Введение к работе
Актуальность проблемы. Для современных машин, в частности сельскохозяйственных (зерноуборочных комбайнов, тракторов, машин дп животноводства), характерны такие направления их развития, как автоматизация процессов контроля и управлення, повышение эксплуатационных характеристик (скоростей, производительности), снижение материалоемкости и удельных затрате сфере эксплуатации.
В то же время удельные затраты в сфере эксплуатации во многом зависят от надежности машины, особенно это относится к зерноуборочным комбайнам (ЗУК).Простон по причине ненадежности ЗУК влекут за собой убытки, связанные не только с расходами на устранение отказов, но и с потерями урожая из-за увеличения сроков их уборки. Поэтому убытки от одинакового времени простоев ЗУК разной производительности больше у комбайнов большей производительности. Повышение производительности машин достигается в основном за счет увеличения параметров их рабочих органов, следовательно, масс а так же увеличения рабочих скоростей. Следствием этого является возрастание нагрузок на элементы конструкции рабочих органов и их приводов, а также на несущую и ходовую системы машины. В связи с этим обеспечение надежности ЗУК является одной из основных проблем их создания.
Комплекс конструкторских, исследовательских и экспериментально-аналитических работ по обеспечению надежности ЗУК выполняется на всех этапах его жизненного цикла, но наиболее важными являются работы по обеспечению требуемого уровня надежности на этапе проектирования, т.к. па этом этапе закладываются основные конструкторские и технологические решения, определяющие работы по подготовке его производства.
Для оценки прочности и долговечности элементов конструкции ЗУК аналитическим или экспериментальным методами необходим определенный объем информации по нагруженности и особенностям динамики ею рабочих органов.
Цель работы: создание информационной базы по нагруженное!и рабочих органов ЗУК и их приводов для оценки надежности конструкции па пане проектирования.
Задачи исследований: для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
I. Разработать методологию статистического моделирования нагруженности рабочих органов ЗУК с учетом динамики ісхно.юііічєсі'нс процесса.
.І
-
Обосновать нормирующие параметры.и средние значения удельных показателей нагруженное основных рабочих органов ЗУК.
-
Учитывая стохастический характер нагрузок на рабочие органы обосновать законы их распределения как случайных величин.
4. Разработать типовые блоки удельной нагруженности основньг.
рабочих органов ЗУК, являющиеся исходной информацией для оценки
надежности конструкции аналитическим или экспериментальным методами.
5. Провести анализ особенностей динамики механизмов рабочих органов
циклического действия и выработать рекомендации по синтезу их
рациональной по динамическим характеристикам схемы.
в. Разработать методологию и принципиальную схему автоматизированной системы управления стендовыми ресурсными испытаниями.
7. Определить для типовых стендов, применяемых при ресурсных испытаниях деталей и сборочных единиц и агрегатов ЗУК, факторы, влияющие на искажение величины заданной нагрузки, а также параметры, корректирующих ее величину.
Решение отмеченных выше задач обеспечивает сокращение времени и стоимости создания ЗУК заданного уровня надежности.
Объект исследования. Зерноуборочные комбайны классической схемы.
Методы исследования. Работа выполнена с применением аналитических и экспериментальных методов исследования нагруженности и динамики рабочих органов ЗУК.
Аналитические исследования базируются на основных положениях теорий расчета и проектирования рабочих органов ЗУК, машин и механизмов, теоретической механики и прикладной теории колебаний, математической статистики, а также соответствующих ГОСТов, ОСТов и СІТІ. Экспериментальные исследования выполнены с применением тензометрированнй и современных методов обработки результатов тензометрировання на ЭВМ по специальным программам.
Научна» новизна.
1. Разработана методология статистического моделирования типовых
блоков удельной нагруженности рабочих органов сельскохозяйственных
машин с учетом динамики технологического процесса.
2. На основании анализа энергетики технологических процессов,
выполняемых одноименными рабочими органами ЗУК идентичной
конструкции, но разной производительности, обоснованы нормирующие
параметры нагруженности ' рабочих органов и их средние значения
показателен удельной нагруженности.
-
Введено понятие «коэффициент загрузки рабочего органа» К, позволившее представить спектр нагруженности каждого рабочего органа is виде интегральной кривой распределения этого коэффициента кик случаї .'oii величины.
-
Определены функциональные зависимости между параметрами нагруженное рабочих органов, удельными значениями нагрузок, нормирующими параметрами и коэффициентами загрузок.
-
На базе результатов тензометрнрования рабочих органов комбайна Дон-1500А в различных условиях эксплуатации построены интегральные кривые распределения коэффициентов загрузки основных рабочих органов ЗУК и типовые блоки структурных распределений их нагруженности.
-
Выполнен синтез механизмов рабочих органов ЗУК с1 возвратно-поступательным движением исполнительного звена по критерию минимизации приведенного к ведущему звену главного момента и главного вектора сил инерции подвижных звеньев.
-
Выполнен анализ динамики системы стендов для ресурсных испытаний отдельных рабочих органов и элементов конструкции ЗУК, позволивший определить корректирующие параметры для каждого типа стенда, автоматическое управление которыми обеспечит точность и стабильность воспроизведения заданного блока нагрузок на объект испытаний.
-
Предложена рациональная схема системы автоматического управления ресурсными стендовыми испытаниями применительно к системе стендов лля ресурсных испытаний элементов конструкции ЗУК.
Практическая ценность. Результаты исследований позволили сочдать типовые блоки нагруженности рабочих органов зерноуборочных комбайнов, необходимых для оценки надежности элементов конструкции на стадии разработки конструкторской документации опытного образна. Это сокращает сроки и стоимости работ по созданию ЗУК заданного уровня надежности и повышает его эффективность в сфере эксплуатации.
Предложенная методология обоснования и построения типовых блоков удельной нагруженности рабочих органов может быть использована для создания информационной базы нагруженности рабочих органон сельскохозяйственных машин другого назначения.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований были использованы ГСКБ ОАО "Ростсельмаш" при создании зерноуборочного комбайна Дон-091 нового класса производительности.
Апробация работы. Основные положения диссертационной рабоїи доложены на научно-технической конференции во ВНИПТИМЭСХ по и и,\ нм исследований' 1996 года, Пятой Международной научно-технической конференции по динамике технологических систем (Ростов-па-Лону, (997
год), заседании научно-технического Совета ведущей организации - ГСКБ по комплексам зерноуборочных машин «ОАО Ростсельмаш».
Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 6 работ общим объемом 2,2 п.л.
Объем диссертагрш. Диссертация (общий объем 149 с.) включает введение, ш-'сть глав, заключение с общими выводами по результатам исследований, список использованных источников (94 наименований), содержит 20 таблиц а 62 рисунка.
