Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
КАЛАЧИН Сергей Викторович
ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА НА ОСНОВЕ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ
Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Саранск 2011
Работа выполнена на кафедре безопасности жизнедеятельности Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования (ГОУВПО) Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева
Научный консультант: доктор технических наук профессор Савельев Анатолий Петрович
Официальные оппоненты: заслуженный работник высшей школы Российской Федерации доктор технических наук профессор Скороходов Анатолий Николаевич доктор технических наук профессор Левцев Алексей Павлович доктор технических наук профессор Кухмазов Кухмаз Зейдулаевич
Ведущая организация: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования (ФГОУ ВПО) Рязанский государственный агротехнологический университет им. П. А. Костычева
Защита состоится 22 декабря 2011 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.117.06 при ГОУВПО Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева по адресу: 430904, г. Саранск, п. Ялга, ул. Российская, д. 5.
С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им.
М. М. Бахтина ГОУВПО Мордовский государственный университет им.
Н. П. Огарева.
Автореферат разослан л___ __________ 2011 г. и размещен на официальном сайте ВАК Минобрнауки России
Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук В. А. Комаров
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Сложность современной сельскохозяйственной техники, ее высокая стоимость и энергонасыщенность выдвигают на передний план проблему повышения эффективности использования машинно-тракторного агрегата (МТА). Для решения поставленной задачи необходимо в первую очередь оптимально управлять режимами работы МТА, что без эффективных методов и средств эксплуатационного контроля не представляется возможным.
Однако, по возможности прогнозирования, существующие методы и средства можно считать исчерпавшими свои ресурсы для решения проблемы оптимизации режимов работы МТА. Поэтому разработка качественно нового направления в развитии методов и средств, основанных на непрерывном контроле интенсивности изменения эксплуатационных параметров МТА, может в значительной мере способствовать решению сформулированной проблемы. Результатами этого будут являться снижение себестоимости, а также повышение объемов и качества производства сельскохозяйственной продукции. Стратегией машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России на период до 2020 года создание отечественной интеллектуальной техники на базе качественно нового уровня развития науки и практических действий в сельском хозяйстве определено в качестве приоритетного направления1. Кроме того, согласно Доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации (РФ) (Указ Президента РФ от 30 января 2010 г. № 120), одним из приоритетных направлений экономической и производственной политики государства является поэтапное снижение зависимости отечественного агропромышленного комплекса от импорта техники и технологий, наблюдающегося многие годы на российском рынке сельскохозяйственной техники.
В связи с этим тема исследования, посвященная вопросам оптимизации режимов работы МТА на основе непрерывного контроля интенсивности изменения его эксплуатационных параметров, является актуальной и представляет практическую ценность.
Работа выполнена в соответствии с планом научных исследований ГОУВПО Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева и соответствует научному направлению РАСХН по проблеме Разработать высокоэффективные машинные технологии и технические средства нового поколения для производства конкурентоспособной сельскохозяйственной продукции, энергетического обеспечения и технического сервиса сельского хозяйства; межвузовской программой Агрокомплекс по госбюджетной теме № 53/19 - 98 Моделирование режимов работы МТА с учетом динамических характеристик; единым заказ-нарядом Министерства образования РФ по госбюджетной теме № 53/20 - 98 Разработка методов управления эффективностью и уровнем безопасности мобильных энергетических средств; республи Стратегия машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России на период до 2020 года [Текст] / В. И. Фисинин [и др.]. - М: ФГНУ Росинформагротех, 2009. - 80 с.
канским конкурсом инновационных проектов НИОКР в сфере малого бизнеса по госбюджетной теме № 53/21- 01 Разработка расходомера топлива, утвержденной Правительством Республики Мордовия (РМ) (Постановление № 1от 5 апреля 2001 г.); программой развития АПК РМ до 2012 года.
Цель исследования. Повышение эффективности использования МТА за счет оптимизации режимов работы на основе непрерывного контроля интенсивности изменения его эксплуатационных параметров.
Объект исследования. МТА на базе энергонасыщенных тракторов при выполнении ими технологических операций.
Предмет исследования. Закономерности изменения текущих значений и интенсивности изменения контролируемых эксплуатационных параметров с учетом условий, срока эксплуатации и режимов работы МТА.
Методы исследования. Решение поставленных задач проведено на основе применения методов функций случайных аргументов, операционного исчисления, дифференцирования, динамического и нелинейного программирования, прогнозирования; теорий вероятностей и математической статистики, массового обслуживания, автоматического и автоматизированного управления, информатизации, многокритериальной оптимизации, измерительных систем, системной оценки погрешностей измерений; корреляционного и спектрального анализа. Проверка полученных результатов выполнена на имитационных моделях, а также на реальных объектах исследования.
Научная новизна и основные результаты работы, выносимые на защиту:
Ц математическая модель функционирования МТА, представляющая основу для разработки моделей прогнозирования изменения эксплуатационных параметров с учетом способа реализации мощности двигателя трактора;
Ц комплексная система математических моделей прогнозирования изменения контролируемых эксплуатационных параметров с учетом вероятностного характера изменения внешней нагрузки, динамических свойств, технического состояния и режимов работы МТА;
Ц математическая модель многокритериальной оптимизации режимов работы МТА с учетом методов эксплуатационного контроля;
Ц аналитические методы по обоснованию и расчету допустимых режимов работы системы лоператор - МТА в соответствии с функциональными возможностями оператора в процессе контроля и управления;
Ц новые методы и средства эксплуатационного контроля, практическая реализация которых позволяет получать достоверную прогнозную информацию об изменении контролируемого эксплуатационного параметра.
Методами разработанной теории созданы и испытаны на реальных объектах:
термостабильный электронный расходомер топлива (Патент 2205371); расходомер топлива (Патент 2247949); универсальный объемный расходомер топлива (Патент 2273001); устройство контроля расхода топлива МТА (Патент 77990); дифференцирующий расходомер топлива (Патент 88141); комбинированный поршневой расходомер топлива (Патент 98578); устройство контроля интенсивности изменения расхода топлива (решение о выдаче патента на полезную модель от 10.06.2011 по заявке № 2011117754). Достоверность теоретических положений работы подтверждена экспериментальными исследованиями, а также производственными испытаниями разработанных средств.
Практическая значимость результатов исследования состоит в разработке научных основ, методов и средств, позволяющих:
Ц получать достоверную информацию об изменении контролируемых эксплуатационных параметров при всей совокупности факторов внешних условий и режимов работы МТА в функции текущих и предстоящих значений времени;
Ц прогнозировать оптимальные режимы работы МТА с учетом реализуемых методов эксплуатационного контроля;
Ц управлять режимами работы МТА с прогнозированием по времени;
Ц снизить напряженность труда и оптимизировать деятельность оператора в процессе контроля и управления МТА;
Ц повысить качество обучения по дисциплинам Эксплуатация машиннотракторного парка, Тракторы и автомобили, Безопасность жизнедеятельности.
Реализация результатов исследования осуществлялась путем использования научными организациями, испытательными центрами и производственными подразделениями, а именно: Министерством сельского хозяйства и продовольствия РМ при разработке республиканской программы развития АПК РМ до 2012 года в вопросах технической и технологической модернизации сельхозтоваропроизводителей; Научно-исследовательским институтом сельскохозяйственного машиностроения им. В. П. Горячкина (ОАО ВИСХОМ, г. Москва) при разработке и испытании нового поколения машин для возделывания и уборки пропашных культур к высвобождаемому энергомодулю ВЭМ-220;
Государственным научным учреждением (ГНУ) Всероссийский научноисследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Россельхозакадемии (ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии, г. Москва) при разработке и совершенствовании методов и технологических процессов контроля технического состояния и обеспечения безопасных условий труда при эксплуатации машинно-тракторного парка; ГНУ Мордовский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии (ГНУ Мордовский НИИСХ Россельхозакадемии, г. Саранск), Государственным унитарным предприятием РМ Центр испытания и внедрения сельскохозяйственной техники и машинных технологий (г. Саранск) при разработке новых технологий и технических решений, направленных на повышение эффективности использования сельскохозяйственной техники; применения в производственном процессе агропредприятий РМ; применения в учебном процессе ГОУВПО Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева (г. Саранск), ГОУВПО Калмыцкий государственный университет (г. Элиста), ФГОУ ВПО Ульяновская ГСХА (г. Ульяновск), ФГОУ ВПО Пензенская ГСХА (г. Пенза) при изучении дисциплин Эксплуатация машинно-тракторного парка, Тракторы и автомобили, Безопасность жизнедеятельности.
Результаты использования основных положений и выводов настоящего исследования подтверждены соответствующими документами, приведенными в приложении к работе.
Апробация. Основные положения диссертационной работы были представлены и одобрены на научных конференциях ГОУВПО Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева (Саранск, 1997 - 2011 гг.); Республиканских научно-практических конференциях Роль науки и инноваций в развитии хозяйственного комплекса Республики Мордовия (г. Саранск, 2001 - 2009 гг.); Всероссийской научно-производственной конференции Инновационные технологии в аграрном образовании, науке и АПК России (г. Ульяновск, 2003 г.); Международной научно-практической конференции Совершенствование технологий, средств механизации и технического обслуживания в АПК, посвященной 75-летию В. И. Медведева (г. Чебоксары, 2003 г.); Международной научно-технической конференции Научные проблемы развития ремонта, технического обслуживания машин, восстановления и упрочнения деталей, посвященной 100-летию со дня рождения академика ВАСХНИЛ А. И. Селиванова (г. Москва, 2008 г.); Международных научно-практических конференциях Вавиловские чтения (г. Саратов, 2008 - 2009 гг.); III Всероссийской научно-практической конференции Аграрная наука в XXI веке: проблемы и перспективы (г. Саратов, 2009 г.); Международной научнопрактической конференции Тракторы и автомобили, посвященной 60-летию кафедры тракторов и автомобилей УО Белорусская государственная сельскохозяйственная академия (Республика Беларусь, г. Горки, 2009 г.); IV Международной научной конференции Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых, посвященной 40-летию СО Россельхозакадемии (г. Новосибирск, 2010 г.); IV, V Международных научно-практических конференциях Аграрная наука - сельскому хозяйству (г. Барнаул, 2009 - 2010 гг.);
научной конференции профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный аграрный университет (г. СанктПетербург, 2011 г.).
По итогам работы VII Ярмарки бизнес-ангелов и инноваторов Приволжского федерального округа РФ, проходившей в рамках II Российского форума Российским инновациям - Российский капитал, экспонировавшийся инновационный проект Расходомер топлива (Патент 2247949) по направлению Базовые инновационные кластеры Поволжья - энергетика и ресурсосбережение, разработанный диссертантом в составе научной группы Института механики и энергетики ГОУВПО Мордовский государственный университет им.
Н. П. Огарева, занял I место (г. Саранск, 2009 г.).
По итогам конкурса Лучшее техническое решение, изобретение, полезная модель, рационализаторское предложение, направленные на решение актуальных проблем народного хозяйства Республики Мордовия в номинации Машиностроение разработанный диссертантом Дифференцирующий расходомер топлива (Патент 88141) отмечен дипломом III степени (г. Саранск, 2010 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 87 работ, в том числе 15 - в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ, 1 монография, получено 7 патентов РФ на изобретения и полезные модели, решение о выдаче патента на полезную модель. Общий объем публикаций - 47,76 п. л., из них 36,25 п. л. принадлежит соискателю.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка из 218 наименований и приложения; изложена на 323 страницах, содержит 87 рисунков, 29 таблиц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность диссертационной работы; определены объект, предмет, цель и методы исследования; указана научная новизна и основные результаты работы, которые выносятся на защиту; обозначена ее практическая значимость; представлена информация о реализации результатов исследования.
В первой главе Современное состояние проблемы и задачи исследования на основе обзора научных исследований дана оценка современному состоянию проблемы, поставлены задачи исследования.
При анализе современного состояния проблемы использовались работы известных ученых и специалистов в этой области Л. Е. Агеева, А. П. Акимова, В. Н. Болтинского, И. Ф. Бородина, П. Н. Бурченко, Н. В. Бышова, Ю. А. Вантюсова, В. В. Варнакова, Н. Н. Гевейлера, С. В. Глотова, Н. С. Ждановского, А. А. Зангиева, А. П. Иншакова, С. А. Иофинова, Ю. К. Киртбая, В. С. Красовских, В. И. Крутова, И. П. Ксеневича, Г. М. Кутькова, К. З. Кухмазова, А. П. Левцева, А. Г. Левшина, Б. А. Линтварева, А. Б. Лурье, В. А. Мачнева, В. И. Медведева, В. М. Михлина, А. Х. Морозова, А. В. Николаенко, И. М. Панова, А. П. Савельева, Б. С. Свирщевского, Ю. Н. Сидыганова, А. Н. Скороходова, В. И. Славкина, Ю. А. Судника, В. П. Тарасика, Н. М. Шарова, В. Д. Шеповалова, Г. Б. Шипилевского, В. А. Эвиева, Р. Х. Юсупова и др.
На основе обзора научных исследований в области сформулированной проблемы развитие методов и средств эксплуатационного контроля, с нашей точки зрения, можно разделить на несколько направлений (табл. 1).
Т а б л и ц а Развитие методов и средств эксплуатационного контроля Направление Методы и средства Эффективность применения развития эксплуатационного контроля Субъективные методы контроля: Уровень загрузки МТАЦ 50Е70 % а) на слух, по дымности выхлопа (в зависимости от квалификации - отработавших газов и т. д.; оператора) б) без средств контроля Первоначальное Методы и средства контроля по Уровень загрузки МТА - 73Е89 % (по среднему среднему значению эксплуатаци- (вне зависимости от квалификации значению экс- онного параметра: оператора).
плуатационного а) допусковый контроль; Снижение расхода топлива по параметра) б) тахоспидометр трактора, сравнению с субъективными первые разработки средств кон- методами контроля - 8Е10 %.
троля (указатели загрузки, Контроль и управление режимами работомеры и расходомеры). работы МТА с запаздыванием по времени П р о д о л ж е н и е т а б л. Направление Методы и средства Эффективность применения развития эксплуатационного контроля Существующее Методы и средства контроля по Уровень загрузки МТА - 85Е92 % (по текущему текущему значению эксплуатаци- (вне зависимости от квалификации значению экс- онного параметра: оператора).
плуатационного а) допусковый контроль; Снижение расхода топлива по параметра) б) существующие указатели сравнению с первоначальным загрузки, средства измерения направлением - 10Е13 %.
текущих значений эффективной Контроль и управление режимами мощности и расхода топлива работы МТА с запаздыванием по времени Анализ представленных материалов показывает, что существующие методы и средства эксплуатационного контроля являются неэффективными для решения задач, направленных на повышение уровня использования современного МТА, так как они предназначены для контроля и управления режимами работы с запаздыванием по времени.
В соответствии с этим возникает необходимость в разработке качественно нового направления развития методов эксплуатационного контроля, основанных на прогнозной информации об изменении контролируемого эксплуатационного параметра. Для этого требуется комплексное решение ряда теоретических и практических вопросов, связанных с изучением закономерностей изменения контролируемых эксплуатационных параметров с учетом условий эксплуатации и режимов работы МТА в функции текущих и предстоящих значений времени.
Практическая реализация нового направления основана на необходимости разработки средств эксплуатационного контроля нового поколения, основанных на измерении интенсивности изменения контролируемого эксплуатационного параметра. Это позволит осуществлять контроль и управление режимами работы МТА с прогнозированием по времени, т. е. начинать компенсацию внешнего возмущающего воздействия, нарушающего оптимальный режим работы, раньше, чем возникает достаточно большое отклонение от его значения.
В настоящее время, а также в обозримом будущем МТА останется автоматизированной человеко-машинной системой. Поэтому разработка новых методов и средств эксплуатационного контроля должна производиться в соответствии с функциональными возможностями оператора по приему и переработке предоставляемой информации, так как он играет существенную роль в процессе контроля и управления МТА.
На основании проведенного анализа для достижения поставленной в работе цели решаются следующие задачи по разработке:
Ц математической модели функционирования МТА, представляющей основу для разработки моделей прогнозирования изменения эксплуатационных параметров с учетом способа реализации мощности двигателя трактора;
Ц комплексной системы математических моделей прогнозирования изменения контролируемых эксплуатационных параметров с учетом вероятностного характера изменения внешней нагрузки, динамических свойств, технического состояния и режимов работы МТА;
Ц математической модели многокритериальной оптимизации режимов работы МТА с учетом методов эксплуатационного контроля;
Ц теоретических основ по обоснованию и расчету допустимых режимов работы системы лоператор - МТА в соответствии с функциональными возможностями оператора в процессе контроля и управления;
Ц новых методов и средств эксплуатационного контроля, позволяющих получать достоверную прогнозную информацию об изменении контролируемого эксплуатационного параметра.
Во второй главе Прогнозирование эксплуатационных параметров МТА приводится теоретическое обоснование закономерностей изменения входного воздействия, характерного для реальных условий функционирования МТА;
представлены результаты по разработке математической модели функционирования МТА и комплексной системы математических моделей прогнозирования изменения контролируемых эксплуатационных параметров.
Многими исследователями входное возмущающее воздействие на МТА рассматривается в рамках теории стационарных случайных процессов, где в качестве основного закона распределения используется закон Гаусса. Однако такие вероятностные процессы в практике работы МТА встречаются достаточно редко. В общем случае процессы работы МТА, как и любой динамической системы, начинаются с нестационарной стадии (неустановившийся режим). После затухания переходных процессов агрегат переходит на установившийся режим работы, при котором процессы протекают сравнительно однородно и имеют вид непрерывных колебаний относительно их средних значений, которые можно считать стационарными.
На основе выполненных нами исследований установлено, что нестационарный вероятностный процесс, характерный для условий функционирования МТА, может быть представлен в виде суммы неустановившихся (переходных) и установившихся (стационарных) режимов работы, распределение входного воздействия которых подчиняется, соответственно, законам Гаусса и арксинуса.
Моделирование процессов функционирования МТА представляет собой разработку и исследование математической модели описывающей динамические свойства агрегата с учетом изменения сил сопротивления движению.
На современном этапе развития методов моделирования наиболее перспективными являются модели, основанные на системе нелинейных уравнений, характеризующих динамические свойства МТА. Однако установлено, что использование нелинейных моделей МТА в качестве основы для разработки моделей прогнозирования изменения его эксплуатационных параметров невозможно по причине отсутствия надежных и эффективных способов их решения, позволяющих получить аналитическую запись результата решения, характеризующую закономерность динамических процессов функционирования МТА.
Кроме того, нами установлено, что существующие математические модели функционирования МТА имеют ограниченный диапазон применения в связи с тем, что далеко не полно отражают все особенности работы агрегата в зависимости от способа реализации мощности двигателя трактора.
В соответствии с вышеизложенным записана система дифференциальных уравнений составляющих элементов МТА:
(Tа p 1)а kкк kмM ; (1) к (Tк p 1)к kд1дк Tка pа ; (2) (Tдк p2 2дкTдк p 1)дк kк1к Thк pH ; (3) рк (Tвом p 1)вом k H kмвомMвом ; (4) рвом рвом (Tдвомp2 2двомTдвомp 1)двом kквомвом ThвомpH ; (5) рвом (Tр p2 2 Tр p 1)H kдд, (6) р р где а, к, вом, д, Н - безразмерное изменение скорости МТА, углор вых скоростей ведущих колес и вала отбора мощности (ВОМ) трактора, коленчатого вала двигателя и координаты положения рейки топливного насоса; M, к Мвом - момент нагрузки на движителях и ВОМ трактора; дк, и двом, Н рк Н - безразмерное изменение угловой скорости коленчатого вала двигателя рвом и координаты положения рейки топливного насоса для систем двигатель - трансмиссия трактора и двигатель - ВОМ трактора; Tа, Tк, Tка, Твом - постоянные времени МТА, составляющих ходовой части и ВОМ трактора; Тдк, Тhк, дк и Тдвом, Тhвом, двом - постоянные времени двигателя, рейки топливного насоса и относительный коэффициент затухания колебаний вращающихся масс для систем двигатель - трансмиссия трактора и двигатель - ВОМ трактора; Tр, - постоянная времени регулятора и относительный коэффир циент затухания колебаний элементов регулятора; kк, kм, kд1, kк1, k, рвом kмвом, kквом kд - коэффициенты усиления по входным координатам;
, p d / dt - оператор дифференцирования.
Система дифференциальных уравнений (1) - (6) представляет собой математическую модель функционирования тягово-приводного МТА. При M = к ( д = двом) она преобразуется в модель приводного МТА, характеризуемого уравнениями (4) - (6) системы двигатель - ВОМ трактора, а при Мвом= ( д = дк ) - в модель тягового МТА, характеризуемого уравнениями (1) - (3), (6) системы двигатель - трансмиссия трактора (по И. П. Ксеневичу и В. П. Тарасику, где применялась разработанная диссертантом методика расчета составляющих дифференциальных уравнений). Решение системы дифференциальных уравнений (1) - (6) представляет основу для разработки математических моделей прогнозирования изменения эксплуатационных параметров МТА с учетом способа реализации мощности двигателя трактора.
Установлено, что существующие модели прогнозирования эксплуатационных параметров позволяют учитывать вероятностный характер изменения внешней нагрузки, динамического и технического состояния МТА. Однако они предназначены в основном для решения ограниченной задачи, связанной с определением состояния контролируемого параметра в текущий момент времени на стационарных режимах работы МТА. Поэтому одним из перспективных и малоизученных направлений по их совершенствованию является разработка математических моделей прогнозирования, представляющих комплексное решение, учитывающее характерные особенности функционирования МТА в условиях нестационарной вероятностной нагрузки, как для текущих, так и для предстоящих значений времени.
Изменение эксплуатационного параметра, обусловленное вероятностным характером внешней нагрузки, описывается формулой (на примере расхода топлива двигателя Gт):
Gт1( М ) Аg1 Вg1М [W( p )Gт Cg1 ]М при М Mн;
Gт2( М ) Аg2 Вg2М [W( p )Gт Cg2 ]М при М Mн, (7) где М Мк Мвом - суммарное входное возмущающее воздействие, приведенное к коленчатому валу двигателя; М - номинальное значение крутящего моменн та двигателя;,,,,, - коэффициенты функциональной Аg1 Аg 2 Вg1 Вg2 Сg1 Сgзависимости Gт( М ) на установившихся режимах работы для регуляторного и корректорного участков характеристики двигателя:
Gт1( М ) Gт2( М ) Аg1 kцднhрн{1 2 Tр( D D1 )(1 R R1 ) ( R R1 )2 [ 2( R R1 ) р ( 2 Tр М / )( D D1 )]( D D1 )М / };
р Аg2 kцднhрн{1 2 Tр( D D1 )(1 R R1 ) ( R R1 )2 [ 2( R R1 ) р ( 2 Tр М / )( D D1 )]( D D1 )М / };
р Вg1 kцднhрн2( D D1 ) / [ 2( R R1 ) Tр( D D1 ) М ( D D1 ) / ];
р Вg2 kцднhрн2( D D1 ) / [ 2( R R1 ) Tр( D D1 ) М ( D D1 ) / ];
р 2 Сg1 kцднhрн( D D1 )2 / ; Сg2 kцднhрн( D D1 )2 / , где - коэффициент пропорциональности между цикловой подачей топлива kц и перемещением рейки топливного насоса; дн - номинальное значение углоhрн вой скорости вращения коленчатого вала двигателя; - координата положения рейки топливного насоса на номинальном нагрузочном режиме работы двигателя; D, R, D1, R1 - составляющие переходного процесса, определяемые в результате решения системы дифференциальных уравнений (1) - (6);
M, - среднее значение и среднее квадратическое отклонение М ;
2 kцkм(Tр p2 2 Tр p 1) р W(p)Gт (C0 p5 C1p4 C2 p3 C3 p2 C4 p C5 )2 kцkмвом(Tр p2 2 Tр p 1) р , (C0вом p5 C1вом p4 C2вом p3 C3вом p2 C4вом p C5вом )где W(p)Gт - параметр динамической характеристики на неустановившихся режимах работы МТА; C0 ЕC5 - коэффициенты характеристического уравнения для системы двигатель - трансмиссия трактора:
2 С0 (TдкTрTкTа ) / Tка ;
2 2 2 2 2 C1 [ 2TкTа( TдкTр дкTрTдк ) TдкTр (Tк Tа )] / Tка kкTдкTр ;
р 2 C2 [TкTа(Tдк Tр ) 2TаTдкTр( 2дк Tк Tдк дкTр 2TдкTрTк( Tдк р р р 2 дкTр )TдкTр ] / Tка 2TдкTр( Tдк дкTр )kк;
р 2 C3 [TкTа( 2дкTдк Tр Thк ) TаTдк(Tдк 4дк Tр ) Tк(Tдк Tр ) р р 2 2TдкTр( 2дк Tк Tдк дTр )] / Tка (Tдк 4дк TдкTр Tр )kк;
р р р С4 [Tк( 2дкTдк 2 Tр Thк ) Tдк(Tдк 4дк Tр ) р р Tа(Tк 2дTдк Thк )] / Tка ( 2дкTдк 2 Tр Thк )kк;
р C5 (Tк 2дкTдк Thк ) / Tка kк;
C0вомЕC5вомЦ коэффициенты характеристического уравнения для системы двигатель - ВОМ трактора:
2 2 2 2 C1вом Твом( 2 TдвомTр 2двомTрTдвом ) TдвомTр С0вом TдвомTрTвом; ;
р 2 2 2 C2вом Твом(Tдвом Tр 4двом TдвомTр ) 2Tр Tдвом 2двомTдвомTр ;
р р 2 C3вом Твом( 2двомTдвом 2Tр Thвом ) Tдвом Tр 4двом TдвомTр;
р р C4вом Твом 2двомTдвом 2Tр Thвом;.
C5вом 1 k р рвом В эксплуатационных условиях выходные параметры МТА изменяются не только от вероятностного характера нагрузки, но и от наработки, характеризующей изменение его технического состояния. Установлено, что для прогнозирования эксплуатационных параметров с учетом вероятностного характера изменения технического состояния МТА может быть использован закон Гаусса, характеризуемый плотностью вероятности вида:
(Т ) (t 2 )1 exp[ (Т Т )2 /( 2t2 )], (8) t где Т, - среднее значение и среднее квадратическое отклонение наработки МТА.
Изменение текущих значений Gт с учетом наработки МТА описывается выражением:
Gтt(Т ) Аg t [W( p )Gт Вg t ]T, (9) Аg t Вg t где, - коэффициенты функциональной зависимости Gт t (Т ) на установившихся режимах работы МТА:
Аg t kцhрдо[1 R R1 2 Tр( D D1 ) ( D D1 )Т / t ] ;
р Bg t kцhрдо( D D1 ) / t, где hр - координата положения рейки топливного насоса; до - значение угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя, соответствующее начальной наработке (Т=0).
Проведенными исследованиями установлено, что прогнозирование эксплуатационных параметров МТА во времени основано на определении интенсивности их изменения. Выполнив соответствующие преобразования выражения (7), получим формулу для определения интенсивности изменения расхода топлива Gти( М ):
Gти1( М ) Аgи1 Вgи1М при М Mн;
Gти2( М ) Аgи2 Вgи2М при М Mн, (10) где Аgи1 Вg1; Аgи2 Вg2; Вgи1 2[W( p )Gт Сg1 ];
Вgи2 2[W( p )Gт Сg2 ].
Выражения (7), (9), (10) представляют собой комплексную систему математических моделей прогнозирования Gт с учетом вероятностного характера изменения внешней нагрузки, динамических свойств, технического состояния и режимов работы МТА в функции текущих и предстоящих значений времени.
В условиях вероятностного характера изменения внешней нагрузки и режимов работы МТА наибольший интерес представляет определение математических ожиданий и дисперсий эксплуатационных параметров, так как эти вероятностно-статистические характеристики позволяют оценивать количественную и качественную стороны эксплуатационного контроля МТА. В качестве примера рассмотрим порядок разработки моделей расчета математического ожидания и дисперсии Gт.
Математическое ожидание расхода топлива М( Gт ) с учетом выражения (7) определяется следующим образом:
2 М( Gт ) Рн[W( p )Gт( M )] Ру{ 0,5[ Аg1 Ag2 M ( Bg1 Bg2 )] ( )1[ Аg1 Ag2 M ( Bg1 Bg2 ) М ( Cg1 Cg2 )]arcsin[( Мн M )/ А ] ( )1[ Bg1 Bg2 M (Cg1 Cg2 )] А ( Мн М )2 }, (11) где A - амплитуда колебания М ; Рни Ру - вероятность реализации неустановившихся и установившихся режимов работы МТА.
Математическое ожидание расхода топлива М( Gтt ) с учетом равенства (9) определяется из выражения:
М(Gтt ) Рн[W( p )GтТ ] Ру[0,5( Аg t Вg tТ )( Аg t Вg tТ )(tн3 ) Вg tt(tн3 )], (12) где tн3 - номинальное значение переменной величины t3 ; ( tн3 ), (tн3 )Ц это, соответственно, функция Лапласа и плотность распределения вероятностей tн3.
Математическое ожидание интенсивности изменения расхода топлива М( Gти ) с учетом выражения (10) определяется по формуле:
М(Gти ) Рн[W( p )Gт2 М ] Ру{0,5( Аgи1 Аgи2 )( )1[ Аgи1 Аgи2 M ( Вgи11 Вgи21 )]arcsin[( Мн M )/ А ] ( )1( Вgи21 Вgи11 ) А ( Мн М )2 }, (13) где Вgи11 2Сg1; Вgи21 2Сg2.
Дисперсия расхода топлива D( Gт ) с учетом выражений (7), (11) определяется следующим образом:
2 2 2 2 2 D( Gт ) Рн{[W( p )Gт ]2( 2M )2 } Ру{ 0,5[ Еg1 Еg2 2А ( Cg1Еg1 4 2 2 2 2 Cg2Еg2 ) 3А ( Cg1 Cg2 )] ( )1[ Еg1 Еg2 2А ( Cg1Еg1 Cg2Еg2 )] arcsin[( Мн M )/ А ] [ 2( Еg2Fg2 Еg1Fg1 ) 4А ( Cg2Fg2 Cg1Fg1 ) 2 ( Мн M )( Fg2 Fg1 ) 2( Мн M )( Еg2Cg2 Еg1Cg1 ) 2( Мн M )2 ( Cg2Fg2 Cg1Fg1 )] А ( Мн М )2 }, (14) где Еg1 Аg1 Вg1М Cg1М М(Gт ); Fg1 Вg1 Cg1М ;
Еg2 Аg2 Вg2М Cg2М М(Gт ); Fg2 Вg2 Cg2М..
Дисперсия расхода топлива D( Gтt ) с учетом равенств (9), (12) определяется из выражения:
D(Gтt ) Рн{t2[W( p )Gт ]2 } Ру{ Egt [ 0,5 ( tн3 )] 2EgtВgtt( tн3 ) Вgtt2[ 0,5 ( tн3 ) tн3( tн3 )]}, (15) где Еgt Аgt ВgtT М(Gтt ).
Дисперсия интенсивности изменения расхода топлива D( Gти ) с учетом выражений (10), (13) определяется по формуле:
D( Gти ) Рн{ 4 [W( p )Gт ]2 } 0,5Ру{[ Аgи1 Bgи11М М( Gти )]2 [ Аgи2 Bgи21М М( Gти )]2 } ( )1Ру{[ Аgи1 Bgи11М М( Gти )]2 [ Аgи2 Bgи21М М( Gти )]2 }arcsin[( Мн M )/ А ] ( )1Ру{ 2А Bgи21[ Аgи2 Bgи21М М( Gти )] 2А Bgи11[ Аgи1 Bgи11М М( Gти )] 2 2 ( Мн M )[ Bgи11 Bgи21] } А ( Мн М )2. (16) Аналогично разработаны математические модели прогнозирования и расчета вероятностно-статистических характеристик для остальных контролируемых эксплуатационных параметров МТА, таких как угловая скорость коленчатого вала двигателя д и ВОМ трактора вом, скорость МТА Vр, эффективная мощность двигателя Ne.
По результатам анализа разработанных математических моделей прогнозирования установлено, что интенсивность изменения таких эксплуатационных параметров МТА, как д, вом и Vр, равняется некоторой постоянной (неслучайной) величине С const. Это означает, что с вероятностью, равной единице, интенсивность изменения перечисленных эксплуатационных параметров принимает значение С const, а другие значения с вероятностью, равной нулю.
Следовательно, по данным контролируемым параметрам, можно находить лишь среднюю интенсивность их изменения за определенный промежуток времени, а для прогнозирования эксплуатационных параметров во времени наиболее важна такая характеристика, как интенсивность изменения их текущих значений. Поэтому д, вом и Vр для этих целей непригодны.
Из представленной совокупности контролируемых параметров МТА для прогнозирования их изменения во времени наиболее подходят Gт и Ne, так как интенсивность их изменения является непостоянной. Поэтому дальнейшие исследования проводились в рамках этих эксплуатационных параметров.
В третьей главе Оптимальные и допустимые режимы работы МТА представлены результаты по разработке математической модели многокритериальной оптимизации режимов работы МТА и теоретических основ по обоснованию и расчету допустимых режимов работы системы лоператор - МТА.
Согласно проведенным исследованиям, установлено, что основными критериями оптимизации режимов работы МТА являются максимум производительности [ М(Wч )]max и минимум удельных приведенных затрат на единицу его выработки [ М( Cуд )]min. В процессе эксплуатации МТА работа только по этим частным критериям является не всегда оправданной. Поэтому в настоящее время наметилась проблема выбора критерия оптимизации режимов работы МТА. Эта задача может быть решена посредством разработки математической модели многокритериальной оптимизации, позволяющей найти компромисс между частными критериями. Кроме того, установлено, что, помимо критерия оптимизации, на режимы работы МТА существенное влияние оказывают реализуемые методы эксплуатационного контроля. Поэтому решение задачи многокритериальной оптимизации режимов работы МТА должно быть с учетом методов эксплуатационного контроля.
Математическая модель многокритериальной оптимизации режимов работы МТА может быть представлена в виде системы уравнений:
2 АW1 АW 2 ( BW1 BW 2 )( М А tн )(CW1 CW 2 )( М М А tн А ) 0;
2 2 АW1 АW 2 ( BW1 BW 2 )( М А tн )(CW1 CW 2 )( М 2М А tн А tн ) 0; (17) 2 АС1 АС2 ( BС1 BС2 )( М А tн )(CС1 CС2 )( М М А tн А ) 0;
2 2 АС1 АС2 ( BС1 BС2 )( М А tн )(CС1 CС2 )( М 2М А tн А tн ) 0, где AW1, AW 2, BW1, BW 2, CW1, CW 2 - коэффициенты функциональной зависимости Wч( М ); AС1, AС2, BС1, BС2, CС1, CС2 - коэффициенты функциональной зависимости Суд( М ); tн ( Мн М ) / А.
При АС1 АС2, BС1 BС2, CС1 CС2 система уравнений (17) преобразуется в математическую модель оптимизации режимов работы МТА по критерию [ М(Wч )]max, а при АW1 АW 2, BW1 BW 2, CW1 CW 2 - в модель оптимизации по критерию [ М( Cуд )]min.
Решение системы уравнений (17) может быть представлено в следующем виде:
2 2 2 2 2 3М 9М 4А М М 4А 2М 4М 4А t* ; t* ; t*комп , нw нс н 2n А 2n А 2n А где,, t* t* t*компЦ корни характеристического уравнения системы (17) при опнw нс н тимизации режимов работы МТА по критериям [ М(Wч )]max, [ М( Cуд )]min и [ М(Wч, Cуд )]max(min), представляющему некоторый компромисс между частными критериями [ М(Wч )]max и [ М( Cуд )]min; n 0 - допусковый контроль по среднему значению эксплуатационного параметра; n 1 - допусковый контроль по текущему значению и измерительный контроль по среднему значению эксплуатационного параметра; n 2 - измерительный контроль по текущему значению и допусковый контроль интенсивности изменения эксплуатационного параметра;
n 4 - измерительный контроль интенсивности изменения эксплуатационного параметра.
Режимы работы МТА определяются уровнем реализации оптимальных значений контролируемых эксплуатационных параметров. Одним из методов, позволяющих повысить эффективность использования МТА, является обоснование допустимых режимов работы, при которых контролируемые эксплуатационные параметры находятся в научно обоснованных границах допусков.
Общее выражение для определения допуска текущих значений контролируемого эксплуатационного параметра МТА может быть представлено в виде (на примере Gт):
Gт Gтt Gт, (18) где Gтt Gтн М(Gтt ) - предельно допустимое отклонение текущих значений Gтот его номинального значения Gтнв зависимости от наработки МТА (ресурсный допуск); Gт Gт н [ М(Gт ) ] - предельно допустимое отклонение текущих значений Gт от Gтн, обусловленное вероятностным характером изменения внешней нагрузки (установочный допуск), где - погрешность линеаризации статической характеристики двигателя.
В исследованиях по определению допустимых режимов работы МТА недостаточное внимание уделено оператору, т. е. существующие методы разработаны без учета человеческого фактора и предназначены в основном для автоматических систем контроля и управления режимами работы МТА. В настоящее время (вероятно, и в обозримом будущем) все МТА остаются человекомашинными автоматизированными (на информационном или управляющем уровнях) системами. Поэтому наряду с вышеперечисленными особенностями обоснование допустимых режимов работы МТА должно производиться в соответствии с функциональными возможностями оператора по приему и переработке предоставляемой информации, так как он играет существенную роль в процессе контроля и управления МТА.
В рамках эксплуатационного контроля работу системы лоператор - МТА можно рассматривать как работу многоканальной системы массового обслуживания, где в качестве каналов используются измерительные средства контроля эксплуатационных параметров.
Одной из важнейших величин, связанных с системой, является время обслуживания одной заявки. Применительно к системе лоператор - МТА время обслуживания одной заявки представляет собой время, требуемое оператору для получения и переработки информации в процессе эксплуатационного контроля, которое складывается из следующих временных затрат:
tкон tобн tобр tпр, (19) tобн где - время обнаружения сигнала по показаниям прибора, tобрЦ время обработки информации, tпр - время формирования и принятия решения.
В соответствии с вышеизложенным установочный допуск Gт чел, позволяющий учитывать функциональные возможности оператора в процессе контроля и управления системой лоператор - МТА, определяется по формуле:
Gт чел Gт {1 [1 exp( конtкон )]}, (20) где кон 1/ М(tкон ) - величина, обратная среднему времени контроля М(tкон ).
Общее выражение с учетом равенства (20) для определения Gт может быть записано в виде:
Gт Gтt Gт {1 [1 exp( конtкон )]}. (21) Выражение (21) - это математическая модель расчета допуска текущих значений Gт с учетом вероятностного характера изменения внешней нагрузки, динамических свойств, технического состояния и режимов работы МТА, а также функциональных возможностей оператора в процессе контроля и управления.
Представленные теоретические основы, включающие обоснование допустимых режимов работы системы лоператор - МТА в соответствии с функциональными возможностями оператора, предназначены для контроля по текущим значениям контролируемого параметра (эксплуатационный контроль с запаздыванием по времени). Далее рассмотрим методику определения научно обоснованных границ допусков при контроле интенсивности изменения контролируемого эксплуатационного параметра.
Общее выражение для определения допуска интенсивности изменения расхода топлива может быть представлено в виде:
Gти Gти Gтиt Gти, (22) где Gтиt - ресурсный допуск, принимается за начало отсчета, Gтиt Gтt т. е. Gтиt 0; Gти М(Gти ) - установочный допуск, характеризующий интенсивность изменения расхода топлива в единицу времени, где л+, Ц - это, соответственно, режим разгона и торможения двигателя.
По аналогии с равенством (21) допуск определяется по формуле:
Gти Gти 0 Gти {1 [1 exp( конtкон )]}. (23) Выражение (23) - это математическая модель расчета допуска интенсивности изменения Gти с учетом вероятностного характера изменения внешней нагрузки, динамических свойств, технического состояния и режимов работы МТА, а также функциональных возможностей оператора в процессе контроля и управления.
Теоретические исследования, проведенные с использованием разработанной системы математических моделей расчета оптимальных и допустимых режимов работы МТА, показали, что:
Ц разработанные методы (измерительный и допусковый) контроля интенсивности изменения эксплуатационного параметра являются более эффективными по сравнению с существующими методами, так как обеспечивают уровень загрузки МТА в зависимости от критерия оптимальности в пределах ;
* 0,960, - корректировку допусков с учетом вероятностного характера изменения технического состояния необходимо производить через 975 - 1 044 мото-ч, что соответствует ТО-3 тракторов;
Ц контроль интенсивности изменения эксплуатационного параметра позволяет управлять режимами работы МТА (как автоматическими, так и автоматизированными системами) с прогнозированием по времени (рис. 1) за счет выполнения упреждающих управляющих воздействий, а также устранить эффект мерцания текущих значений контролируемого параметра, особенно характерного для номинальной загрузки. Это позволяет снизить напряженность оператора в процессе контроля и управления МТА.
Рис. 1. Схема методов эксплуатационного контроля МТА:
- время выхода интенсивности изменения Gти за границу установочного допуска ;
tGти - время выхода текущих значений Gт за границу установочного допуска ;
tGт t t2 t1Ц запас (прогнозирование) по времени о предстоящем изменении режима работы МТА Согласно теории информатизации, критерием оценки степени информационной значимости контролируемого эксплуатационного параметра является минимум его энтропии. В табл. 2 представлены результаты расчета энтропии текущих значений Н(Gт ), Н( Ne )и интенсивности изменения Н(Gти ), Н( Neи )расхода топлива и эффективной мощности двигателя.
Т а б л и ц а Энтропия, и, Н(Gт ) Н( Ne ) Н(Gти ) Н( Nеи )* , % Н( Gт ), бит Н( Ne ), бит Н( Gти ), бит Н( Nеи ), бит 11 0,53 0,07 4,99 3,22 1,63 0,47 6,04 4,33 2,31 1,15 6,71 5,* - коэффициент вариации внешней нагрузки.
Анализ показывает, что с точки зрения информационной значимости для эксплуатационного контроля с прогнозированием по времени наиболее подходит расход топлива. Поэтому необходимо разрабатывать в первую очередь средства эксплуатационного контроля расхода топлива.
В четвертой главе Программа, методика и средства экспериментальных исследований представлена программа, определена методика экспериментальных исследований, проводившихся в лабораторно-полевых и производственных условиях. Кроме того, дано описание разработанных средств эксплуатационного контроля расхода топлива, использованной измерительной и регистрирующей аппаратуры, а также вспомогательного оборудования.
Целью экспериментальных исследований являлась проверка разработанных теоретических положений.
В программу экспериментальных исследований входило:
Ц получение исходной информации для исследования динамических характеристик МТА;
Ц разработка и испытание средств эксплуатационного контроля;
Ц сбор статистического материала для изучения закономерностей изменения текущих значений контролируемых эксплуатационных параметров и интенсивности изменения расхода топлива с учетом условий эксплуатации и режимов работы МТА;
Ц проверка достоверности определения оптимальных и допустимых режимов работы МТА.
Программа эксперимента включала проведение следующих видов испытаний:
Ц лабораторные (тормозные) испытания тракторов Т-150К и МТЗ-80;
Ц лабораторно-полевые испытания тяговых, почвообрабатывающих (Т-150К+ПЛП-6-35), (Белорус-1221+КУК-4П+4БЗСС-1,0) и тягово-приводного, уборочного (Белорус-1221+КДЛ-3,14) МТА.
При проведении экспериментальных исследований использовались как стандартные методы, так и частные методики. Предварительно апробация частных методик осуществлялась на специально разработанном стенде, запатентованном под названием Тормозной стенд для имитации условий эксплуатации МТА (Патент 2149375). Имитационное моделирование с использованием разработанного стенда позволило упростить процедуру проведения, а также значительно снизить трудоемкость и затраты материальных средств экспериментальных исследований на реальных объектах. Запись и обработка информации, полученной при проведении экспериментальных исследований, велись на основе современных компьютерных средств с использованием программного обеспечения PowerGraph 3.3, Matlab 7.0.1.
Для контроля режимов работы МТА по текущему значению расхода топлива разработаны:
Ц импульсный расходомер топлива (ИРТ), запатентованный под названием Термостабильный электронный расходомер топлива (Патент 2205371). По результатам испытаний установлено, что конструкция датчика ИРТ не обеспечивает необходимую точность измерения текущих значений расхода топлива на всех режимах работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) по причине инерционности крыльчатки, приводящей к увеличению погрешности измерения до 3 %;
Ц интегрирующий диафрагменный расходомер топлива (ИДРТ), запатентованный под названием Расходомер топлива (Патент 2247949). Конструкция ИДРТ, обеспечивающая высокую точность ( 0,5 %) измерения расхода топлива на всех режимах работы ДВС, обладает недостатком - ограниченное применение, так как предназначена для измерения только суммарного значения расхода топлива;
Ц на основе конструкции датчика ИДРТ и электронного блока на микропроцессорной основе ИРТ была разработана конструкция комбинированного диафрагменного расходомера топлива (КДРТ), запатентованного под названием Универсальный объемный расходомер топлива (Патент 2273001). Конструкция КДРТ позволяет производить высокоточное (с погрешностью 0,5 %) измерение суммарных и текущих значений расхода топлива на всех режимах работы ДВС;
Ц система эксплуатационного контроля, запатентованная под названием Устройство контроля расхода топлива МТА (Патент 77990). По сравнению с известными решениями предлагаемое устройство позволяет расширить его функциональные возможности за счет одновременного измерения, как текущих значений, так и суммарного расхода топлива, приходящегося на единицу выработки МТА. Это позволяет повысить качество контроля и эффективность использования МТА. Кроме того, предлагаемая конструкция системы контроля более проста и компактна по сравнению с другими известными решениями.
Для контроля интенсивности изменения расхода топлива разработаны:
Ц поршневой расходомер, запатентованный под названием Дифференцирующий расходомер топлива (ДРТ) (Патент 88141). Он предназначен для реализации на тракторах, оборудованных ДВС с номинальным расходом топлива до 7 г/с;
Ц расходомер топлива, запатентованный под названием Устройство контроля интенсивности изменения расхода топлива (УКИРТ) (решение о выдаче патента на полезную модель от 10.06.2011 по заявке № 2011117754). Он предназначен для реализации на тракторах, оборудованных ДВС с номинальным расходом топлива 7 г/с и более;
Ц комбинированный поршневой расходомер топлива (КПРТ) (Патент 98578). Конструкция КПРТ (рис. 2) представляет собой систему эксплуатационного контроля, позволяющую наряду с контролем режимов работы осуществлять регистрацию и накопление данных о значениях расхода топлива, характеризующих эффективность использования МТА, техническое состояние двигателя и наработку трактора до очередного планового технического обслуживания.
Рис. 2. Структурная схема КПРТ:
1 - корпус; 2, 3 - электромагнитные клапаны; 4 - защитный кожух; 5 - электронный блок;
6 - поршень; 7 - шток поршня; 8Ц11 - каналы; 12 - устройство управления работой электромагнитных клапанов; 13, 14 - фотодиоды устройства управления электромагнитными клапанами; 15, 16 - светодиоды устройства управления электромагнитными клапанами;
17 - флажок; 18, 19 - фототранзистор и светодиод устройства получения измерительного сигнала; 20 - планка с оптическим растром; 21 - устройство дифференцирования;
22 - устройство записи и хранения информации; 23 - устройство индикации суммарного расхода топлива; 24 - устройство цифровой индикации: режим 1 - интенсивность изменения расхода топлива, режим 2 - текущие значения расхода топлива; 25 - интерфейс передачи данных (USB 2.0); 26 - переносной модуль памяти (USB Flash Drive);
А, Б - верхняя и нижняя внутренние полости корпусаКПРТ предназначен для реализации на тракторах, функционирующих в составе МТА и не оборудованных бортовыми системами эксплуатационного контроля. В отличие от КПРТ электронный блок ДРТ (УКИРТ) не содержит устройство записи и хранения информации, поэтому его использование возможно только на тракторах, оборудованных штатными бортовыми системами контроля и управления.
Согласно проведенным испытаниям, установлено, что измерение разработанными средствами интенсивности изменения расхода топлива на всех режимах работы ДВС производится с погрешностью 0,5 %.
Автономная работа КПРТ, или работа ДРТ (УКИРТ), в составе штатной бортовой системы эксплуатационного контроля трактора осуществляется по алгоритму:
1. Измерение текущих значений Gтi, суммарного значения Gт расхода топлива и определение интенсивности его изменения Gтиi.
2. Определяется текущее значение коэффициента вариации внешней нагрузки. Для этого производится непрерывное (с заданной дискретностью) i сравнение измеренных значений Gтиi с расчетными. Расчетные значения вычисляются заранее для различных значений и загружаются в память систе мы контроля (электронного блока КПРТ) в виде массива данных.
3. Определяется допустимое значение интенсивности изменения расхода топлива Gти в соответствии с реализуемым для условий эксплуатации МТА критерием оптимизации режимов его работы. Расчетные значения Gти, аналогично, вычисляются заранее и загружаются в память системы контроля (электронного блока КПРТ) в виде массива данных.
4. Определяется количественная характеристика установочного допуска Gти, обусловленного вероятностным характером изменения внешней нагрузки, на которую необходимо скорректировать нижнюю границу допуска Gти. Корректировка нижней границы Gти осуществляется постоянно, в соответствии с изменяющимися условиями эксплуатации МТА.
5. Определяется значение ресурсного допуска, обусловленного изGтиt менением технического состояния МТА, на которую необходимо скорректировать верхнюю границу допуска. Корректировка верхней границы Gти Gти осуществляется с расчетной периодичностью в литрах израсходованного топлива соответствующей наработке - 1 000 мото-ч.
6. Выполняется сравнение измеренного значения Gтиi с границами допуска Gти. Если текущее значение Gтиi не выходит за пределы допуска Gти, то изменение режима работы МТА не выполняется.
7. Изменение режима работы МТА.
В зависимости от финансовых возможностей производителей сельскохозяйственной продукции и планируемого к применению метода эксплуатационного контроля разработанные средства могут в одинаковой степени использоваться для оснащения имеющихся у них тракторов при выполнении полевых механизированных работ в составе МТА.
В пятой главе Результаты экспериментальных исследований и их анализ представлены расчетные и экспериментальные данные, результаты их анализа, а также расчет технико-экономической эффективности от внедрения результатов проведенного исследования.
Проверка соответствия эмпирических и теоретических частот распределения входного воздействия на МТА производилась по критерию согласия Пирсона, где в качестве теоретических распределений использовались два за кона: закон Гаусса - для неустановившихся (переходных), закон арксинуса - для установившихся (стационарных) режимов работы. Согласно выполненным расчетам: для неустановившихся режимов работы [0,63 Р(2 ) 0,77], для установившихся режимов работы [0,57 Р(2 ) 0,69].
Полученный результат подтверждает правомерность выдвинутых предположений о том, что нестационарный вероятностный процесс, характерный для реальных условий функционирования МТА, может быть представлен в виде суммы режимов работы, распределение входного воздействия которых подчиняются, соответственно, законам Гаусса и арксинуса.
Анализ гистограмм (рис. 3), характеризующих нестационарный вероятностный процесс для условий функционирования тягово-приводного (Белорус1221+КДЛ-3,14) и тягового (Т-150К+ПЛП-6-35) МТА, показывает, что в зависимости от способа реализации мощности двигателя трактора изменяется соотношение между режимами его работы, обусловленными переключением передач и изменением скоростного режима работы двигателя. Для тяговых агрегатов характерно преобладание установившихся режимов работы, описываемых законом арксинуса, а для тягово-приводных - неустановившихся режимов работы, описываемых законом Гаусса. Это необходимо учитывать, чтобы получать достоверную информацию об изменении контролируемых эксплуатационных параметров МТА.
8 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 К л а с с ы К л а с с ы неустановившиеся режимы неустановившиеся режимы установившиеся режимы установившиеся режимы а) б) Рис. 3. Нестационарный вероятностный процесс для условий функционирования тягово-приводного (а) и тягового (б) МТА Оценка адекватности разработанной математической модели функционирования МТА осуществлялась путем идентификации переходных процессов (рис. 4), полученных расчетом, и экспериментально [на примере угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя СМД-62]. Согласно выполненным дк( t ) расчетам, установлено, что расхождение между расчетными и экспериментальными данными не превышает 2,1 - 2,5 %. Из этого следует, что разработанная математическая модель позволяет изучать динамические процессы функционирования МТА с достаточной для эксплуатационных расчетов точностью.
Ч а с т о т ы Ч а с т о т ы 1,дк (t) 0,0,0,0,0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 t, с Рис. 4. Переходные процессы дк( t ) двигателя СМД-62 (Т-150К+ПЛП-6-35):
1Ц экспериментальный, 2 - расчетный, 3 и 4 - границы доверительных интервалов экспериментальных кривых при вероятности 0,Сравнение расчетных и экспериментальных данных (рис. 5 - 9) показало, что разработанные математические модели прогнозирования изменения контролируемых эксплуатационных параметров, а также расчета оптимальных и допустимых режимов работы МТА адекватны реальным условиям эксплуатации [максимальное расхождение (при , =33%) между расчетными и экспем риментальными данными не превышает 2,9 - 3,5 %].
Учет особенностей функционирования МТА в условиях нестационарной вероятностной нагрузки (рис. 5, 6) позволяет повысить достоверность прогнозирования за счет снижения расхождения между расчетными и экспериментальными значениями эксплуатационных параметров достигающего для тягового агрегата 9,6 %, тягово-приводного - 13,5 %.
D(80), М(д2), д (рад/с)рад/с 6021р 2р1р1э 2р 210 402э 1э 2р 195 202э 1р(1р2) 2р180 0 11 22 33 0 11 22 м,,% м,,% Рис. 5. Математическое ожидание М (д) и дисперсия D(д) угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя:
1Ц тяговый (Т-150К+ПЛП-6-35) МТА; 2 - тягово-приводной (Белорус-1221+КДЛ-3,14) МТА;
1р, 2р - расчетные значения; 1э, 2э - экспериментальные данные; 1р2, 2р2 - расчетные значения (без учета неустановившихся режимов работы МТА) 0,М(G0,), ти D(Gти), 1р г/с(г/с2)2р 1р0,0,1э 2р2р 2э 1р 2э 0,0,1э 2р1р0 0 11 22 33 0 11 м,,% м м,%,,%, Рис. 6. Математическое ожидание М (Gти) и дисперсия D(Gти) интенсивности изменения расхода топлива:
1Ц тяговый (Белорус-1221+КУК-4П+4БЗСС-1,0) МТА;
2 - тягово-приводной (Белорус-1221+КДЛ-3,14) МТА;
1р, 2р - расчетные значения; 1э, 2э - экспериментальные данные;
1р2, 2р2 - расчетные значения (без учета неустановившихся режимов работы МТА) По результатам выполненных экспериментальных исследований (рис. 7) установлено, что изменение прогнозируемых значений контролируемых эксплуатационных параметров МТА в зависимости от наработки, характеризующей изменение его технического состояния, происходит по закону Гаусса [0,68 Р( ) 0,78].
111 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 К л а с с ы К л а с с ы Эмпирические частоты Эмпирические частоты Теоретические частоты Теоретические частоты а) б) Рис. 7. Гистограммы распределения эмпирических и теоретических частот для угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя СМД-62 (а) и Д-240 (б) в зависимости от наработки Проведенные экспериментальные исследования (рис. 8а) показали, что наиболее эффективными являются измерительный (п=4) и допусковый (п=2) методы контроля интенсивности изменения эксплуатационного параметра, обеспечивающие уровень загрузки МТА в зависимости от критерия оптимизации в пределах Ч а с т о т ы Ч а с т о т ы и. Самыми низкоэффективными являются до* 0,980,99 * 0,960, пусковые методы эксплуатационного контроля по текущим (п=1) и среднему (п=0) значениям контролируемого параметра, обеспечивающий уровень загрузки МТА в пределах * 0,850,92 * 0,730,. Оптимизация режимов раи боты (рис. 8б) по компромиссному критерию [ М(Wч, Cуд )]max(min) позволяет повысить уровень использования МТА в случае, когда оптимизация режимов работы по существующим (частным) критериям является неэффективной, приводящей либо к снижению производительности (до 4,9 %), либо к повышению расхода топлива (до 4,2 %).
1,14 1,* * п = [ М(Wч )]max р 1 р э э р р п = [ М(Wч, Cуд )]max(min) р э п = э п = 0,86 0,р э [ М( Cуд )]min р э 0,72 0,м,,% м,,% 0 11 22 33 0 11 22 а) б) Рис. 8. Оптимальные значения уровня загрузки ( ) МТА:
* р - расчетные значения; э - экспериментальные данные 1,5 0,Gт, Gти, 2р г/с 2р г/с1р 0,0,1р 2э 2р0,0,0,2э 2р1р1э 1р1э 0 11 22 м,,% м,,%0 11 Рис.9. Допуски текущих значений Gт и интенсивности изменения Gти расхода топлива:
1Ц тяговый (Белорус-1221+КУК-4П+4БЗСС-1,0) МТА;
2 - тягово-приводной (Белорус-1221+КДЛ-3,14) МТА;
1р, 2р - расчетные значения; 1э, 2э - экспериментальные данные;
1р2, 2р2 - расчетные значения (без учета функциональных возможностей оператора в процессе контроля и управления МТА); + режим разгона; - режим торможения Учет функциональных возможностей оператора в процессе контроля и управления МТА (рис. 9) приводит к увеличению количественных значений установочных допусков (в зависимости от , на 39 - 77 %), что необходимо м принять во внимание при обосновании допустимых режимов работы системы лоператор - МТА.
На рис. 10 представлен график, показывающий характер изменения запаса (прогнозирования) по времени t о предстоящем изменении режима работы МТА в зависимости от коэффициента вариации внешней нагрузки ,.
м Увеличение , от 11 до 33 % приводит к уменьшению t в пределах: для м пахотного (Т-150К+ПЛП-6-35) МТА от 23 до 11 с; для культиваторного (Белорус-1221+КУК-4П+4БЗСС-1,0) МТА - от 19 до 9 с; для уборочного (Белорус1221+КДЛ-3,14) - от 14 до 6 с. Кроме того, на величину t значительное влияние оказывает соотношение между режимами работы МТА, обусловленными переключением передач и изменением скоростного режима двигателя. С повышением преобладания неустановившихся режимов от 37 % (пахотный МТА) до 62 % (уборочный МТА) t снижается от 17,4 до 45,5 %. Это необходимо учитывать с целью повышения качества проведения эксплуатационного контроля.
Gтi, t,с Gт иi, 1 % 5 м,,% м,,%11 22 33 0 11 Рис. 10. Прогнозирование по времени t: Рис. 11. Характер изменения текущих 1 - пахотный МТА; 2 - культиваторный МТА; значений (1) и интенсивности Gтi 3 - уборочный МТА изменения Gтиi (2) расхода топлива Рис. 11 показывает, что изменение текущих значений, по сравнению с интенсивностью изменения расхода топлива происходит в 5 - 7 раз динамичнее. Это подтверждает результаты теоретических предположений о том, что контроль интенсивности изменения эксплуатационного параметра позволяет повысить его качество за счет устранения эффекта мерцания текущих значений контролируемого параметра, особенно характерного для номинальной загрузки, приводящего к появлению ошибочных изменений режимов работы МТА.
Проведенные экспериментальные исследования (рис. 12) показали, что практическая реализация методов эксплуатационного контроля с прогнозированием по времени в системе лоператор - МТА позволяет снизить напряженность труда оператора и оптимизировать его деятельность. Это дает возможность снизить до 65,3 % суммарное время контроля tкон, требуемое для формирования и принятия решения по управлению МТА, а также повысить в два раза период устойчивой работоспособности оператора. Увеличение общего времени реакции в зависимости от конкретных условий эксплуатации МТА дает возможность устранить полностью (либо снизить до 82,6 %) составляющую процесса контроля, обусловленную ограниченными функциональными возможностями оператора, за счет выполнения упреждающих управляющих воздействий. Это позволяет приблизить эффективность деятельности оператора как элемента автоматизированного контроля и управления системы лоператор - МТА к эффективности работы технических звеньев.
Рис. 12. Изменение работоспособности оператора МТА в зависимости от применяемого метода эксплуатационного контроля:
1 - эксплуатационный контроль с запаздыванием по времени;
2 - эксплуатационный контроль с прогнозированием по времени Внедрение разработанных методов и средств эксплуатационного контроля позволяет повысить производительность МТА (от 6,0 до 15,6 %), снизить расход топлива (от 12,0 до 18,7 %) и удельные приведенные затраты (от 7,7 до 14,8 %) на единицу его выработки. Годовой экономический эффект от внедрения разработанных методов и средств эксплуатационного контроля в зависимости от состава МТА и вида выполняемой им технологической операции в рассматриваемых случаях составляет от 58,77 до 68,89 тыс. руб. на агрегат.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Современный этап развития сельскохозяйственной техники характеризуется проблемной ситуацией, заключающейся в том, что существующие методы и средства эксплуатационного контроля можно считать исчерпавшими свои ресурсы для решения задач, направленных на повышение эффективности использования МТА за счет оптимизации режимов его работы. Решение сформулированной проблемы видится в необходимости разработки качественного нового направления в развитии методов и средств, основанных на непрерывном контроле интенсивности изменения эксплуатационных параметров МТА. Это может в значительной мере способствовать решению проблемы по разработке отечественной интеллектуальной техники нового поколения, сформулированной в Стратегии машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России на период до 2020 года.
2. Нестационарный вероятностный процесс, характерный для реальных условий функционирования МТА может быть представлен в виде суммы неустановившихся (переходных) и установившихся (стационарных) режимов работы, распределение входного воздействия которых подчиняется, соответственно, законам Гаусса и арксинуса [0,57 Р( ) 0,77]. Соотношение между режимами работы в условиях нестационарной вероятностной нагрузки, обусловленных переключением передач и изменением скоростного режима двигателя, напрямую зависит от способа реализации мощности двигателя трактора в составе тягового или тягово-приводного МТА, определяющего уровень его загрузки.
3. На основе системы дифференциальных уравнений разработана математическая модель, позволяющая изучать динамические процессы функционирования МТА с достаточной для эксплуатационных расчетов точностью (расхождение между расчетными и экспериментальными данными не превышает 2,1 - 2,5 %), решение которой представляет основу для разработки математических моделей прогнозирования изменения эксплуатационных параметров с учетом способа реализации мощности двигателя трактора.
4. Разработана комплексная система математических моделей, позволяющая получать достоверную прогнозную информацию об изменении контролируемых эксплуатационных параметров при всей совокупности факторов внешних условий и режимов работы МТА (максимальное расхождение между расчетными и экспериментальными данными не превышает 2,9 - 3,5 %). На основании исследований с использованием разработанной системы прогностических моделей установлено, что учет особенностей функционирования МТА в условиях нестационарной вероятностной нагрузки позволяет снизить расхождение между расчетными и экспериментальными количественными характеристиками эксплуатационных параметров, достигающее для тягового агрегата 9,6 %, тяговоприводного - 13,5 %.
5. Разработана математическая модель, позволяющая решать задачу многокритериальной оптимизации параметров и режимов работы МТА с учетом методов эксплуатационного контроля с достаточной для эксплуатационных расчетов точностью (максимальное расхождение между расчетными и экспериментальными данными не превышает 3,5 %). Полученное решение [М(Wч,Cуд )]max(min), представляющее собой некоторый компромисс между частными критериями максимум производительности агрегата [ М(Wч )]max и минимум удельных приведенных затрат на единицу его выработки[ М( Cуд )]min, позволяет повысить уровень использования МТА в случае, когда оптимизация режимов его работы по существующим (частным) критериям является не эффективной, так как приводит либо к снижению производительности (до 4,9 %), либо к повышению расхода топлива (до 4,2 %). Среди методов эксплуатационного контроля наиболее эффективными являются методы, основанные на непрерывном контроле интенсивности изменения контролируемого параметра, обеспечивающие уровень загрузки МТА в зависимости от критерия оптимизации в пределах.
* 0,960, 6. Для обеспечения эффективного использования МТА разработана система математических моделей расчета допусков, характеризующих научно обоснованные границы изменения прогнозируемых значений контролируемых эксплуатационных параметров с учетом вероятностного характера изменения внешней нагрузки, динамических свойств, технического состояния и режимов работы МТА, а также функциональных возможностей оператора в процессе контроля и управления. Разработанные математические модели адекватны условиям эксплуатации МТА (максимальное расхождение между расчетными и экспериментальными данными не превышает 3,5 %).
7. Непрерывный контроль интенсивности изменения контролируемого эксплуатационного параметра позволяет управлять режимами работы МТА с прогнозированием по времени, а также устранить эффект мерцания текущих значений контролируемого параметра, особенно характерного для номинальной загрузки. Это позволяет устранить скрытые и необоснованные простои МТА приводящие к снижению среднереализуемого уровня мощности двигателя (от 6,0 до 15,6 %) и повышению расхода топлива (от 12,0 до 18,7 %) на единицу его выработки.
8. Реализация методов эксплуатационного контроля с прогнозированием по времени в системе лоператор - МТА позволяет снизить напряженность труда оператора и оптимизировать его деятельность. Это дает возможность снизить суммарное время контроля (до 65,3 %), требуемое для формирования и принятия решения по управлению МТА, а также повысить в два раза период устойчивой работоспособности оператора. Выполнение упреждающих управляющих воздействий позволяет устранить полностью (либо снизить до 82,6 %) составляющую процесса контроля, обусловленную ограниченными функциональными возможностями оператора, и приблизить эффективность его деятельности как элемента автоматизированного контроля и управления к эффективности работы технических звеньев.
9. С точки зрения информационной значимости (по критерию минимум энтропии контролируемого эксплуатационного параметра) наиболее информативным параметром является расход топлива. С учетом этого разработанные методы эксплуатационного контроля реализованы в научно обоснованных конструкциях средств контроля, способных производить высокоточное (с погрешностью 0,5 %) измерение интенсивности изменения расхода топлива на всех режимах работы двигателя внутреннего сгорания. Разработанные методы и средства эксплуатационного контроля прошли производственную апробацию и приняты к внедрению.
10. Внедрение результатов исследования (разработанных методов и средств эксплуатационного контроля) позволяет повысить производительность МТА (от 6,0 до 15,6 %), снизить расход топлива (от 12,0 до 18,7 %) и удельные приведенные затраты (от 7,7 до 14,8 %) на единицу его выработки. Экономический эффект от внедрения результатов исследования в зависимости от состава МТА и вида выполняемой им технологической операции в рассматриваемых случаях составляет от 58,77 до 68,89 тыс. руб. на агрегат в год.
Основные публикации по теме диссертации:
1. Монографии, учебные пособия для вузов 1. Калачин С. В. Контроль эффективности функционирования машинно-тракторного агрегата [Текст] : моногр. / С. В. Калачин; науч. ред. д-р техн. наук проф. А. П. Савельев. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2009. - 144 с. - ISBN 978-5-7103-2142-3.
2. Практикум по конструкции тракторов и автомобилей [Текст] : учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по спец. 311300 Механизация сел. хоз-ва и 311900 Технол. обслуж. и ремонта машин в АПК: допущ. УМО вузов по агроинженерному образов / С. В. Калачин [и др.] ; под общ. ред. А. П. Иншакова. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2003. - 124 с. - ISBN 5-7103-0845-5.
2. Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, входящих в Перечень ВАК Минобрнауки России 3. Гусев Б. И. Критерий оптимальности динамической характеристики системы [Текст] / Б. И. Гусев, С. В. Калачин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 1999. - № 9. - С. 24 - 25.
4. Савельев А. П. Моделирование эксплуатационных параметров МТА [Текст] / А. П. Савельев, С. В. Глотов, С. В. Калачин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2001. - № 3.Ц С. 22 - 25.
5. Савельев А. П. Допустимые режимы работы МТА [Текст] / А. П. Савельев, С. В. Глотов, С. В. Калачин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2001. - № 4. - С. 30 - 34.
6. Чепурной А. И. Выбор настроечных параметров и устойчивость системы регулирования подачи комбайна КСК-100А [Текст] / А. И. Чепурной, С. В. Калачин, В. Ю. Пронин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2002. - № 6. - С. 32 - 34.
7. Савельев А. П. Прогнозирование функциональных параметров тракторов на переходных режимах [Текст] / А. П. Савельев, С. В. Калачин, В. Т. Добряев // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2004. - № 6. - С. 30 - 33.
8. Савельев А. П. Совершенствование способов контроля эксплуатационных параметров МТА [Текст] / А. П. Савельев, С. В. Калачин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2008. - № 6. - С. 23 - 24.
9. Калачин С. В. Прогнозирование эксплуатационных параметров МТА с учетом его технического состояния [Текст] / С. В. Калачин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2008. - № 7. - С. 30.
10. Калачин С. В. Совершенствование контроля эксплуатационных параметров машиннотракторных агрегатов [Текст] / С. В. Калачин // Тр. Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (Тр. ГОСНИТИ). - 2008. - Т. 102. - С. 213 - 214.
11. Калачин С. В. Оптимизация параметров и режимов работы МТА [Текст] / С. В. Калачин // Тракторы и сельхозмашины. - 2009. - № 7. - С. 31Ц 33.
12. Калачин С. В. Определение состояния контролируемого эксплуатационного параметра МТА в будущие моменты времени [Текст] / С. В. Калачин // Тракторы и сельхозмашины. - 2010. - № 8. - С. 53 - 55.
13. Калачин С. В. Моделирование процессов функционирования МТА [Текст] / С. В. Калачин // Тракторы и сельхозмашины. - 2010. - № 9. - С. 50 - 51.
14. Калачин С. В. Оптимальные и допустимые режимы работы МТА [Текст] / С. В. Калачин // Тракторы и сельхозмашины. - 2010. - № 12. - С. 13 - 14.
15. Калачин С. В. Прогнозирование эксплуатационных параметров МТА [Текст] / С. В. Калачин // Тракторы и сельхозмашины. - 2011. - № 4. - С. 20 - 23.
16. Савельев А. П. Обоснование допустимых значений эксплуатационных параметров в системе лоператор - МТА [Текст] / А. П. Савельев, С. В. Калачин, Р. В. Шкрабак // Изв. С.-Петерб. гос. аграр. ун-та. - 2011. - № 22. - С. 302 - 305.
17. Калачин С. В. Новые средства контроля режимов работы МТА [Текст] / С. В. Калачин // Тракторы и сельхозмашины. - 2011. - № 5. - С. 20 - 22.
3. Публикации в материалах конференций 18. Иншаков А. П. Расходомер топлива [Текст] / А. П. Иншаков, С. В. Калачин // Роль науки и инноваций в развитии хозяйственного комплекса Республики Мордовия : сб. науч.
тр. Респ. науч.-практ. конф. - Саранск, 2001. - С. 172 - 173.
19. Савельев А. П. К вопросу об определении динамической погрешности измерения [Текст] / А. П. Савельев, С. В. Глотов, С. В. Калачин // Современные технологии, средства механизации и технического обслуживания в АПК : сб. науч. тр. Всерос. науч.-техн. конф. - Саранск, 2002. - С. 84 - 89.
20. Савельев А. П. Определение оптимальной периодичности проведения допускового контроля при оценке эффективности функционирования тракторов в динамических режимах [Текст] / А. П. Савельев, С. В. Глотов, С. В. Калачин // XXXI Огаревские чтения : материалы науч. конф. : в 3 ч. - Саранск, 2003. - Ч. 3. : Техн. науки. - С. 101 - 105.
21. Савельев А. П. Динамические свойства объемного расходомера топлива [Текст] / А. П. Савельев, С. В. Глотов, С. В. Калачин // Наука и инновации в Республике Мордовия :
материалы III Респ. науч.-практ. конф. Роль науки и инноваций в развитии хозяйственного комплекса региона : в 3 ч.Ц Саранск, 2004. - Ч. 1. : Техн. науки. - С. 313 - 317.
22. Калачин С. В. Повышение эффективности функционирования машинно-тракторных агрегатов за счет совершенствования контроля эксплуатационных параметров тракторов [Текст] / С. В. Калачин, А. П. Савельев, С. В. Глотов // Наука и инновации в Республике Мордовия : материалы IV Респ. науч.-практ. конф. - Саранск, 2005. - С. 79 - 88.
23. Калачин С. В. Зависимость эксплуатационных показателей тракторов от региональных условий их использования [Текст] / С. В. Калачин // Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем : сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн.
конф. - Саранск, 2007. - С. 138 - 140.
24. Калачин С. В. Математические модели экстремальных нагрузочных режимов функционирования машинно-тракторного агрегата [Текст] / С. В. Калачин // Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем : сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. конф. - Саранск, 2007. - С. 141 - 125. Калачин С. В. Обоснование измерительного способа контроля эксплуатационных параметров тракторов для оценки эффективности функционирования машинно-тракторных агрегатов [Текст] / С. В. Калачин // Наука и инновации в Республике Мордовия : материалы VII Респ. науч.-практ. конф. - Саранск, 2008. - С. 283 - 286.
26. Калачин С. В. Математическая модель функционирования машинно-тракторного агрегата [Текст] / С. В. Калачин // Вавиловские чтения - 2008 : материалы Междунар. науч.практ. конф., посвящ. 95-летию Саратов. госагроуниверситета : в 2 ч. - Саратов, 2008. - Ч. 2. - С. 254 - 255.
27. Калачин С. В. Прогнозирование текущих значений эксплуатационных параметров тракторов [Текст] / С. В. Калачин // Аграрная наука - сельскому хозяйству : сб. статей IV Междунар. науч.-практ. конф. : в 3 кн. - Барнаул, 2009. - Кн. 1.Ц С. 259 - 261.
28. Калачин С. В. Математическая модель расчета текущих значений расхода топлива [Текст] / С. В. Калачин // XXXVI Огаревские чтения : материалы науч. конф. : в 3 ч. - Саранск, 2009. - Ч. 3. : Техн. науки. - С. 32 - 34.
29. Калачин С. В. Вероятностно-статистические закономерности изменения входного воздействия на машинно-тракторный агрегат [Текст] / С. В. Калачин // Аграрная наука в XXI веке :
проблемы и перспективы : материалы III Всерос. науч.-практ. конф. / под ред. А. В. Голубева. - ФГОУ ВПО Саратовский ГАУ. - Саратов, 2009. - С. 165 - 168.
30. Калачин С. В. Прогнозирование эксплуатационных параметров машинно-тракторных агрегатов на неустановившихся режимах работы [Текст] / С. В. Калачин // Аграрная наука в XXI веке : проблемы и перспективы : материалы III Всерос. науч.-практ. конф. / под ред. А. В. Голубева. - ФГОУ ВПО Саратовский ГАУ. - Саратов, 2009. - С. 168 - 170.
31. Калачин С. В. Компромиссный критерий оптимизации режимов работы машиннотракторного агрегата [Текст] / С. В. Калачин // Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем : материалы Всерос. науч.-техн. конф. - Саранск, 2009. - С. 167 - 170.
32. Калачин С. В. Определение оптимальной периодичности корректировки установочных допусков эксплуатационных параметров тракторов [Текст] / С. В. Калачин // Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем : материалы Всерос. науч.-техн. конф. - Саранск, 2009. - С. 170 - 172.
33. Калачин С. В. Способы и средства контроля эффективности функционирования машинно-тракторных агрегатов [Текст] / С. В. Калачин // Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем : материалы Всерос. науч.-техн.
конф. - Саранск, 2009. - С. 173 - 176.
34. Калачин С. В. Эффективность функционирования системы лоператор - МТА в процессе контроля и управления [Текст] / С. В. Калачин // Вавиловские чтения - 2009 : материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 122-й годовщине со дня рождения Н. И. Вавилова :
в 2 ч.Ц Саратов, 2009. - Ч. 2. - С. 268 - 270.
35. Калачин С. В. Выбор эксплуатационного параметра для контроля режимов работы машинно-тракторного агрегата с предвидением по времени [Текст] / С. В. Калачин // Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых : тр. IV Междунар. науч.
конф., посвящ. 40-летию СО Росссельхозакадемии : в 2 ч.Ц Новосибирск, 2010. - Ч. 2. - С. 343 - 346.
36. Калачин С. В. Исследование динамических свойств машинно-тракторного агрегата [Текст] / С. В. Калачин // Аграрная наука - сельскому хозяйству : сб. статей V Междунар. науч.-практ. конф. : в 3 кн. - Барнаул, 2010. - Кн. 2.Ц С. 470 - 472.
4. Публикации в центральных изданиях и сборниках научных трудов 37. Филин В. А. Автоматизация сбора и обработки информации при проведении экспериментальных исследований тракторов [Текст] / В. А. Филин, А. И. Панков, С. В. Калачин // Повышение эффективности использования сельскохозяйственной техники : информ. вестн.
дис. совета Д 063.72.04.Ц Саранск, 1997. - Вып. 2. - С. 32 - 34.
38. Савельев А. П. Определение оптимальных режимов работы машинно-тракторного агрегата [Текст] / А. П. Савельев, С. В. Глотов, С. В. Калачин // Повышение эффективности использования сельскохозяйственной техники : информ. вестн. дис. совета Д 063.72.04.Ц Саранск, 2000. - Вып. 5. - С. 87 - 105.
39. Калачин С. В. Результаты экспериментальных исследований пахотного агрегата (Т-150К + ПЛП-6-35) [Текст] / С. В. Калачин // Повышение эффективности использования сельскохозяйственной техники : информ. вестн. дис. совета Д 063.72.04. - Саранск, 2000. - Вып. 5.Ц С. 106 - 108.
40. Савельев А. П. Обоснование допускаемых режимов работы машинно-тракторного агрегата [Текст] / А. П. Савельев, С. В. Глотов, С. В. Калачин // Повышение эффективности использования сельскохозяйственной техники : информ. вестн. дис. совета Д 063.72.04. - Саранск, 2000. - Вып. 5. - С. 110 - 117.
41. Савельев А. П. Расчет эксплуатационных значений функциональных параметров ДВС при случайном тестовом воздействии [Текст] / А. П. Савельев, С. В. Калачин, В. Т. Добряев // Энергоресурсосберегающие технологии и системы в АПК : межвуз. сб. науч.
тр. - Саранск, 2003. - С. 174 - 179.
42. Калачин С. В. Определение функциональных параметров ДВС при работе на переходных режимах [Текст] / С. В. Калачин, В. Т. Добряев // Энергоресурсосберегающие технологии и системы в АПК : межвуз. сб. науч. тр. - Саранск, 2004. - С. 49 - 53.
43. Калачин С. В. Анализ способов контроля параметров безопасности технических систем [Текст] / С. В. Калачин // Вестн. Ульяновской ГСХА. - Ульяновск, 2006. - № 1(2). - С. 54 - 56.
44. Калачин С. В. Совершенствование алгоритмов реализации измерительного способа контроля эксплуатационных параметров машинно-тракторного агрегата [Текст] / С. В. Калачин // Технические и естественные науки : проблемы, теория, практика : межвуз. сб. науч. тр. - Саранск, 2008. - Вып. 8.Ц С. 43 - 44.
45. Калачин С. В. Сравнительная оценка способов контроля эффективности функционирования машинно-тракторных агрегатов [Текст] / С. В. Калачин // Технические и естественные науки : проблемы, теория, практика : межвуз. сб. науч. тр.Ц Саранск, 2008. - Вып. 8. - С. 45 - 47.
46. Калачин С. В. Закономерность изменения эксплуатационных параметров в зависимости от наработки машинно-тракторного агрегата [Текст] / С. В. Калачин // Технические и естественные науки : проблемы, теория, практика : межвуз. сб. науч. тр.Ц Саранск, 2008. - Вып. 8. - С. 47 - 49.
47. Калачин С. В. Статистические характеристики входного воздействия на машиннотракторный агрегат [Текст] / С. В. Калачин // Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем : межвуз. сб. науч. тр.Ц Саранск, 2008. - С. 104 - 108.
48. Калачин С. В. Выбор эксплуатационных параметров для контроля эффективности функционирования машинно-тракторных агрегатов [Текст] / С. В. Калачин // Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем : межвуз. сб. науч. тр.Ц Саранск, 2008. - С. 108 - 111.
49. Калачин С. В. Совершенствование эксплуатационного контроля параметров тракторов как средство повышения эффективности функционирования машинно-тракторных агрегатов [Текст] / С. В. Калачин // Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем : межвуз. сб. науч. тр.Ц Саранск, 2008. - С. 111 - 114.
50. Савельев А. П. Допустимые режимы работы системы лоператор - МТА [Текст] / А. П. Савельев, С. В. Калачин // Машинно-технологическая станция. - 2010. - № 3.Ц С. 16 - 18.
51. Калачин С. В. Перспективы развития систем эксплуатационного контроля машинно-тракторного агрегата [Текст] / С. В. Калачин // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы : межвуз. сб. науч. тр. - Саранск, 2010. - С. 283 - 285.
52. Калачин С. В. Совершенствование методов и средств эксплуатационного контроля машинно-тракторного агрегата [Текст] / С. В. Калачин // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы : межвуз. сб. науч. тр. - Саранск, 2010. - С. 285 - 288.
5. Патенты 53. Пат. 2149375 Российская Федерация, МПК G01М 15/00. Тормозной стенд для имитации условий эксплуатации машинно-тракторного агрегата [Текст] / Б. И. Гусев, И. Г. Учайкин, С. В. Калачин, В. Ю. Пронин ; заявитель и патентообладатель Мордов. гос.
ун-т. - № 98109701/06 ; заявл. 20.05.1998 ; опубл. 20.05.2000, Бюл. № 14 - 10 с. : ил.
54. Пат. 205371 Российская Федерация, МПК G01F 9/00, 15/02. Термостабильный электронный расходомер топлива [Текст] / А. П. Савельев, А. П. Иншаков, С. В. Калачин, С. В. Глотов ; заявитель и патентообладатель Мордов. гос. ун-т. - № 2001103464/28 ; заявл.
05.02.2001 ; опубл. 27.05.2003, Бюл. № 15 - 7 с. : ил.
55. Пат. 2247949 Российская Федерация, МПК G01F 9/00. Расходомер топлива [Текст] / А. П. Иншаков, А. П. Савельев, С. В. Калачин, С. В. Глотов, С. В. Крючков ; заявитель и патентообладатель Мордов. гос. ун-т. - № 2003103277/28 ; заявл. 04.02.2003 ; опубл.
10.03.2005, Бюл. № 7 - 6 с. : ил.
56. Пат. 2273001 Российская Федерация, МПК G01F 9/00, 3/20. Универсальный объемный расходомер топлива [Текст] / А. П. Савельев, С. В. Глотов, С. В. Калачин, В. Т. Доб- ряев ; заявитель и патентообладатель Мордов. гос. ун-т. - № 2004105375/28 ; заявл. 24.02.2004 ;
опубл. 27.03.2006, Бюл. № 9 - 7 с. : ил.
57. Пат. 77990 Российская Федерация, МПК G07C 5/10. Устройство контроля расхода топлива машинно-тракторного агрегата [Текст] / С. В. Калачин ; заявитель и патентообладатель Мордов. гос. ун-т. - № 2008122488/22 ; заявл. 04.06.2008 ; опубл. 10.11.2008, Бюл.
№ 31 - 2 с. : ил.
58. Пат. 88141 Российская Федерация, МПК G01F 9/00. Дифференцирующий расходомер топлива [Текст] / С. В. Калачин ; заявитель и патентообладатель Мордов. гос. ун-т. - № 2009125480/22 ; заявл. 03.07.2009 ; опубл. 27.10.2009, Бюл. № 30 - 3 с. : ил.
59. Пат. 98578 Российская Федерация, МПК G01F 9/00. Комбинированный поршневой расходомер топлива [Текст] / С. В. Калачин, А. П. Савельев ; заявитель и патентообладатель Мордов. гос. ун-т. - № 2010120965 ; заявл. 24.05.2010 ; опубл. 20.10.2010, Бюл. № 29 - 3 с. : ил.
60. Решение о выдаче патента на полезную модель от 10.06.2011. Устройство контроля интенсивности изменения расхода топлива [Текст] / А. П. Савельев, С. В. Калачин ; заявитель и патентообладатель Мордов. гос. ун-т. - № 2011117754 ; заявл. 03.05.2011.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям