Введение к работе
Актуальность работы. Несмотря на многочисленные исследования и постоянное внимание производителей уборочной техники, привод машин относится к наименее надежным элементам их конструкции. Это обусловлено с одной стороны ростом производительности и энергонасыгценностл уборочных машин, а с другой - отсутствием должного внимания проектировщиков сельскохозяйственной техники к вопросам динамики машин, в частности, динамики их приводов, без чего немыслима в современных условиях конкуренгоспособность машин па мировом рынке.
Нарождающаяся в РФ рыночная экономика должна учитывать потребности фермерских хозяйств в системности и расширении возможностей используемых ими технических средств. Наряду с высокопроизводительными универсальными комбайнами необходим набор узкоспециализированной малогабаритной техники, легко агрегатируемой с тракторами класса 0,5+1т тяги. К тому же результату приводит и принцип модульного проектирования, в соответствии с которым разрабатывается широкий шлейф адаптеров (модулей), предназначенных для выполнения узкоспециализированных операций и агрегатируемых с базовым универсальным энергетическим средством (УЭС). Отмеченные случаи требуют повышенного внимания к приводам, поскольку характеристики навешиваемых на энергетические средства модулей, рабочие нагрузки на них, условия работы могут меняться в широком диапазоне. Широк и диапазон варьирования усилий на привод различных адаптеров и агрегаты универсальных комбайнов при вьшолнении различных технологических операций. Учет всего этого на проектной стадія і создания сельхозмашин в большинстве случаев производится с помощью различного рода динамических коэффициентов, коэффициентов запаса, значения которых могут меняться в широких пределах и которые не могут детально учитывать весь комплекс отмеченных условий. Результатом к такого рода проектированию приводов и является низкая надежность не только самих приводов, но и приводимых ими агрегатов.
В силу отмеченного детальное исследование динамики приводов уборочных сельхозмашин - машин наиболее широкого использования в сельском хозяйстве - является актуальной проблемой. Для ее решения требуется значительное расширение аналитико-эксперименталыюй базы исследований, учета переменности структуры и динамических параметров объектов проектирования и учета повышешгой чувствительности малогабарич ной техники к динамическим возмущениям.
Цель исследования. Разработка методов анализа и синтеза привода рабочих органов машин на основе исследования меттмлшрш.и:, пере-
ходных и установившихся процессов с учетом всего спектра динамических возмущенцй. Для достижения этой цель поставлены следующие научные задачи:
-
Разработать экспериментально-аналитігческую модель процесса буксования в сцеплениях типа леникс и на ее основе моделировать динамику пуска машинного агрегата, оценить управляемость процессом пуска и обосновать оптимальный его режим.
-
Разработать принципы динамического анализа переходных процессов в приводах и установить их связь с характеристиками двигателя.
-
Обосновать типовые динамические модели привода в задачах анализа нагруженности типовых элементов передач.
-
Моделировать нестационарные, импульсные и установившиеся процессы в приводах и на этой основе разработать методы построения блоков динамического нагружения типовых элементоа
5. Разработать методики подбора двигателя, синтеза лениксной переда
чи и синтеза виброзащитньгх муфт в приводе рабочих органов.
Объекты исследования. Приводы машинных агрегатов, у которых от
бор мощности на рабочие органы осуществляется посредством лениксной
передачи, вьшолняющей одновременно функцию сцепления. Приложение
исследований осуществлено на примерах следующих машинных агрегатов:
а) самоходный уборочный комбайн Дон-1500;
б) навесная ротационная косилка-измельчитель КИН-2,7 на универ
сальное энергетическое средство (УЭС) Дон-800;
в) прицепной комбайн Дон-1200П с трактором МТЗ-100.
Научная новизна. Впервые получена аналитическая форма тяговой характеристики лениксной передачи в режиме буксования, содержащая начальньщ импульс и слагаемое, зависящее от угловой скорости ведомого элемента. Описан процесс пуска в моделях переменной структуры, позволяющий рассчитать работу буксования, ввести понятие управляемости процессом пуска и дать метод выбора оптимального кинематического режима пуска.
Доказано, что все многообразие многомассовых динамических моделей привода может быть сведено'к типовым парциальным двухмассовым полуопределенным моделям, что позволило ввести понятие обобщенной упругой муфты и выполнить анализ реакции привода на импульсные возмущения, возмущения установившегося процесса, исследовать процессы прохождения через резонанс при пуске и выбеге.
1. Впервые дан общий принцип анализа устойчивости протекания технологического процесса и на его базе сформулированы требования к крутизне статической характеристики двигателя и условия необходимости учрта его динамической характеристики.
Вскрыты условия возникновения эффектов непрохождения и перескока через резонанс за счет изменения структуры модели при пуске.
Для типовых передач - карданных, зубчатых, цепных и ременных -учтен ряд динамических эффектов, существенно влияющих на их вн\ гргн-нюю и внешнюю нагруженность.
Практическая ценность. По результатам работы внедрены и использованы для машин ГСКБ АО РСМ инженерные методики:
а) подбора двигателя для уборочных машин с необходимым запасом
момента на регуляторной ветви;
б) синтеза лениксной передачи;
в) синтеза упругой виброизолирующей муфты;
г) динамического расчета типовых элементов передач.
Апробация работы. Основные результаты докладывались и получили положительную оценку: в ГСКБ АО "Ростсельмаш" и на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ДГТУ (1990-1998 гг.). Содержание диссертации отражено в 8 опубликованных печатных работах.
Объем работы. Диссертация изложена на 198 страницах, содержит 36 рисунков, 19 таблиц и состоит из пяти глав, общих выводов, списка литературы, приложения и документов о внедрении результатов работы в производстве.