Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор работ по изучению динамической нагруженности рабочих барабанов и методов их расчета 12
1.1. Обзор работ по общему исследованию в области колебаний валов 13
1.2. Обзор работ по исследованию рабочих барабанов хлопкоуборочных машин 16
1.3. Обзор работ по исследованию рабочих барабанов ворохоочистителей 30
1.4. Обзор работ по исследованию рабочих барабанов куракоуборочных машин 37
1.5. Обсуждение результатов анализа выполненных исследований 40
1.6. Задачи и цели исследования 41
Глава.2. Механико-математическое моделирование барабанов с лопастными рабочими органами как колебательных систем 45
2.1. Описание изгибных колебаний валов рабочих барабанов 45
2.2. Описание продольных колебаний нагруженных валов рабочих барабанов ворохоочистительной машины 84
2.3. Описание крутильных колебаний нагруженных рабочих барабанов ворохоочистительной машины 92
Глава 3. Механико-математическое моделирование барабанов с захватывающими рабочими органами как колебательных систем 100
3.1. Аналитическое исследование колебаний составных элементов пильного барабана обогатителя куракоубо-рочной машины 101
3.2. Аналитическое исследование колебании составных элементов пильного барабана ворохоочистительной машины 115
Глава 4. Механико математическое моделирование рабочих барабанов хлопкоуборочных машин как колебательных систем 134
4.1. Описание изгибных колебаний вала шпиндельного барабана 135
4.2. Описание продольных колебаний вала шпиндельного барабана 142
4.3. Описание крутильных колебаний вала шпиндельного барабана 146
4.4. Описание изгибных колебаний вала съемника хлопкоуборочных машин 151
4.5. Описание крутильных колебаний вала съемника хлопкоуборочных машин 156
Глава 5. Экспериментальные исследования закономерностей нагружения рабочих барабанов машин для уборки и очист ки хлопка от взаимодействия с кустами хлопчатника и курачным ворохом 160
5.1. Общие положения по проведению исследований 160
5.2. Экспериментальные исследования по установлению закономерностей нагружения рабочих барабанов хлопкоуборочной машины от действия технологических нагрузок 163
5.3. Экспериментальные исследования по изучению характера нагруженности рабочих барабанов ворохо-очистителя от взаимодействия с курачным ворохом 232
5.4. Экспериментальные исследования по установлению закономерностей нагружения рабочих барабанов обогатителя куракоуборочной машины 268
Глава 6. Разработка методики расчета конструктивных параметров рабочих органов барабанного типа машин для уборки и очистки хлопка и ее практическая реализация 292
6.1. Общие положения для обоснования методики расчета 292
6.2. Методика расчета изгибных напряженші в сечениях вала шпиндельного барабана 294
6.3. Методика расчета касательных напряжении в сечениях вала шпиндельного барабана 307
6.4. Методика расчета продольных колебаний и проч -ности вала шпиндельного барабана 319
6.5. Расчет валов шпиндельных барабанов на усталостную прочность . 322
6.6. Расчет напряжений в сечениях вала съемника хлопка 326
6.7. Расчет вала съемника хлопка на усталостную прочность 337
6.8. Методика динамического расчета на прочность валов рабочих барабанов ворохоочистительных машин 341
Заключение 356
Литература 362
- Обзор работ по исследованию рабочих барабанов хлопкоуборочных машин
- Описание продольных колебаний нагруженных валов рабочих барабанов ворохоочистительной машины
- Аналитическое исследование колебании составных элементов пильного барабана ворохоочистительной машины
- Описание крутильных колебаний вала съемника хлопкоуборочных машин
Введение к работе
Претворяя в жизнь решения ХХУІ съезда КПСС [і], XX съез -да Коммунистической партии Узбекистана [ 2 ] и Постановления июльского ( 1978г. ) [з], майского и ноябрьского ( 1982 -г. ) и июньского ( 1983 г. ) Пленумов ЦК КПСС, трудящиеся хлопкосеющих республик нашей страны вносят весомый вклад в дальнейшее развитие комплексной механизации возделывания хлопчатника и уборки хлопка--сырца с целью обеспечения его среднегодового производства по стране в объеме 9,2 - 9,3 млн. тонн.
Партия и правительство ставит большие и ответственные задачи перед учеными, конструкторами и инженерами-механиками по эксплуатации и ремонту машин для хлопководства - получение для промышленности особо ценного сырья высокого качества на основе развития и широкого использования хлопковой техники в хлопкосеющих республиках нашей страны. В последние годы около 57 % заготавливаемого в стране хлопка-сырца убирают машинами. В лучших хозяйствах, районах и областях Узбекистана доля машинной уборки урожая достигло 85 % от валового сбора. Для выполнения плана производства хлопка его машинная уборка - главная задача в общем техни-ческом прогрессе в данной области.
Для дальнейшего повышения технического уровня эксплуатируемых и вновь проектируемых машин для уборки и очистки хлопка (хлопкоуборочных, ворохоочистительных и куракоуборочных машин ) необходимо изыскать резервы, позволяющие повысить прочность их ответственных деталей и узлов, способствующие повышению надежности, сроков службы и снижению металло- и энергоемкости этих узлов, на что особое внимание обращено в принятом в 1983 г. Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР " 0 мерах по дальнейшему повышению технического уровня и качества машин и оборудования для сельского хозяйства, улучшению использования, увеличению производства и поставок их в 1983 - 1990 годах".
В осуществлении комплексной механизации хлопководства все большее значение приобретает постановка исследовательских работ, основанных на современных достижениях науки и относящихся к изучению повышения надежности и производительности машин на стадии проектирования и эксплуатации. В основу конструирования и динамического расчета на прочность отдельных деталей рабочих барабанов машин для уборки и очистки хлопка должны быть положены объективные данные, являющиеся результатом глубоких аналитических и экспериментальных исследований.
Проблема повышения прочности сельскохозяйственных и в частности машин для уборки и очистки хлопка тесно связана с исследованием колебаний и нагруженности рабочих органов барабанного типа, обусловливающих эксплуатационную надежность машин в целом.
Автор данной работы исходит из концепции, что на эффективность использования машин для уборки и очистки хлопка в целом особое влияние оказывают динамические нагрузки в отдельных деталях рабочих барабанов этих машин, непосредственно выполняющих технологические операции процесса уборки и переработки хлопка-сырца ( уборки хлопка-сырца, очистки вороха и курака).
Для большинства серийно-выпускаемых машин характерно наличие валов, к которым с помощью фланцев присоединены рифленые цилиндры и рабочие органы ( планки, шпиндели и пильные ленты), образующие так называемые рабочие барабаны. Наличие последних приводит к необходимости выделения таких конструкций в специальный класс.
Особенностью устройства рабочих органов ( барабанов) машин для уборки и очистки хлопка является то, что такие барабаны представляют собой -сложную конструкцию, составные элементы которой участвуют в передаче потока, энергии, разгружая тем самым основной вал барабана. По сути рабочие барабаны могут быть названы состав 8 ными валами. Именно эта особенность устройства рабочего барабана обусловливает развитие динамических процессов во время их движения и способствует возникновению явлений, не свойственных простым конструкциям. Изучение общих закономерностей динамического нагружения во время работы машин, в составе которых по их технологическим особенностям необходимо использование таких конструкций, представляет сложную математическую задачу, решение которой может способствовать обеспечению динамической прочности конструктивных элементов машин на стадии их проектирования.
В дальнейшем при рассмотрении вопросов, связанных с описанием динамических процессов, в случае использования в машинах для уборки и очистки хлопка составных валов, нами опускается этот термин и во время аналитического описания процессов такие конструкции называются просто "рабочими барабанами".
В оценке значимости рабочих барабанов машин для уборки и очистки хлопка автор данной работы также исходит из концепции, что они не только являются исполнителями определенной операций технологического процесса уборки и переработки хлопка-сырца, но и участвуют в распределении потока, энергии, необходимый для выполнения других операций, являясь тем самым энергоносителями.
В машинах для уборки и очистки хлопка такими носителями энергии являются подвижные шпиндельные барабаны и съемники хлопка хлопкоуборочных машин, лопастные, пильные и щеточные барабаны ворохоочистителей и обогатителя куракоуборочных машин и другие. От динамической прочности составных элементов этих носителей энергии зависит стабильность протекания технологического процесса работы и эффективность использования машины в целом.
Рабочие органы барабанного типа машин для уборки и очистки хлопка представляют собой сложные и малоизученные колебательные системы. Научные основы конструирования, расчета нагруженности и прочности таких систем, обеспечивающих их надежное функционирование на стадии проектирования, недостаточно разработаны. Это обстоятельство сдерживает темпы усовершенствования конструкций и повышения эксплуатационной надежности хлопковой техники. Создание новых и усовершенствование существующих конструкций рабочих барабанов осуществляются в основном эвристическими методами,основанными на инженерном опыте и интуиции и приближенных расчетах. Эвристические методы не способствуют рациональному конструированию рабочих барабанов. В частности, отсутствие научных основ конструирования рабочих барабанов, как показывает практика их эксплуатации, не позволяет использовать резервы в части повышения эффективности их применения. Так, например, по данным СредазГОСНИТЙ и ряда государственных машиноиспытательных станций - САШС, Туркмен-МИС, ТаджикМИС и ЗакавказМИС, наибольшее число отказов во время работы машин для уборки и очистки хлопка приходится на долю рас -сматриваемых в настоящей работе конструкций рабочих барабанов.
Для того, чтобы получить надежные конструкции рабочих бара -банов машин для уборки и очистки хлопка, определяющие эффективность применения этих машин в условиях их эксплуатации, в методах их конструирования необходимо использовать принципы механико-математического моделирования. Это позволяет математически описать взаимосвязь жесткостных и массовых параметров рабочих барабанов с особенностями изменения, действующих на них, технологических нагрузок. Кроме того, на основе механико-математического моделирования возможно разработать методы и алгоритмы расчета, провести целенаправленное экспериментальное исследование по установлению общих закономерностей динамической нагруженности рабочих барабанов машин для уборки и очистки хлопка. Такой прием позволяет обоснованно разрабатывать рациональные ( в смысле надежные) конструкции этих рабочих барабанов. Таким образом, различие между эвристическими и аналитическими методами конструирования рабочих барабанов машин для уборки и очистки хлопка выдвигает научно-техническую проблему разработки основ теории динамического расчета этих барабанов, позволяющих обоснованно создать их рациональные конструкции.
В рамках указанной проблемы сформулированы следующие основные положения диссертации, выдвигаемые на защиту:
1. Изучение процессов силового взаимодействия рабочих барабанов машин для уборки и очистки хлопка с кустами хлопчатника и курачным ворохом в особенности в тех случаях, когда эти рабочие барабаны не только обеспечивают технологический процесс уборки и переработки хлопка-сырца, но и участвуют в распределении потока энергии, необходимой для выполнения других операций, являясь тем самым энергоносителями.
2. Составление динамических расчетных схем рабочих барабанов машин для уборки и очистки хлопка, представляющих собой сложные колебательные системы, состоящие из постоянных сосредоточенных и распределенных масс; выбор методики учета в дифференциальных уравнениях движений различного рода технологических нагрузок ( периодических, импульсных, сосредоточенных и распределенных), которые испытывают основные барабаны этих машин.
3. Математическое моделирование колебательного движения основных рабочих барабанов машин для уборки и очистки хлопка, подверженных наибольшим динамическим нагрузкам во время выполнения технологического процесса работы этих машин.
4. Экспериментальное изучение характера динамической нагру-женности и определение значений нагрузок на опоры и валы рабочих барабанов машин для уборки и очистки хлопка в полевых условиях.
5. Разработка методики и алгоритма расчета на ЭЦВМ конструктивных параметров рабочих барабанов машин для уборки и очистки хлопка на динамическую прочность, обеспечивающих их надежное функционирование на стадии проектирования.
Данная работа выполнялась в рамках проблемы, решение которой предусмотрено в координационном плане научно-исследовательских работ АН УзССР ( наименование темы "Исследование влияния колебаний на динамическую прочность машин" номер гос. регистрации (69034435). Проблема включена в план работ ГСКБ по машинам для хлопководства под Iі 80.021-76 ( наименование темы "Исследование и совершенствование конструкций и технологических процессов машин для уборки хлопка и курака") приказом Министра тракторного и сельскохозяйственного машиностроении СССР В 365 от 30.09.75. Тема выполнялась также в соответствий с планами важнейших научно-технических разработок эконошчеокого и социального развития Узбекской ССР на 1979 г. и приказом Министра тракторного и сельскохозяйственного машиностроения СССР № 206 от 19.09.1979 г. ( наименование темы "Разработка и исследование рациональной схемы подвода мощности к вращающимся узлам ворохоочистителя УПХ-1,5 с использованием ременных передач" номер гос. регистрации 80038802). Прорабатываемые темы связаны с координационной программой МСХ СССР по решению научно-технической проблемы 0.51.19 "Создать и внедрить скороспелые вилт©устойчивые сорта хлопчатника, технологические процессы и оборудование для возделывания хлопчатника и уборки хлопка-сырца".
Автор выражает искреннюю благодарность Заслуженному деятелю науки и техники Узбекской ССР, докт. техн. наук, проф. А.Д. Моткову, оказавшему своими советами и замечаниями большую помощь в процессе выполнения данной диссертационной работы.
Обзор работ по исследованию рабочих барабанов хлопкоуборочных машин
Уборочные аппараты современных хлопкоуборочных машин (рис.1) состоят из значительного количества сборочных единиц, во время работы_которых обеспечивается извлечение хлопка-сырца из раскрытых коробочек (в рабочей зоне аппарата) во время взаимодействия шпинделей с кустами хлопчатника, перенос намотанного на шпинделях слоя хлопка в зону съема, съем его со шпинделей и переброска хлопка в приемные камеры (рис. 2), обеспечивающие дальнейшее перемещение хлопка-сырца в бункер хлопкоуборочной машины.
Уборочные аппараты (рис. 3) серийных машин состоят из четырех шпиндельных барабанов попарно и последовательно расположенных вдоль рядков по ходу машины и обрабатывающих двукратно каждый ряд растений хлопчатника. Аппараты имеют также шесть съемников хлопка и укомплектованы зубчатыми передачами, необходимыми для передачи мощности от двигателя к рабочим органам (шпинделям).
Каждый шпиндельный барабан имеет следующие основные детали: I. Шпиндели - основные рабочие органы уборочных аппаратов. Изготовляются в виде трубок с нарезанными на внешней поверхности зубьями и снабженные роликами. Шпиндели устанавливаются в аппарат между опорами, располагающимися в верхнем и нижнем дисках шпиндельного барабана. Нижняя опора образуется нижней частью трубки, куда запрессовывается подшипник скольжения, и пальцем, ввернутым в нижний диск. Верхняя опора - обычный шариковый подшипник, внутренее кольцо которого соединяется с роликом шпинделя.
В институте механики и сейсмостойкости сооружений АН УзССР им. М.Т. Уразбаева чл. корр. АН УзССР X.I. Усманходжаевым с сотрудниками [ІЗ ... 22 J завершены исследовательские работы по созданию новой модификации рабочего органа уборочных аппаратов - составных шпинделей со сменными захватывающими элементами, изготовленными в виде навитых на шпиндели по винтовой линии металлических лент с зубьями. Составной шпиндель в процессе сбора хлопка-сырца за счет подвижностей упругого зубчатого звена относительно основного стержня самоочищается от забивания сорных примесей между зубьями. Составной шпиндель обеспечивает стабильность сбора хлопка и резко повышает производительность хлопкоуборочных машин. По данным СредазМИСа, производительность хлопкоуборочных машин, оснащенных составными шпинделями в зависимости от параметров хлопковых полей, повышается в пределах 15-20 %, Основные рекомендации, полученные в результате этих исследований, освоены в выпускаемых заводом конструкциях шпин дельных барабанов серийных хлопкоуборочных машин.
В работах [23 ... 32 J предложены и другие оригинальные конструкции шпинделей. Имеются перспективные, на наш взгляд, разработки конструкций верхних и нижних опор шпинделей с упругими элементами [33 ... 41J, обеспечивающими работоспособность шпинделей даже при наличии погрешностей расположения посадочных гнезд верхнего диска относительного нижнего (компенсация неточностей сборки и изготовления деталей шпиндельного барабана) . 2. Верхние и нижние диски, образующие в совокупности с поджимным цилиндром, основным валом и приводным зубчатым коле сом "водило" представляет собой вертикальный вал с консольной частью, опирающейся на две опоры с подшипниками качения, на ружные обоймы которых устанавливаются в специальных корпусах, закрепляемых на раме уборочного аппарата. В шпиндельных барабанах серийной конструкции верхний диск соединяется е валом шпоночным, а нижний - сварным соединением. 3. Механизм прямого вращения шпинделей серийной конструкции расположен в рабочей зоне аппарата и состоит из клиновых ремней и пружин для их натяжения, связанных между собой скобами, предназначаемых для крепления ремней и пружин к раме уборочного аппарата. Ролики шпинделей (сателлиты) во время вращения шпиндельного барабана перекатываются по поверхностям клиновых ремней. В процессе вращения в рабочей зоне шпиндели извлекают и наматывают на себя хлопок из раскрывшихся коробочек при взаимодействии с кустами хлопчатника.
Описание продольных колебаний нагруженных валов рабочих барабанов ворохоочистительной машины
Рассмотрим продольные колебания рабочих органов (планок), считая, что они упруго соединены с фланцами (жееткостями связей Си ) и колебания последних известны. В расчетной схеме (см. рис.8 ) при исследовании продольных колебаний рабочий орган представлен в виде стержня с постоянными по его длине массой тпЛ и жесткостью Е РЛ, а связанность рабочего органа с фланцами посредством крепежных элементов заменена жееткостями связей Сил$ ( }= I ... 4). Допустим, что такой однородный стержень нагружен на концах амплитуда к-й гармоники динамических составляющих нагрузок; Sin \г и cos и- - некоторые постоянные. Отнеся действие сил t/V rt) и Jv(t) в сечениях «3 0 1 4ІЛ к граничным условиям и пренебрегая внутренним трением в материале рабочего органа [184, 203, 204], дифференциальное уравнение колебаний записываем в виде Решение уравнения (2.87) записываем в форме, соответствующей характеру изменения внешних нагрузок [154] где \10Х(3: и11к( - амплитудные функции от постоянных составляющих и К-й гармоники внешних нагрузок; Якт ик - некоторые постоянные. Подставляя (2.92) в уравнение (2.89), получим следующие дифференциальные уравнения для амплитудных функций: от постоянных составляющих нагрузок В уравнении (2.95) и (2.96) постоянные Uo(0) it! (О), определяются с использованием граничных условий (2.90) и (2.91). Уравнение (2.92) с учетом (2.95) и (2.96) позволяет выполнить расчеты на колебания и прочность рабочего органа барабана, для чего необходимо проведение следующих экспериментальных ис 92 следований: по определению геометрических и упругих характеристик рабочего органа ( Е г ) и жееткостных связей ( С х); по изучению закономерностей и определению числовых значений продольных составляющих технологических нагрузок -j/ct) .
При аналитическом исследовании крутильных колебаний рабочих барабанов реальную конструкцию заменяем приведенной дискретной массой, состоящей из сосредоточенных масс, соединенных безынерционными упругими участками. Инерционные свойства масс характеризуются массовыми моментами инерции и упругими характеристиками участков (крутильными податливостями). При этом предполагаем, что приведенная система достаточно точно отражает упругие и инерционные характеристики реальной конструкции [180]. Построение приведенной системы сводится к определению крутильных подат-ливостей упругих участков и моментов инерции сосредоточенных масс. Методы приведения подробно освещены в работах[205 ... 212]
Практика эксплуатации ворохоочистительной машины показала, что наблюдаются случаи выхода из строя отдельных деталей барабанов: излома валов, смятия сопрягаемых поверхностей шпонок и шпоночных пазов валов и звездочек, а также скручивания рабочих органов [139 ... 143]. Одна из причин этих случаев - возбуждение в барабанах крутильных колебаний. Источником крутильных колебаний бараоанов являются главным образом вращающие моменты цепной передачи и моменты сил технологических сопротивлений.
В случае нагружения барабана только вращающим моментом цепной передачи крутильные колебания передаются через все сечения вала, включая отдельные детали барабана, вызывая их колебания.
При выполнении барабаном технологических операций по переработке хлопка-сырца курачного вороха моменты сил технологических сопротивлений резко изменяются, приводят к снижению и колебаниям скорости вращения. Взаимодействием этих моментов возбуждаются крутильные колебания деталей составных элементов барабана, которые существенно зависят как от режима выполнения технологических операций, так и от характеристик отдельных деталей моментов инерции масс и упругих свойств). Как показали результаты экспериментальных исследований автора, отдельные детали рабочего барабана по длине нагружены неравномерно [154], что вызвано необоснованным подбором податливостей соединяемых деталей. В связи с этим возникает необходимость в проведении аналитических исследований совместных крутильных колебаний отдельных деталей рабочих барабанов.
Рассмотрим процесс совместных крутильных колебаний отдельных деталей новой конструкции барабана [136], позволяющего обеспечить равномерность нагружения его составных деталей.
Аналитическое исследование колебании составных элементов пильного барабана ворохоочистительной машины
Механико-математические модели пильных барабанов обогатителя куракоуборочных машин представлены линейными колебательными системами с сосредоточенными параметрами, с постоянными массами, связанными между собой упругими связями при действии на эти системы сосредоточенных периодического характера возмущений, а во-рохоочистителя - с сосредоточенными и распределенными параметрами, со ступенчато-изменяющимися постоянными геометрическими характеристиками и массами вала при действии на них также детерминированных (сосредоточенных и распределенных периодического характера) возмущений.
Предложенные механико-математические модели пильных барабанов как колебательных систем позволяют математически описать колебания пильных лент, а также вала совместно с составными элементами этих барабанов.
Полученные аналитические зависимости являются основополагающими для разработки методики и составления алгоритма инженерного расчета параметров упругих характеристик элементов пильных барабанов при различных соотношениях присоединенных к его несущему валу масс, а также для целенаправленной постановки задач экспериментальных исследований. Эти аналитические зависимости позволяют обеспечить динамическую прочность рабочих барабанов на стадии их проектирования.
В хлопкоуборочных машинах, как и в ранее рассмотренных, применяются двухопорные валы с консолями для закрепления зубчатых колес и дополнительно на них устанавливаемыми деталями в виде верхних и нижних дисков, поджимных цилиндров, шпинделей рабочих барабанов, сепараторов, щеточных элементов и защитных планок съемников. Такой вид конструкции приводит к одноступенчатому изменению погонных масс и массовых моментов инерции по длине этих валов.
В процессе работы хлопкоуборочных машин шпиндели и валы шпиндельных (рабочих) барабанов и съемников совершают изгибные, маятниковые, продольные и крутильные колебания. Перечисленные виды колебаний шпинделей в упрощенном виде исследованы в работах [98, 99, 216 ... 219 J. Однако, в этих работах нагрузки от кустов хлопчатника и от съемника рассматриваются действующими в виде сосредоточенных сил, приложенных на одной третьей длине шпинделя от нижней опоры, что не соответствуют реальному напруженню шпинделей. Также отсутствуют расчеты на прочность шпинделей с учетом колебаний. В связи с этим представляет интерес аналитическое описание изгибных колебаний шпинделей с учетом динамического характера их нагружения [22о].
Изгибные и крутильные колебания валов шпиндельных барабанов и съемников в упрощенном виде исследованы в работе [98І. Так, при анализе возбуждения изгибных колебаний этих валов в основу положено предположение постоянства изгибной жесткости и интенсивности моментов инерции по длине этих валов. Колебания анализировались без учета масс дополнительно устанавливаемых деталей и влияния продольных нагрузок на изгибные колебания валов. В процессе исследований крутильных колебаний шпиндельные барабаны и съемники приводились к двухмассовым крутильно-колеблющимся системам В действительности изгибные жесткости и погонные массы валов съемников не являются постоянными по длине вала. Это порождает необходимость более глубокого изучения процесса возбуждения подобных видов колебаний. К тому же продольные колебания валов шпиндельных барабанов и съемников до сих пор не исследовались.
Рассмотрим аналитические методы описания отдельных видов колебаний валов шпиндельных барабанов и съемников, позволяющие производить динамические расчеты на прочность этих валов с учетом сложных колебаний.
Описание крутильных колебаний вала съемника хлопкоуборочных машин
Выполнение динамических расчетов на прочность рабочих барабанов машин для уборки и очистки хлопка возможно лишь в случае разработки и использования научно обоснованных методик проЕеде -ния и обработки экспериментальных исследований по изучению закономерностей нагружеяия таких барабанов от действия технологических нагрузок в процессе уборки и переработки хлопка-сырца. Уместно отметить высказывание академика В.П. Горячкина: "Всякая теория, какова бы она не была, дает по крайней мере ос -новные величины, которые управляют процессом, а последующие опыты дадут указания в каком направлении должна быть исправлена { уточнена - Х.Т.) теория" [221 ] .
Частью комплексных исследований в области изучения динамики работы деталей машин являются экспериментальные исследования.
В соответствие с ранее изложенными задачами, сформулирован -ными в процессе выполнения аналитических исследований, аналогичных исследованиям колебаний механических трансмиссионных систем [209J, экспериментальные исследования целесообразно выполнять в два этапа. На первом этапе планируется произвести определение жесткостных характеристик ( изгибные и крутильные жесткости, а также жесткости на растяжение ) валов и рабочих органов ( планок и пильных лент) , интенсивности их масс и массовых моментов инерции, а также характеристик жесткостных парамет -РОЕ опор валов, моментов инерции сосредоточенных масс ( звездочек, зубчатых колец, фланцев и дисков ), непосредственно за крепленных на валу, и масс в виде рабочих органов (планок, пильных лент и шпинделей), связанных с валом через промежуточные детали. Обычно эти связи конструктивно выполнены в виде фланцев и дисков. Находятся и жесткоетные характеристики крепежных элементов рабочих органов (планок и пильных лент) и шпоночных соединений сосредоточенных масс к валу (звездочек, зубчатых колес, фланцев и дисков). Кроме того, на этом этапе определяют частоты и амплитуда колебаний системы в статическом состоянии. Результаты этих экспериментальных исследований используются для решения частотных уравнений ранее выполненных аналитических исследований и производства расчетов на динамическую прочность с учетом колебаний.
Экспериментальные исследования этого этапа проводятся в лабораторных условиях и по существу, являются подготовительным этапом для составления расчетной схемы дальнейшего динамического анализа колебательной системы. Проведение этих исследований достаточно подробно изложено в работах [204, 207, 209 J и особых затруднений не вызывает.
Основная цель экспериментальных исследований на втором этапе состоит в исследовании характера нагружения рабочих барабанов от действия технологических нагрузок (кустов хлопчатника и курачного вороха). Данные о нагрузках позволяет производить расчеты на прочность отдельных деталей рабочих барабанов с учетом характера их изменений.
Особый интерес представляет разработка методики проведения экспериментальных исследований в полевых условиях работы хлопковых машин.
Рабочие барабаны хлопковых машин исследовали осциллографи-рованием процессов колебаний нагрузок во время их работы в по левых условиях. Для этой цели использовали тридцатиканальный светолучевой осциллограф Н0І0М, предназначенный для регистрации световым лучом изменений во времени механических величин, предварительно преобразованных в электрические. Для усиления электрических сигналов тензорезисторов использовали полупроводниковый тензометрический усилитель ТЛП2М.
В осциллографе правильность регистрации колебательных процессов и объективность их последующего анализа во многом зависит от правильного выбора параметров регистрационных гальванометров и скоростных данных лентопротяжного механизма. Для исследования пользовались гальванометрами типа М004-0,6 со следующими основными параметрами: собственная частота колебаний 600 Гц; рабочий диапазон частот 0 ... 300 Гц; максимальная допустимая сила тока 2,0 мА; чувствительность 80,0 мм/мА м. Выбор такого типа гальванометра обусловливается тем, что рабочая частота этого гальванометра значительно превышает собственную частоту упругих колебаний системы (например, вала шпиндельного барабана хлопкоуборочной машины).
Лентопротяжный механизм осциллографа H0IQM характеризуется диапазоном скоростей движения и шириной фотобумаги, емкостью кассеты. Скорость движения фотобумаги определяется частотным диапазоном исследуемого процесса [222J. При исследовании валов хлопковых машин нами экспериментально определена скорость протяжки равной 250 мм/с.
Рассмотрим разработанные автором тензометрические конструкции, примененные им в процессе проведения экспериментальных исследований, а также методику проведения этих исследований и основные результаты экспериментов.
