Потребление топлива портальным лесохозяйственным трактором с учетом стохастических факторов
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-5-145-154Ключевые слова:
портальный трактор, микропрофиль, расход топлива, передаточная функция, оптимизацияАннотация
В современных условиях просматривается тенденция создания универсальной тракторной базы тягового класса. С позиции производителя таких тракторов, все очень целесообразно и логично: минимизируется количество унифицированных узлов и агрегатов, снижается номенклатурный список комплектующих. Однако это приемлемо до определенной степени, которая ограничена технологическим шлейфом для создаваемого трактора и спецификой его применения. В статье рассматриваются портальный лесохозяйственный трактор тягового класса 6 кН, имеющий разнообразный шлейф рабочих органов и машин, а также грузовую платформу на задней шарнирносоединенной секции, и грузовой режим движения агрегата по случайному микропрофилю под колесами в колеях. Решается задача статистической динамики. В качестве выходного процесса строится изображение Лапласа для часового расхода топлива двигателем трактора, в качестве входного процесса моделируется Лапласово изображение внешнего случайного воздействия от микропрофиля по колеям. При этом определяется передаточная функция часового расхода топлива, которая позволяет при заданном микропрофиле по колеям оценить спектральную плотность часового расхода топлива трактором и дисперсию часового расхода. С использованием корреляционной теории случайных процессов оценивается математическое ожидание часового расхода топлива при транспортных работах и появляется возможность решения оптимизационной задачи – выбора таких шин ходовых тележек, при которых обеспечивается минимум дисперсии и математического ожидания часового расхода топлива транспортного агрегата. Ситуационная комбинация сводится к тому, что с ростом радиуса шин, с одной стороны, происходит увеличение высоты центра тяжести агрегата, что способствует повышению часового расхода топлива, но, с другой стороны, увеличение радиуса шины снижает коэффициент сопротивления качению колеса и расход топлива. Таким образом, имеется задача дискретной оптимизации – выбора конструкции шины, при которой минимизируются энергетические затраты исследуемого транспортного агрегата.
Для цитирования: Мясищев Д.Г., Шостенко Д.Н., Серебренников А.В. Потребление топлива портальным лесохозяйственным трактором с учетом стохастических факторов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 5. С. 145–154. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-5-145-154
Скачивания
Библиографические ссылки
Анисимов Г.М., Жендаев С.Г., Жуков А.В. Лесные машины (тракторы, автомобили, тепловозы) / под ред. Г.М. Анисимова. М.: Лесн. пром-сть, 1989. 512 с.[Anisimov G.M., Zhendayev S.G., Zhukov A.V. Forest Machines (Tractors, Cars, Diesel Locomotives). Ed. by G.M. Anisimov. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1989. 512 p.].
Антипин В.П., Варава В.И., Каршев Г.В. Энергозатраты трактора К-744Р в транспортном режиме // Тракторы и сельхозмашины. 2009. №6. С. 15–18. [Antipin V.P., Varava V.I., Karshev G.V. Energy Consumption of the K-744R Tractor in Transport Mode. Traktory i sel’khozmashiny, 2009, no. 6, pp. 15–18].
Антипин В.П., Власов Е.Н., Десято А.Н. Часовой расход топлива трелевочным трактором в условиях эксплуатации // Повышение потенциальных свойств машин и механизмов лесного комплекса: межвуз. сб. науч. тр. СПб.: СПбГЛТА, 2001. С. 13–19. [Antipin V.P., Vlasov E.N., Desyatov A.N. Hourly Fuel Consumption of a Skidding Tractor under Operation. Improving the Potential Properties of Machines and Mechanisms of the Forestry Complex: Interuniversity Collection of Academic Papers. Saint Petersburg, GLTA Publ., 2001, pp. 13–19].
Антипин В.П., Дурманов М.Я., Каршев Г.В. Производительность, энергозатраты и ресурс машинно-тракторного агрегата. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2017. 484 с. [Antipin V.P., Durmanov M.Ya., Karshev G.V. Productivity, Energy Consumption and Resource of a Machine-Tractor Unit. Saint Petersburg, Polytech Publ., 2017. 484 p.].
Гоберман В.А., Гоберман Л.А. Технология научных исследований – методы, модели, оценки. 2-е изд., стереотип. М.: МГУЛ, 2002. 390 с. [Goberman V.A. Goberman L.A. Research Technology – Methods, Models and Assessment. Moscow, MGUL Publ., 2002. 390 p.].
Копотилов В.И. Аналитические методы определения эксплуатационного расхода топлива и оценки топливной экономичности автомобилей: моногр. Тюмень:
Вектор Бук, 2008. 344 с. [Kopotilov V.I. Analytical Methods for Determining the Operational Fuel Consumption and Assessing the Fuel Efficiency of Cars: Monograph. Tyumen, Vector Book Publ., 2008. 344 p.].
Кутьков Г.М. Тракторы и автомобили: теория и технологические свойства. 2-e изд., перераб. и доп. М.: ИНФРА-М, 2014. 506 с. [Kutkov G.M. Tractors and Cars: Theory and Technological Properties. Moscow, INFRA-M Publ., 2014. 506 p.].
Лурье А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1981. 382 с. [Lurie A.B. Statistical Dynamics of Agricultural Machines. Moscow, Kolos Publ., 1981. 382 p.].
Мухамадьяров Ф.Ф., Остальцев В.П. Деформация почвы и энергозатраты на передвижение тракторов // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2010. № 2(17). С. 72–75. [Mukhamadjarov F.F., Ostal’tsev V.P. Deformation of Soil and Energy-Costs at Movement of Tractors. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka [Agricultural Science EuroNorth-East], 2010, no. 2(17), pp. 72–75].
Мясищев Д.Г. Статистическая динамика машин и оборудования лесного комплекса (в примерах). Архангельск: САФУ, 2015. 126 с. Режим доступа: http://narfu.ru/university/library/books/1834.pdf (дата обращения: 13.12.19). [Myasishchev D.G. Statistical Dynamics of Machines and Equipment of the Forestry Complex (in Examples). Arkhangelsk, NArFU Publ., 2015. 126 p.].
Мясищев Д.Г. Синтез структуры лесохозяйственного механизированного комплекса на базе малогабаритного мобильного силового модуля // Лесотехн. журн. 2017. Т. 7, № 1(25). С. 196–204. [Myasishchev D.G. Synthesis of Structure of Forest Mechanized Complex Based on a Compact Mobile Power Module. Lesotekhnicheskiy zhurnal [Forestry Engineering Journal], 2017, vol. 7, no. 1(25), pp. 196–204]. DOI: 12737/25211
Мясищев Д.Г., Прокопьев А.Ф. Обоснование параметров и выбор компонентов шасси мини-форвардера для рубок ухода в молодняках // Изв. вузов. Лесн. журн. 2009. № 3. С. 53–56. [Myasishchev D.G., Prokopjev A.F. Substantiation of Parameters and Components Choice of Miniforwarder Chassis for Young Growth Tending. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2009, no. 3, pp. 53–56]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/e83/e8352f58a992d1e40074132131acec00.pdf
Мясищев Д.Г., Путинцев С.А. Оптимизация расхода топлива роторного измельчителя растительных остатков // Изв. вузов. Лесн. журн. 2017. № 1. С. 129–140. [Myasishchev D.G., Putintsev S.A. Fuel Optimization of a Rotary Chopper for Plant Residues. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2017, no. 1, pp. 129–140]. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.1.129, URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/1ad/myasishchev.pdf
Хабардин С.В., Михайлов Н.А. Методы определения расхода топлива при тяговых испытаниях тракторов и их анализ // Вестн. РГСХА. 2015. № 68. С. 114–122. [Khabardin S.V., Mikhailov N.A. Evaluation Methods of Fuel Consumption on Drawbar Tests of Tractors and Its Analysis. Vestnik IrGSHA, 2015, no. 68, pp. 114–122].
Шупляков С.М. Колебания и нагруженность трансмиссии автомобиля. М.: Транспорт, 1974. 328 с. [Shuplyakov S.M. Oscillations and Loading of Vehicle Transmission. Moscow, Transport Publ., 1974. 328 p.].
Čiplienė A., Gurevičius P., Janulevičius A., Damanauskas V. Experimental Validation of Tyre Inflation Pressure Model to Reduce Fuel Consumption during Soil Tillage.
Biosystems Engineering, 2019, vol. 186, pp. 45–59. DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2019.06.023
Grisso R.D., Kocher M.F., Vaughan D.H. Predicting Tractor Fuel Consumption. Applied Engineering in Agriculture, 2004, vol. 20(5), pp. 553–561. DOI: 10.13031/2013.17455
Janulevičius A., Šarauskis E., Čiplienė A., Juostas A. Estimation of Farm Tractor Performance as a Function of Time Efficiency during Ploughing in Fields of Different Sizes.
Biosystems Engineering, 2019, vol. 179, pp. 80–93. DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2019.01.004
Mileusnić Z.I., Petrović D.V., Đević M.S. Comparison of Tillage Systems according to Fuel Consumption. Energy, 2010, vol. 35, iss. 1, pp. 221–228. DOI: 10.1016/j.energy.2009.09.012
Osinenko P., Streif S. Optimal Traction Control for Heavy-Duty Vehicles. Control Engineering Practice, 2017, vol. 69, pp. 99–111. DOI: 10.1016/j.conengprac.2017.09.010
Riley K.F., Hobson M.P., Bence S.J. Mathematical Methods for Physics and Engineering. Cambridge, Cambridge University Press, 2006. 1304 p.
Vilde A., Pirs E. Simulation of the Impact of the Energetic Characters of Tractors and Machines on the Working Efficiency of the Soil Tillage Units. Proceedings of the 7th International Workshop on Modeling & Applied Simulation, Campora S. Giovanni, Italy, September 17–19, 2008. Rende, Italy, DIPTEM, 2008, pp. 314–320.
