Научная статья на тему 'Уравновешивание сил инерций в режущем аппарате фронтальной косилки'

Уравновешивание сил инерций в режущем аппарате фронтальной косилки Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
128
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Адильшеев А. С.

В этой работе получены дифференциальные уравнения движения ножа и пальцевого бруса фронтальной косилки. Силы инерции ножа уравновешиваются силами инерции подвижного пальцевого бруса.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Адильшеев А. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Уравновешивание сил инерций в режущем аппарате фронтальной косилки»

УРАВНОВЕШИВАНИЕ СИЛ ИНЕРЦИЙ В РЕЖУЩЕМ АППАРАТЕ ФРОНТАЛЬНОЙ КОСИЛКИ

© Адильшеев А.С.*

Казахский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства, Республика Казахстан, г. Алматы

В этой работе получены дифференциальные уравнения движения ножа и пальцевого бруса фронтальной косилки. Силы инерции ножа уравновешиваются силами инерции подвижного пальцевого бруса.

Для привода режущего аппарата фронтальной косилки предложена новая конструктивная схема механизма [1], в которой пальцевый брус соединен с рамой подвижно с возможностью перемещения противофазе движении ножа. В механизме гибкие связи в сочетании с жесткими звеньями образуют предварительно напряженный замкнутый контур. Предварительное натяжение гибких звеньев обеспечивает безударную работу механизма. Подвижность механизма обеспечивается упругой податливостью гибких звеньев. Гибкие звенья, воспринимающие только растягивающие усилия, изготовлены из стального каната, что позволяет снизить вес и материалоемкость механизма. Благодаря наличию гибких звеньев механизм не требует высокой точности изготовления деталей и нечувствителен к деформациям рамы.

В механизме уравновешивание сил инерции возвратно-поступательного движущегося ножа силами инерции подвижного пальцевого бруса достигается в конкретном выполнении трехплечих рычагов, когда отношение длин плеч, соединенных с ножом и пальцевым брусом, обратно пропорционально отношению масс последних:

те, R

— = # (1) т R6

где т„и mg - масса, соответственно, ножа и пальцевого бруса;

R„ и Rg - длина плеч, соединенных с ножом и пальцевым брусом.

Функции положения ножа и пальцевого бруса при движении без проявления инерционности звеньев, определяются по выражениям:

< = rn sin р, x6 =-r6 sin (P

* Ведущий научный сотрудник лаборатории Кормозаготовительных машин, кандидат технических наук.

RH

где Г = r г ,

г = -

R

г - приведенные радиусы;

г - радиус кривошипа,

Я - длина плеча, соединенного гибкой тягой с кривошипом.

Упругие деформации гибких звеньев, возникающие во время работы механизма, влияют на законы движения ножа и пальцевого бруса и, следовательно, на технологический процесс и на инерционные нагрузки. Для обоснования параметров и режимов работы механизма, обеспечивающих полное уравновешивание сил инерции ножа и качественное выполнение технологического процесса, необходимо изучить динамические процессы в приводе.

Динамическая модель колебательной системы «механизм - нож -пальцевый брус» представлена на рис. 1, в которой продольная жесткость гибких звеньев, приведенная к ножу, учитывается коэффициентом Сн, а приведенная к пальцевому брусу - Св.

Рис. 1. Динамическая модель привода режущего аппарата

Рассеивание энергии в гибких звеньях механизма, вызванное гистере-зисными явлениями, учитывается коэффициент /лм. Сумма силы сопротивления срезу растений и силы трения о направляющие рамы представлена виде гармонической функции Fcsinq).

Полагая угловую скорость вращения кривошипного вала постоянной (ф = cot), в качестве обобщенных координат принимаем перемещения ножа хн и пальцевого бруса хб.

Кинетическая и потенциальная энергии системы определяются по формулам:

T = 2 (m х,2+т6 х«2) п =1 [с» (х» -г»sin ®г )2+Q (х« - hsin ® * )2 ]

Диссипативная функция, учитывающая рассеивание энергии в гибких звеньях, определяется по выражению:

ф =1 [(x„ - г/л cos a t)2 + (хб - r6a cos a t)2 ]

На основании уравнения Лагранжа второго рода получим систему дифференциальных уравнений:

mH xH + /лн (xH - rHa cos cot) + CH (xH - rH sin at) = - Fc sin a t

m

x6 + цб (x6 - r6a cosat)+ C6 (x6 - r6 sin®t )= 0

(2)

Абсолютные перемещения ножа и пальцевого бруса равны: х„ = г„ sinю/ + Дг

Н Н Н х

гб sinю/ + Дг6)

Подставляя значения (3) и производные их в уравнение (2), получим дифференциальные уравнения малых колебаний ножа и пальцевого бруса:

Дт + 2n М + k Ax =-ssinat + s sin®t

» nun » n (4)

Мб + 2n6M6 + k6Ax = s6 sin® t

где 2nH и 2пв - коэффициенты демпфирования; kH и kg - собственные частоты колебаний.

2nH =^~, 2n6 = ^-, k2 = С^, k2 = С^~, s = F-, sH = rHa2, s6 = r6a2

тя m6 тя m6 тя

Основными параметрами системы (4), существенно влияющими на динамические процессы в приводе, являются: инерционные и приведенные жесткостные характеристики гибких звеньев Сн и Cg. Правильным выбором соотношений геометрических и инерционных параметров можно достичь полного уравновешивания сил инерции ножа.

В установившемся режиме движения собственные колебания затухают. Частные решения уравнений (4), характеризующие вынуэденные колебания, определяются по выражениям:

Аx„ = Ansin(fflt), Аx6 = Asin(fflt~a6)

где Ан и А6 - амплитуды колебаний ножа и бруса; а„и аб - сдвиги фаз.

~s+su а р-

А„ = н , A, =

Vfc -®2)2 + 4n>2 V(k62 -ю2)2 + 4п2ю

2nH^ 2п,ю

ан = wctg—-------2, аб = arctg—2----2.

kH -ю k6 -ю

Силы инерций ножа и пальцевого бруса определяются по выражениям:

F = -тн rHo2 sin cot - тн Ано2 sin (pt -ан)

2 2 / \ (5) Fi6 =-тб r6® sin cot - тб Абю sin^t-аб)

На рис. 2 по выражениям (5) построены графики изменения сил инерций ножа и пальцевого бруса в зависимости от угла поворота кривошипного вала при следующих данных: тн = 4,4 кг, т^ = 28 кг, Сх = 140 х Ю3 Н/м, Сх = 5655,7 х 103 Н/м, (лн = 270 Нс/м, Fc = 1500 Н, гн = 0,0381 м, гб = 0,006 м. Кривая AFj характеризует изменение неуравновешенной силы инерции, передающейся на раму. Максимальное значение неуравновешенной силы равно AFj = 106,8 Н.

FhH

■1500

Рис. 2. График изменения сил инерций ножа и пальцевого бруса

Полное уравновешивание достигается при условии, когда силы инерции ножа и пальцевого бруса равны по величине, параллельны и направлены в противоположные стороны: ¥іп = -¥іб [2]. Это достигается правильным выбором жесткости гибких звеньев механизма или изменением массы ножа или пальцевого бруса. В данном случае целесообразно изменять массу пальцевого бруса. При массе пальцевого бруса тб = 26 кг достигается полное уравновешивание сил инерций ножа и пальцевого бруса фронтальной косилки.

Таким образом, для полного уравновешивания сил инерций недостаточно выполнения условия (1). Полное уравновешивание сил инерций ножа и пальцевого бруса достигается правильным выбором геометриче-ских и жесткостных параметров механизма.

Список литературы:

1. Инновационный патент на изобретение РК № 21627. Механизм привода режущего аппарата уборочной машины / А.С. Адильшеев и [др.].

- 2008.

2. Турбин Б.И. Снижение вибраций и шумов в сельскохозяйственных машинах / Б.И. Турбин, В.Н. Дроздов. - М.: Машиностроение, 1976. - 224 с.

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЫБОРА МЕТОДА СУШКИ ПОЛУПРОДУКТОВ ОРГАНИЧЕСКИХ КРАСИТЕЛЕЙ © Брянкин К.В.*

Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов

Разработана классификация и определены уровни термической стойкости полупродуктов органических красителей (ПОК) в процессах сушки на основе анализа химической структуры рассматриваемых веществ, по результатам анализа данных, полученных при дериватографических исследованиях термической устойчивости ПОК, с учетом особенностей протекания процессов тепло- и массообмена, выявленные при изучении кинетических характеристик процесса сушки ПОК. Предложены практические рекомендации по выбору способа сушки ПОК с учетом его термочувствительности.

Органические соединения, к которым относятся ПОК, характеризуются различной термической устойчивостью, что или не учитывается в настоящее время при проведении технологических процессов или учет термической устойчивости соединений производится без соответствующего научно-теоретического обоснования, основываясь лишь на эмпирических подходах, в основе которых лежат экспериментальные данные. Выбор температурных режимов процесса сушки производится на основе ряда экспериментов по сушке запускаемого в производство продукта в лабораторном сушильном шкафу при различных температурах. В качестве температуры процесса принимается такое значение, при котором при длительном термическом воздействии не происходит термодеструктивных превращений целевого вещества. Такой подход имеет множество недостатков.

Сложность выбора температурного режима возникают из-за недостаточного уровня проработки вопроса термической устойчивости ПОК, отсутствует классификация органических соединений по критерию «терми-

* Профессор кафедры «Химические технологии органических веществ», кандидат технических наук, доцент.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.