close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Методика математического моделирования и машинная имитация процесса качения колеса с дифференциальным упругодемпфирующим приводом..pdf

код для вставкиСкачать
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
Методика математического моделирования
и машинная имитация процесса качения колеса
с дифференциальным упругодемпфирующим
приводом
Е.М. Асманкин, д.т.н., профессор, Е.В. Нейфельд, к.п.н.,
А.А. Сорокин, к.т.н., Оренбургский ГАУ
На современном этапе совершенствования
эксплуатационных качеств тракторов и сель�
скохозяйственных машин посредством конст�
руктивно�технологических мероприятий особую
сложность вызывает недостаточный уровень те�
оретизации процессов взаимодействия «маши�
на–местность» и функциональных взаимосвя�
зей его внутриструктурных элементов. К числу
трудоёмких и потенциально эффективных про�
цедур при модернизации мобильных машин в
сельском хозяйстве относится машинная имита�
ция процесса взаимодействия. В связи с этим
аналитические исследования с применением
компьютерных технологий и моделирования ак�
туальны и обусловлены практической необходи�
мостью оптимизации параметров проектируемых
механизмов и машин в сжатые сроки при мини�
мальных затратах.
Одной из задач повышения эффективности
работы универсально�пропашных тракторов в
растениеводстве является снижение буксования
колёсного движителя. Многочисленные иссле�
дования выявляют отрицательное влияние амп�
литудно�частотных характеристик сил сопро�
тивления движению на величину буксования
ведущих колёс. Среди способов снижения ко�
лебаний этих сил ряд авторов [1, 2, 3] указывает
на необходимость установки упругой связи в
трансмиссии.
В настоящее время перспективным направле�
нием развития упругодемпфирующих трансмис�
сий считается дифференциация силового потока
в приводе движителя [4]. Суть дифференциаль�
ного привода (рис. 1) заключается в том, что в
отличие от серийной трансмиссии бортовой ре�
дуктор является механизмом с двумя степенями
свободы, а сцепной вес машины приходится не
на геометрическую ось колеса О, а на ось при�
водной шестерни 2.
Для установления возможности гашения
колебаний нагрузки привод рассмотрен как
механическая система, которую достоверно
описывают уравнения Лагранжа второго рода:
∂ ∂T
∂T
( )−
= Qα ,
∂t ∂α&
∂α
∂ ∂T
∂T
( )−
= Qx ,
∂x
∂t ∂x&
Рис. 1 – Кинетостатическая схема привода
где α и x – обобщённые координаты;
α& и x& – обобщённые скорости;
t – время, с;
T – кинетическая энергия системы, Дж;
Q x, Q α, – обобщённая сила соответственно
при изменении перемещения и угла поворо�
та, Н.
Приняв допущения по массе элементов при�
вода и трению в сопряжениях, можно определить
кинетическую энергию системы:
T=
[
2
G ⋅ ν 01
G
=
⋅
2g
2g
⋅ (l ⋅ sin(α) ⋅ α& ) 2 + (l ⋅ cos(α) ⋅ α& + x& ) 2
],
(3)
на величину которой существенное влияние ока�
зывают: сцепной вес, G, приходящийся на ось
шестерни, Н; кинематическая длина водила l, м.
В выражении 3 постоянная g – ускорение сво�
бодного падения, м/с2.
Точка O 1 (рис. 1) совершает сложное
r движе�
ние, поэтому её абсолютная скорость ν 01 явля�
ется векторной суммой скоростей вращательно�
го и поступательного движений, а её модуль
вычисляется по формуле:
ν 01 = (l ⋅ sin(α) ⋅ α ) 2 + (l ⋅ cos(α) ⋅ α + x ) 2 , м/с (4)
Далее продифференцируем равенство (3) по
обобщённым координатам и обобщённым ско�
ростям и выразим обобщённые силы из уравне�
ний работы вращательного и поступательного
движений через крутящий момент на ведущей
шестерне M, Н.м; её радиус r, м; и силу тяги на
(1)
(2)
62
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
Рис. 2 – Вид рабочего стола при выборе вкладки «График»
Рис. 3 – Вид рабочего стола при выборе вкладки «Настройки модели»
угол отклонения водила, рад; коэффициент бук�
сования; касательная сила тяги, Н. Вкладка
«Настройки модели» (рис. 3) позволяет задавать
начальные условия, константы, параметры при�
вода, а также получать результаты по окончании
решения уравнения на заданном промежутке
времени.
Во вкладке «Настройки отображения» за�
даются параметры вывода графиков (диапазон
значений, шаг сетки) и анимации. Массивы зна�
чений касательной силы тяги и коэффициента
буксования записываются в файлы�отчёты.
На основании зависимостей коэффициента
буксования, графическая реализация которых
представлена на рисунке 2, установлено, что
рассматриваемая схема подвода силового пото�
ка к ведущему колесу предполагает возможность
сглаживания колебаний коэффициента буксо�
64
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
вания посредством демпфирования в трансмис�
сии динамических нагрузок, создаваемых сель�
скохозяйственной машиной и опорной поверх�
ностью, вследствие трансформации энергии этих
колебаний в потенциальную энергию геометри�
ческих параметров центра масс трактора, что
приводит к тенденции снижения буксования
гипотетически до 24%.
Предлагаемая процедурная модель аналити�
ческого исследования взаимодействия колёсно�
го движителя с дифференциальным упругодемп�
фирующим приводом в условиях переменной
тяговой нагрузки позволяет использовать ком�
пьютерные технологии при оптимизации конст�
руктивных и режимных параметров мобильных
средств при выполнении транспортно�тяговых
операций в растениеводстве с достаточным уров�
нем достоверности.
Литература
1. Харитончик Е.М. Пути совершенствования трансмиссии
тракторов // Тракторы и сельскохозяйственные машины.
1961. № 10. С. 10–12.
2. Строков В.Л., Корсаков А.А., Макарова Т.И. Об эластич�
ном приводе ведущих колес трактора // Тракторы и сель�
скохозяйственные машины. 1974. № 8. С. 8–13.
3. Поливаев О.И. Снижение динамических нагрузок в ма�
шинно�тракторных агрегатах. Воронеж: ВГАУ, 2000. 197 с.
4. Пат. 2279987 Российская Федерация МПК7 В60В 15/00,
В60К 17/32. Привод колеса транспортного средства / Со�
рокин А.А. и др. №2004131805/11; заявл. 01.11.2004; опубл.
20.07.2006, Бюл. №20.
5. Лурье А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйствен�
ных агрегатов. Л.: Колос, 1970. 375 с.
6. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциаль�
ным уравнениям. М.: Наука, 1971. 576 с.
7. Трепененков И.И. Эксплуатационные показатели сель�
скохозяйственных тракторов. М.: Машгиз, 1963. 271 с.
Доильные стаканы с изменяющейся
плоскостью сжатия соска
Л.П. Карташов, д.т.н., В.В. Трубников, инженер,
Оренбургский ГАУ
его поперечного сечения, что приводит к туго�
дойности животного и нарушению моторики
сфинктера. Вызваны эти явления «хлопком» –
резким сжатием сосковой трубки (за счёт быст�
рого перехода от такта к такту) при работе до�
ильного аппарата, либо действием «жёсткого»
вакуума (его завышенное значение). Следует
подчеркнуть, что этот «хлопок» и сопровождаю�
щие его действия происходят на ограниченном
участке соска длительное время (4–6 мин. и боль�
ше), что отрицательно сказывается и на соске, и
на сосковой резине. К тому же такое сжатие
трубки в одной плоскости приводит к быстрому
разрушению её по линии сгиба.
Кроме того, сосковая резина была и остаётся
самой недолговечной и ненадёжной деталью в
машине. В процессе эксплуатации резина быстро
теряет прочность и упругие свойства, становится
жёсткой и менее эластичной, деформируется, из�
меняя форму с цилиндрической на бочкообраз�
ную. Такая резина перестаёт выполнять свои
функции. Очевидно, что, изменяя характер сжа�
тия сосковой резины (уменьшая сплющивание и
увеличивая обжатие), можно существенно улуч�
шить функциональные свойства резины и тем
самым обеспечить нормальную работу доильного
аппарата, повысив его эффективность. Одним из
вариантов обеспечения нормальной работы доиль�
ного стакана является изменение плоскости сжа�
тия соска во время работы доильного аппарата.
Изменение плоскости сжатия сосковой рези�
ны позволит значительно снизить силовую на�
грузку на сосок и резину, включить в работу все
рецепторные зоны соска, увеличить срок служ�
бы резины и снизить скорость её «старения».
Современные доильные аппараты обладают
довольно существенным недостатком: сосковая
трубка (сосковая резина) стакана в процессе
доения коровы сжимается в одной и той же плос�
кости. При такой работе механическому воздей�
ствию подвергаются одни и те же рецепторы
сосков, остальные рецепторные зоны соска в
работу не включаются вообще.
Подобное раздражение лишь в течение пер�
вых 10–15 сек. положительно действует на ре�
цепторы, возбуждая их, затем начинается угне�
тение со всеми вытекающими отсюда нежела�
тельными последствиями для нервной системы
животного. Более того, при сжатии соски дефор�
мируются в одной плоскости, и их концы имеют
двухсторонне сплющенный вид. На краях обра�
зовавшейся складки замечается анемия, на при�
плюснутом участке соска – гиперемия, а в са�
мом соске возникает венозное полнокровие. По�
следствия таких нарушений кровообращения в
соске и вымени животного достаточно тяжёлые:
неполное выдаивание, мастит вымени, сокра�
щение лактационного процесса.
Гиперемия соска возникает, как правило, на
ограниченном его участке – у сфинктера (на
расстоянии 0,8–1 см от кончика соска) и пред�
шествует маститному состоянию. Гиперемиче�
ские явления сфинктера соска, имеющие место
при такой работе стакана, приводят к возникно�
вению вакуума во внутренних полостях соска и
вымени. Происходит затвердевание стенок мо�
лочного канала соска и уменьшение площади
65
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа