METODYKA AUTOMATYZACJI PRACY CIĄGNIKA KOŁOWEGO

METODYKA AUTOMATYZACJI PRACY CIĄGNIKA KOŁOWEGO

P R A C E N A U K O W E P O L I T E C H N I K I WA R S Z AW S K I E J
z. 256
Mechanika
2013
Zbigniew Żebrowski
Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich
METODYKA AUTOMATYZACJI PRACY
CIĄGNIKA KOŁOWEGO
Rękopis dostarczono 6.06.2013 r.
Niniejsza publikacja dotyczy szeroko pojętej automatyzacji pracy ciągników kołowych.
Ponieważ ciągniki służą nie tylko do wykonywania ciężkich prac polowych, ale także i do prac
transportowych i prac pielęgnacyjnych, stąd współpracują one z różnymi maszynami i narzędziami
tworząc tzw. agregaty ciągnikowe. Nieustanne dążenie do zwiększania ich wydajności powoduje
zapotrzebowanie na ciągniki o coraz większych mocach i prędkościach jazdy. Aby móc tak pracować, należy jednocześnie zautomatyzować i zoptymalizować wiele czynności podczas wykonywania prac polowych. Jest to typowe zadanie polioptymalizacji. Chcąc je prawidłowo rozwiązać
należy opracować dokładny model funkcjonalny maszyny, ukazujący powiązania i współzależności jej poszczególnych elementów, a następnie opisać te powiązania odpowiednimi zależnościami
matematycznymi (model matematyczny) na podstawie znajomości współpracy koła z podłożem
i powiązań kinematycznych układu napędowego ciągnika. Do modelu funkcjonalnego opracowano
kryteria automatyzacji pracy agregatu. Następnie zbudowano trójwymiarowy „przepływowy” model komputerowy i wykonano szereg badań symulacyjnych. Zbudowano także mobilne stanowiska
badawcze odpowiednio oprzyrządowanych i wyposażonych w liczne układy pomiarowe ciągników
kołowych. Ciągnikami tymi wykonano szereg badań polowych, których wyniki porównano z wynikami z symulacji komputerowych.
Analiza otrzymanych przebiegów symulacyjnych i wyników badań polowych pozwoliła sformułować wnioski dotyczące sposobów poprawienia efektywności pracy ciągników i wskazała
dalsze kierunki badań nad tymi zagadnieniami. Wskazała także potrzebę rozwoju budowanych
systemów automatycznego sterowania poszczególnymi zespołami ciągnika. Również opracowany
program komputerowy może być przydatny do doskonalenia budowy algorytmów funkcjonowania
tych systemów.
Po ich przeanalizowaniu można je zastosować jako zbiór danych do komputera pokładowego
ciągnika, który został zbudowany w formie modułowej. Tak więc można budować z kilku modułów
proste układy wspomagające prace kierowcy, lub pełen układ zintegrowany, do zarządzania pracą
dużego nowoczesnego ciągnika, co było celem prezentowanej pracy.
226
Summary
lowy: „Palownica PG-20 do wykonywania pali pionowych i ukośnych na bazie koparki 1611
BRAWAL” Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich Politechniki Warszawskiej (zaprojektowane
rozwiązania konstrukcyjno- technologiczne zostały wykonane i sprawdzone na obiekcie poprzez badania eksploatacyjne).
255. Zebrowski Z.: „Analiza układu zawieszenia narzędzi ciągnika rolniczego wyposażonego w hydrauliczny podnośnik” – praca własna IP PW 503/123/073/1-1994;
256. Żebrowski Z., Żebrowski J.: Opracowanie założeń i projektu wstępnego układu napędowego
do ciągników ciężkich o mocach silników 120–200 KM przystosowanego do automatycznego
przełączania biegów. Praca wykonana na zlecenie Zakładu Doświadczalnego Ciągników Rolniczych ZM „Ursus” 1987.
257. Żebrowski Z.: Moduł sprzęgła w komputerowym modelu terenowego pojazdu kołowego.
Przegląd Mechaniczny 2’08
258. Żółtowski B., Niziński S.: Modelowanie procesów eksploatacji maszyn. Wyd. Makar Bydgoszcz 2002.
METHODOLOGY OF WHEELED TRACTOR AUTOMATION
Summary
The present publication refers to widely understood wheeled tractor automation.
As tractors are used not only for heavy agriculture field work, but also for transportation and care
work, they cooperate with various machinery and tools forming a specialised tractor unit. A constant
pursuance of increase of their efficiency results in a demand for more powerful and higher speed
tractors. To reach the assumed aim, automation and optimization of many processes and actions during agriculture work is required, which is a typical poli-optimization task.
The aim of the present work is to establish a methodology for modelling a kinematic chain of
drive systems and automation of a wheeled tractor.
In order to solve this task properly, we need to create a suitable functional model of machinery, which
presents a connection and relation between its particular elements. In the next step, these relations should
be described with appropriate mathematical equations (mathematical model) based on the knowledge of
the interaction between the wheel and the ground, as well as the tractor propelling kinetic chain.
For the functional model, automation criteria of a tractor unit were developed. Subsequently, the
3D “flow“/“stream” of energy computer model was created and tested. Many computer simulations
were provided in order to verify the model correctness. Mobile research stands were built from two
wheeled tractors, and had been suitably equipped with measurement devices and systems. Next,
these tractors were used for many field tests and the obtained results were compared with the results
of computer simulations. The analysis of the simulation runs and the obtained field tests data enabled
to formulate conclusions concerning the methods of improving the efficiency of the tractor work, as
well as to point out further research directions on the tractor unit automation. Moreover, the results
of the analysis showed the need for the development of automated control systems for individual
subsystems and elements of the tractor. Furthermore, the created computer software can be used for
developing and verifying the tractor unit operation algorithms. After the analysis, the results can be
used as the database for the tractor’s on-board computer that had been designed in a modular form.
Therefore, basing on a few modules we can build simple systems for tractor’s unit operator support
or fully integrated systems for the operation of a large modern tractor.