Energy efficiency of the machine-tractor unit in transient modes

Abstract

The study of transient modes of operation of the machine-tractor unit (MTU) in order to improve energy efficiency and energy saving is a very important task. The process of starting and accelerating of MTU is the heaviest mode of operation, which is characterized by considerable dynamic loads and which has a significant influence on the most important indicators: productivity, fuel efficiency, as well as slipping of propulsors, abrasion of the soil and tires, loading and lifetime of the elements of the transmission of tractors. One of the effective methods for reducing dynamic loading is the introduction of elastic-damping links in the drive of propulsors of tractors. The study of impact of elastic-damping drive of traction wheels on the parameters of the MTU operation during the acceleration period were carried out in a complex way: theoretically, on the six mass dynamic equivalent model developed by us, which adequately reflects the actual overclocking processes, and experimentally, in the field conditions on full-scale samples. Methods of software mathematical modeling and developed methods of experimental research were used. The complex of the conducted researches has established: due to the decrease in dynamic loads the improvement of all operational parameters of the MTA has been obtained, including: reduction in the slippage of propellers, tire wear and abrasion, a significant increase in energy efficiency: specific fuel consumption in the process of starting and accelerating of MTU with an elastically damping drive on stubble in gears from the third to the sixth decreases by an average of 40% compared to a rigid serial drive. Due to the smoothing of the peaks of the hook load (by 38%) and the torque (by 36%) with the elastic elements, a more smooth and at the same time more intensive acceleration of the unit is obtained (acceleration time is shortened due to the fact that the slippage is reduced and crankshaft speed is reduced in lesser degree).

Keywords

machine-tractor unit / starting and acceleration / dynamics / energy saving / fuel economy / abrasion of the soil

References

[1] Аврамов В.И., Фомин С.Д. Снижение динамической нагрузки на переходных режимах работы МТА // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2004. № 8. С. 24-25.

[2] Карсаков А.А., Фомин С.Д. О возможности снижения потерь энергии в трансмиссиях мобильных машин //Аграрная наука - основа успешного развития АПК и сохранения экосистем: материалы Международной научно-практической конференции. Волгоград: ВолГАУ, 2012. Т. 3. С. 158-163.

[3] Кузнецов Н.Г., Гапич Д.С., Назаров Е.А. Технико-экономические характеристики горизонтальных стабилизаторов нагрузки МТА // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2009. № 4(16). С. 103-108.

[4] Кузнецов Н. Г., Гапич Д. С., Назаров Е. А. О проблемах использования сельскохозяйственных машин с упругим креплением рабочих органов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2010. № 1. С. 132-135.

[5] Поливаев О.И., Панков А.В. Эффективность использования упругодемпфирующего привода ведущих колес // Тракторы и сельхозмашины. 2008. № 2. С. 24-27.

[6] Поливаев О.И., Иванов В.П. Повышение тягово-динамических свойств мобильных энергетических средств за счет совершенствования приводов ведущих колес. М.: РУСАЙНС, 2016. 184 с.

[7] Строков В.Л., Фомин С.Д., Карсаков А.А. Математическая модель для исследования неустановившегося криволинейного движения транспортного агрегата // Совершенствование инженерно-технического обеспечения хозяйств: сборник научных трудов, Волгоград, 1990. С. 90-101.

[8] Строков В.Л., Карсаков А.А., Фомин С.Д. Повышение курсовой устойчивости тракторного поезда // Сб. научн. тр. / Волгоград, 1988. С. 101-108.

[9] Фомин С.Д., Жутов А.Г., Аврамов В.И. О некоторых аспектах динамики разгона и установившегося движения МТА с упругодемпфирующими звеньями // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2010. № 4(20). С. 181-185.

[10] Фомин С.Д. Рациональный тип привода и кинематической связи ведущих колес трактора // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2012. № 3(27). С. 213-219.

[11] Фомин С.Д. Оценка влияния жесткости трансмиссии на устойчивость неуправляемого движения МТА с различным типом кинематической связи ведущих колес // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2012. № 1(25). С. 155-160.

[12] Фомин С.Д. Влияние характеристик трансмиссии на степень галопирования и рыскания трактора // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2011. № 2(21). С. 218-224.

[13] Фомин С.Д., Пындак В.И., Гапич Д.С. Стабилизация курсовой устойчивости управляемого движения машинно-тракторного агрегата // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 10. С. 13-17.

[14] Dmitry S. Gapich, Roman А. Kosulnikov, Natalya S. Vorobyeva. Forecasting of towing indicators of tractors with 4k4 wheel arrangements. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. vol. 11, no. 11, June 2016. p. 6801-6806.

RIGHTS & PERMISSIONS

Fomin S.D., Avramov V.I., Gapich D.S., Vorontsova E.S.