close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Определение оптимального коэффициента распределения мощности в зависимости от общего сопротивления перемещению малогабаритной коммунальной машины..pdf

код для вставкиСкачать
Механика и машиностроение
Поворотное
устройство
Тормозное
устройство
Рама
Рис. 5. Поворотное устройство, разработанное для листогибочной машины И2222Б
Рис. 6. Схема установки датчика обратной связи для управления вращением опорных валков
создание комплекса управляемого оборудования для
реализации комбинированной технологии формообразования длинномерных панелей.
Представленная в рамках данной статьи работа проводится при финансовой поддержке Правительства Российской Федерации (Минобрнауки Рос-
сии) в рамках комплексного проекта «Разработка и
внедрение комплекса высокоэффективных технологий
проектирования,
конструкторскотехнологической подготовки и изготовления самолета МС-21», шифр 2010-218-02-312.
Библиографический список
1. Вепрев А.А., Пашков А.Е., Плихуно В.В., Румянцев Ю.С.,
мышленность. 2009. № 2. С. 24-29.
Сергунов А.В. О создании отраслевой технологии дробе2. Лысов М.И. Теория и расчет процессов изготовления деударного формообразования панелей // Авиационная проталей методами гибки. М.: Машиностроение, 1966. 236 с.
УДК 625.80:64
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ В
ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОБЩЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЮ МАЛОГАБАРИТНОЙ
КОММУНАЛЬНОЙ МАШИНЫ
Л.В. Простакова1, Д.В. Кокоуров2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Определены основные факторы, влияющие на общее сопротивление перемещению малогабаритной коммунальной машины. Найден рациональный режим работы, который определяется оптимальным коэффициентом распределения мощности двигателя между приводом рабочего оборудования и движителем.
___________________________
1
Простакова Людмила Владимировна, кандидат технических наук, доцент кафедры строительных, дорожных машин и
гидравлических систем, тел.: (3952) 405134, 89086611645.
Prostakova Lyudmila, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Construction, Roadmaking
Machinery and Hydraulic Systems, tel.: (3952) 405134, 89086611645.
2
Кокоуров Дмитрий Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры строительных, дорожных машин и
гидравлических систем, тел.: (3952) 405134, 89025109822.
Kokourov Dmitry, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Construction, Roadmaking
Machinery and Hydraulic Systems, tel.: (3952) 405134, 89025109822.
42
ВЕСТНИК ИрГТУ №11 (58) 2011
Механика и машиностроение
Ил. 6. Библиогр. 2 назв.
Ключевые слова: коэффициент распределения мощности; сопротивление; малогабаритная коммунальная
машина.
DETERMINATION OF THE OPTIMAL POWER DISTRIBUTION COEFFICIENT DEPENDING ON THE TOTAL
RESISTANCE TO THE COMPACT COMMUNAL MACHINE DISPLACEMENT
L.V. Prostakova, D.V. Kokourov
National Research Irkutsk State Technical University,
83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The key factors affecting the total resistance to the displacement of a compact communal machine are determined. A
rational operation mode, which is determined by the optimal coefficient of engine power distribution between the working
equipment driver and the mover is found.
6 figures. 2 sources.
Key words: power distribution coefficient; resistance; compact communal machine.
Малогабаритная коммунальная машина для зимнего содержания дворовых территорий (рис. 1) предназначена для уборки свежевыпавшего снега с одновременной посыпкой антигололедным материалом,
содержит одноосный энергоблок с унифицированным
сцепным устройством и бункер с вибрационным питателем, который совместно с энергоблоком образует
работоспособную единицу. Спереди установлен отвал, машина полностью гидрофицирована.
Рабочий процесс малогабаритной коммунальной
машины складывается из двух операций: сдвигания
отвалом свежевыпавшего снега к тротуарной кромке и
одновременной посыпки из бункера очищенной поверхности антигололедным материалом.
Расчетная схема малогабаритной коммунальной
машины представлена на рис. 2.
Принимая за основу сопротивление на отвале
землеройной машины и учитывая исследования проф.
И.А. Недорезова по косому резанию грунтов, получим
сопротивление на отвале малогабаритной коммунальной машины:
Wотв  (W1  W2  W3 )  sin 3  ,
4
2
3
1
Рис. 1. Малогабаритная коммунальная машина для
зимнего содержания дворовых территорий: 1 – энергоблок; 2 – унифицированное сцепное устройство; 3 –
отвал; 4 – оборудование для посыпки пешеходных дорожек антигололедным материалом
где W1 – сопротивление от перемещения призмы волочения, Н; W2 – сопротивление от трения призмы по
отвалу, Н; W3 – сопротивление от трения отвала об
опорную поверхность, Н.
W1  G 3  Cos   1 ,
ВЕСТНИК ИрГТУ №11 (58) 2011
43
Механика и машиностроение
где G3 – вес призмы, Н; μ1 – коэффициент трения снега об опорную поверхность; θ – угол подъема опорной
поверхности, рад.
2500
2000
1
G3  H 2 
b   g
2  tg  
,
где Н – высота отвала, м; b – ширина отвала, м; γ –
угол естественного откоса свежевыпавшего снега,
рад.
W1(H)
W2(H)
W3(H)
W4(H)
W5(H)
W(H)
1500
1000
500
W2  G3  Cos   Cos   2 ,
2
где ψ – угол установки отвала в вертикальной плоскости, рад.; μ2 – коэффициент трения снега об отвал.
0
W3  G1  Cos   3 ,
где G1 – вес отвала, Н; μ3 – коэффициент трения отвала об опорную поверхность; β – угол установки отвала в плане, рад.
Кроме того, необходимо учитывать сопротивление
перемещению самой малогабаритной машины:
W4  G  Cos   4 ,
где G – вес машины с антигололедным материалом,
Н; μ4 – коэффициент сопротивления перекатыванию.
Сопротивление от угла подъема опорной поверхности
44
7300
9300
11300
39,91
39,91
39,91
39,91
W2
2,25
2,25
2,25
2,25
2,25
W3
39,85
39,85
39,85
39,85
39,85
W4
295,86
475,17
654,47
833,78
1010
W5
289,1
464,32
639,53
814,74
989,96
W
653,48
1010
1360
1720
2070
Рис. 3. Зависимость общего сопротивления и его составляющих от веса малогабаритной машины (G) при
ρ = 360 кг/м3, θ = 50
2500
2000
Общее сопротивление
В результате математического моделирования
рабочего процесса малогабаритной коммунальной
машины установлено, что общее сопротивление перемещению, в основном, зависит от веса антигололедного материала в бункере и угла подъема опорной
поверхности. Изменение плотности снежного покрова
в пределах 120–360 кг/м3 существенного увеличения
сопротивления на отвале не дает.
На рис. 3 представлена зависимость общего сопротивления (W) и его составляющих (W1, W2, W3,
W4, W5) от веса малогабаритной машины. При увеличении веса антигололедного материала в бункере на
максимальном подъеме θ = 5° и плотности свежевыпавшего снега ρ = 360 кг/м3 увеличиваются сопротивления W4 и W5, которые оказывают наибольшее влияние на общее сопротивление перемещению малогабаритной коммунальной машины.
На рис. 4 представлена зависимость общего сопротивления и его составляющих от угла подъема
опорной поверхности. С увеличением угла подъема
при максимальном весе машины G = 11300 Н и плотности свежевыпавшего снега ρ = 360 кг/м3 общее сопротивление увеличивается. Основными составляющими общего сопротивления являются сопротивление
перемещению W4 и сопротивление от угла подъема
W5. Сопротивление W4 в рассматриваемом диапазоне меняется незначительно, а сопротивление W5
увеличивается с 298 до 989 Н.
5300
39,91
G(H)
W5  G  Sin  .
W  (W1  W2  W3 )  sin 3   W4  W5 .
3300
W1
W1(H)
W2(H)
W3(H)
W4(H)
W5(H)
W(H)
1500
1000
500
0
W1
1
2
3
4
5
40,06
40,04
40,01
39,97
39,91
W2
2,26
2,26
2,26
2,26
2,25
W3
39,99
39,98
39,94
39,9
39,85
W4
1020
1020
1020
1010
1010
W5
198,24
396,41
594,46
792,33
989,96
W
1280
1480
1680
1880
2070
θ (град)
Рис. 4. Зависимость общего сопротивления и его составляющих от угла подъема опорной поверхности
(θ) при G = 11300 H, ρ = 360 кг/м3
На рис. 5 представлена зависимость общего сопротивления перемещения и его составляющих от
плотности снежного покрова. С увеличением плотности снега общее сопротивление увеличивается незначительно.
На рис. 6 представлена зависимость основных параметров малогабаритной машины от общего сопротивления перемещению, полученная на математической модели [2].
ВЕСТНИК ИрГТУ №11 (58) 2011
Механика и машиностроение
При сопротивлении W = 400 Н скорость поступательного перемещения машины V2 максимальна и
составляет 2,61 м/с. При этом расход Z антигололедного материала – 3,14 дм3/с, а толщина отсыпаемого
слоя составляет 0,001 м. Мощность N2 и давление p2 в
приводе движителя минимальны, коэффициент буксования δ и другие параметры рабочего процесса не
выходят за рамки наложенных ограничений, а двигатель работает в режиме максимальной мощности, о
чем свидетельствует номинальное значение угловой
скорости коленчатого вала ω = 250 р/с. Коэффициент
распределения мощности составляет 0,12.
Увеличение сопротивления W влечет за собой повышение мощности N2 на движителе. Однако двигатель работает в режиме максимальной мощности,
поэтому недостающую часть можно забрать только с
привода вибрационного питателя.
Уменьшение мощности привода рабочего органа
приводит к снижению всех его параметров: угловой
скорости ω1, частоты колебаний f, момента М1, давления р1, расхода Z. При этом в силу возросшего сопротивления W скорость поступательного перемещения
V2 также уменьшается, а коэффициент распределения
мощности возрастает и становится равным 0,24. Двигатель продолжает работать в режиме максимальной
мощности (ω = 250 р/с), и толщина слоя материала h
не меняется. Происходит перераспределение мощности и устанавливается новое равновесное состояние,
когда мощности N2, потребляемой движителем, достаточно для преодоления с заданной скоростью сопротивления W, а привод питателя потребляет столько
мощности, сколько необходимо для обеспечения заданного расхода Z антигололедного материала с новой установившейся скоростью V2.
При дальнейшем увеличении сопротивления W в
рабочем процессе малогабаритной коммунальной
машины продолжаются аналогичные изменения.
Мощность привода рабочего органа N1 уменьшается.
В приводе движителя нарастают давление р2, момент
М2 и мощность N2, увеличивается угловая скорость
гидромотора привода движителя w2, усиливается буксование δ. Несмотря на падение поступательной скорости перемещения V2, коэффициент распределения
мощности К1 продолжает возрастать. В конечном итоге устанавливается новое равновесное состояние, при
котором двигатель продолжает работать в режиме
максимальной мощности, а толщина слоя антигололедного материала h остается неизменной.
2500
2000
W1(H)
W2(H)
W3(H)
W4(H)
W5(H)
W(H)
1500
1000
500
0
W1
120
180
240
300
360
13,3
19,96
26,61
33,26
39,91
W2
1
1,13
1,5
1,88
2,25
W3
39,85
39,85
39,85
39,85
39,85
W4
1010
1010
1010
1010
1010
W5
989,96
989,96
989,96
989,96
989,96
W
2050
2050
2060
2070
2070
ρ(кг/м3)
Рис. 5. Зависимость общего сопротивления и его составляющих от плотности снежного покрова (ρ) при
G = 11300 H, θ = 50
10
0,8
8
0,6
6
N1(кВт)
N2(кВт)
δ
K1
0,4
4
0,2
2
0
0
400
800
1200
1600
2000
400
800
1200
1600
N1
8,03
6,92
5,71
4,35
2,87
δ
0,04
0,09
0,17
0,28
0,4
N2
1,09
2,2
3,41
4,77
6,25
K1
0,12
0,24
0,37
0,52
0,69
W(H)
ВЕСТНИК ИрГТУ №11 (58) 2011
2000
W(H)
45
Механика и машиностроение
25
10
20
8
15
6
p1(МПа)
p2(МПА)
N1(кВт)
N2(кВт)
10
4
5
2
0
400
800
1200
1600
2000
p1
16,3
14,8
13
10,8
8,12
p2
3,84
7,69
11,6
15,4
19,2
0
400
800
1200
1600
2000
N1
8,03
6,92
5,71
4,35
2,87
N2
1,09
2,2
3,41
4,77
6,25
W(H)
W(H)
0,004
5
4
0,003
3
V2(м/с)
f(Гц)
E(кВтч/м3)
Z(м3/с)
h(м) 0,002
2
0,001
1
0
400
800
1200
1600
2000
V2
2,61
2,49
2,34
2,15
1,89
f
4,39
4,18
3,93
3,60
3,15
E
0,81
0,85
0,9
0,98
1,12
0
400
800
1200
1600
2000
Z
0,00314
0,003
0,00282
0,00258
0,00227
h
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
W(H)
W(H)
Рис. 6. Зависимость рациональных параметров малогабаритной коммунальной машины
(ω, ω1, ω2, M1, M2, δ, K1, р1, р2, N1, N2, V2, f, E, Z, h) от общего сопротивления перемещению (W)
Исходя из изложенного, можно заключить, что основными факторами, влияющими на общее сопротивление перемещению малогабаритной коммунальной
машины, являются вес антигололедного материала в
бункере и угол подъема опорной поверхности. Плотность свежевыпавшего снега не оказывает существенного влияния на общее сопротивление перемещению машины. Рациональным является режим работы, который определяется оптимальным коэффициен-
том распределения мощности двигателя между приводом рабочего оборудования и движителем. При
этом производительность малогабаритной машины в
конкретных условиях максимальна, а удельный расход
антигололедного материала постоянный. Для исследованного интервала изменения сопротивления значения указанного коэффициента находится в пределах 0,12… 0,68.
Библиографический список
1. Кокоуров Д.В., Простакова Л.В., Козлов А.В. Особенности
2. Зедгенизов В.Г., Кокоуров Д.В., Простакова Л.В. Матемапроектирования универсальной малогабаритной машины
тическая модель малогабаритной машины для уборки снега
для коммунального хозяйства // Политранспортные системы:
и посыпки пешеходных дорожек: материалы VII Всерос. с
материалы V Всерос. НТК, Красноярск, 21-23 ноября 2007 г.
международным участием НТК, Братск, 18-20 марта 2008 г.
В 2-х ч. Ч. 2. Красноярск: Сиб. федер. Ун-т; Политехн. Ин-т,
Братск: ГОУ ВПО БГУ, 2008. С. 45-49.
2007. С. 339-340.
46
ВЕСТНИК ИрГТУ №11 (58) 2011
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа