйственных машин. - М: ЦНИИТМАШ, 1960.-51 с.

27. Майстрсико В.И. Исследование динамики привода фрезерних ваторов: Автореф. дис.... канд. техн. наук. - Ростов-на-Дону, 1982.- 181 с.

28. Навроцкий К.Л. Теория и проектирование гидро- и пневмоприводов. -М.: Машиностроение, 1991.-481 с.

29. Наконечный И.И. Эффективность бесступенчатого регулирования скорости движения самоходного зернового комбайна // Тракторы и сельхозмашины, 1981,№1.-С. 21-22.

30. Осипов А.Ф. Объемные гидравлические машины. Основы теории и расчет. - М.: Машиностроение, 1966. - 285 с.

31. Попов Д.Н. Динамика и регулирование пневмо и гидросистем. Машиностроение, 1987. - 519 с.

32. Попов Э.В. Экспертные системы: Решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ. - М.: Наука, 1987. - 288 с.

33. Гийон М. Исследование и расчет гидравлических систем. - М.: Машиностроение, 1964. - 388 с.

34. Прокофьев В.Н. Машиностроительный гидропривод. -- М.: Машиностроение, 1978. - 425 с.

35. Болотин В.В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1982. - 351 с.

36. Болотин В.В. О прогнозировании надежности и долговечности машин. - М: Машиностроение, 1977, №5. - С. 86 - 93.

37. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. - М.: Машиностроение, 1984. - 312 с.

38. Болотин В.В. Случайные колебания упругих систем. - М.: Наука, 1979.-335с.

39. Дубінський В.В. Математична модель вібраційного гідравлічного привода преса для утилізації відходів деревообробних підприємств / В.В. Дубінський, С.П. Кулініч, В.П Чуйко // Всеукраїнський науково-технічний журнал Промислова гідравліка і пневматика. Ї2010.ЇВип. 1(27).Ї С. 81-85.

40. Шевченко В.С. Основные тенденции и научные концепции развития гидравлических приводов машин / В.С. Шевченко // Сборник докладов Белорусского национального технического университета. Ї 2010. Ї С. 36 - 40.

41. Сафонов А.И. Совершенствование гидроприводов машин как составляющая программы развития автомобильной отрасли республики Беларусь / А.И. Сафонов // Сборник докладов Белорусского национального технического университета. Ї 2010. Ї С. 10-15.

42. О.В. Березюк. Розробка та дослідження нової структури екологічної машини для очистки населених пунктів від твердих відходів [Електронний ресурс]: стаття / О.В. Березюк // Режим доступу до статті.: www.nbuv.gov.ua/portal/natural/Stmkb/2008/Statti/110.pdf.

43. Немировский И.А. Гидроприводы сельскохозяйственных машин / И.А. Немировский,В.Ф Маркин,Л.П. Середа, В.В Яницкий. - К.: Техніка, 1979, 137 с.

ДОДАТКИ

ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ДИНАМІКИ ОБЄМНИХ ГІДРОПРИВОДІВ АКТИВНИХ РОБОЧИХ ОРГАНІВ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ МАШИН

В загальному випадку динаміка об'ємного гідропривода визначається динамічними якостями гідронасосу, розподільної і трубопровідної системи, системою керування гідромотору, а також рухом робочих органів сільськогосподарських машин.

З врахуванням цього спрощення для приводу типу гідронасос -гідроциліндр (з зворотно-поступальним рухом виконавчого органу)

,

Для привода типу гідронасос - гідромотор (з обертовим рухом виконавчого органу) запишемо вираз для зміни швидкості навантаження в вигляді:

,

- для гідропривода з регульованим насосом і гідроциліндром, згідно даних роботи [130], визначаються так:

,

- для гідропривода з регульованим гідронасосом і нерегульованим гідромотором:

,

- для гідропривода насос-двосторонній гідроциліндр з дросельним регулюванням:

,

- для гідропривода насос -гідромотор з дросельним регулюванням:

,

Якщо використовувати гідроциліндр з двома камерами, то робоче навантаження

,

Тоді

,

Математична модель динаміки гідроприводу мобільной біогазовой усановки

Рівняння нерозривності потоку робочої рідини в напірній магістралі, що з'єднує насос із входом першого гідромотора, описується рівнянням.



Рівняння нерозривності потоку робочої рідини в напірній магістралі, що з'єднує перший гідромотор з входом другого, виражається залежністю.

Рівняння нерозривності потоку робочої рідини в магістралі на зливі другого гідромотора, має вигляд.

Рівняння моментів на валу другого гідромотора виражається рівнянням

Рівняння моментів на валу другого гідромотора виражається залежністю:

,

,

,

,

,

,

,

,

ДОПОВІДЬ

Гідропривод являє собою ефективний засіб автоматизації технологічних процесів. Використання гідропривода в різного роду машинах дозволяє спростити кінематику, знизити металоємкість, підвищити їх точність, надійність і рівень автоматизації. За допомогою гідропривода здійснюється поступальні, поворотні та обертові рухи виконавчих органів.

Останнім часом гідропривід знайшов широке застосування в різних галузях промисловості. Однак одним з найбільших споживачів гідросистем завжди було сільськогосподарське машинобудування.

Широке використання гідропривода в сільському господарстві вперш за все зумовлене його відомими перевагами, які однак можуть бути реалізовані лише при правильному проектуванні і експлуатації гідрофікованих машин.

Тому актуальним є питання вивчення основ моделювання гідропривода активних робочих органів сільськогосподарських машин.