CC BY
31
геометрии контакта и в конкретных зависимостях
появится угол 5:
IQ Г , (R| + rf )"|
А-^Г^. (43)
м.
(R.-r,)cos¿
i M2(K.-r,)cos¿> , (R; +г,;)
! птиипя р-: - I-----
откуда
I'Q
(14)
Для схемы (рис. 4д) в конечные зависимости войдут 8,, 5. и /, а для схемы (рис. Зв) следует дополнительно учесть известное нелинейное распределение удельных нормальных сил по криволинейной поверхности, что потребует интегрирования распределенной нагрузки д по участкам и усложнит в целом определение расположения результирующих сил трения на участках, разделенных "нескользящей" точкой С Эти технические сложности состоят, главным образом, в установлении точного или выборе приближенного закона распределения нормальных сил по криволинейной образующей. Часто, в первом приближении, распределение д выражают посредством тригонометрических функций зависимостью вида: Ч-д0со5а, где за а принимают угол, отсчитанный от горлового сечения передачи в диапазоне от 0° до л/2, а в реально материализованной линии контакта дуговой формы верхняя граница интегрирования определяется конкретной геометрией контактной зоны при выполнении условия равенства сумме проекций дна направление силы О, создающей нормальный натяг в передаче.
На схемах передач (рис. 4е и 4^ геометрическое скольжение имеет несколько иную природу, скольжение в
этих схемах дополнительно определяют несовпадение и переменность направлений векторов скоростей точек активных поверхностей в зоне трения, определяемых в том числе размерами поверхностей трения, однако механика взаимодействия поверхностей будет аналогична той, что представлена в основной части предлагаемого материала.
Таким образом, знание механики взаимодействия активных поверхностей фрикционных передач и вариаторов при несовпадающих рабочих (материализованных) и аксоидных поверхностей позволяет на ранней стадии схемного проектирования передач правильно выбрать конструкционные материалы, прогнозировать КПД, работоспособность и ресурс передач, характер и интенсивность износа активных поверхностей, т.е. получить весь комплекс параметров, на основе которых можно создать совершенное техническое решение передачи, качество которого в значительной мере определяет геометро-кинематическая схема передачи.
ЛИТЕРАТУРА
1. Механизмы. Справочник. Изд. 4-е, перераб. и доп. Под ред. С.Н. Кожевникова. М.: Машиностроение, 1976. - 784 с.
2. Я.И. Есипенко Механические вариаторы скорости. Гостехиздат. Киев, 1961. - 220 с.
3. П.Д. Балакин Механические автовариаторы: Учебное пособие - Омск: Изд-во ОмПГУ, 1998. -146 с.
БАЛАКИН Павел Дмитриевич, доктор техн. наук, заведующий кафедрой теории механизмов и машин.
е п огрызков АГРОКИНЕМАТИЧЕСКИИ
в. е. огрызков
п в огрызков АНАЛИЗ НЕДОСТАТКОВ
Омский государственный аграрный университет
УДК 631.312
НАВЕСНЫХ СИСТЕМ "ГУСЕНИЧНЫЙ ТРАКТОР-ПЛУГ"
РАССМОТРЕНЫ СХЕМЫ НАВЕСНЫХ СИСТЕМ ГУСЕНИЧНОГО ТРАКТОРА И НАВЕСНОГО ПЛУГА В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ (РИС.1) И ВЕРТИКАЛЬНОЙ (РИС.2-4) ПЛОСКОСТЯХ С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ РАБОТЫ АГРЕГАТОВ В ПОЛЕ. НА СХЕМЕ "А" (РИС.1) ПОКАЗАНА ТРЕХ ТОЧЕЧНАЯ, А НА СХЕМЕ "Б"-ДВУХТОЧЕЧНАЯ НАВЕСКИ ПЛУГА В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ
Рассматривая схему "А" можно установить, что при работе агрегата тяговое сопротивление плуга в большей степени воспринимается левой тягой гидронавески трактора, так как под действием силы О и неравномерности хода плуга по ширине захвата правая тяга периодически разгружается При этом создается момент, который в процессе работы агрегата вызывает поворот (увод) трактора от борозды Трактористу приходится периодически выравнивать ход трактора вдоль борозды рычагами управления. Принудительный поворот трактора и сопротивление этому повороту способствуют появлению дополнительных напряжений в тягах гидронавески трактора и в переднем поперечном брусе рамы плуга. При резких поворотах они оказываются достаточными для разрушения тяг гидронавесок трактора или бруса рамы плуга Такие явления наблюдались в самом начале
внедрения навесных систем "трактор-плуг". Конструкторам пришлось значительно увеличить запас прочности указанных узлов. Поломки прекратились, а агротехноло-гические недостатки - нет. Из рис. 1а следует, что момент Мр и сила Р могут быть представлены так:
Мр =P2B-0,5Pf В+( Р1кр Sin r)I-i
-( Р'кр Cos r)0,5B=pa=Q б , (1)
Р=Мр/д, (2)
При двухточечной схеме навески ("Б", рис. 1), в связи с тем, что колея трактора превышает ширину захвата плуга, приходится смещать точку М вправо на величину Т. В противном случае получается плохой стык а смежных проходах плуга. Указанное смещение вызывает поворот (увод) трактора в борозду. Как и в первом случае,
itI:
... -t?
Рис.1. Схема основных сил, действующих на агрегат "трактор-плуг" при поворотах: А - трехточечная и Б - двухточечная навески; Р - сопротивление перекатыванию; Р, и Р2 - активные движущие силы; Мр1 и Мр - моменты сил, сопротивляющихся повороту; 01 и 02 полюса, вокруг которых поворачиваются гусеницы трактора; С1, и <Э2 - реактивные силы сопротивления плуга повороту; Р1 -сила на крюке; Р1 и Р - активные силы, действующие на поперечину плуга и тяги навески трактора.
трактористу приходится принудительно выравнивать ход трактора вдоль борозды. При этом поворот трактора от борозды сопровождается поворотом точки О1 к борозде. В шарнире Сг возникают дополнительные силы Р^, под действием которых в переднем поперечном брусе рамы плуга и в тягах гидронавески трактора появляются дополнительные силы Р При резких Поворотах они, как и в первом случае, вызывали деформации тяг гидронавесок трактора или поперечного бруса рамы плуга. Здесь момент Мр^ и сила Р^ могут быть записаны так:
-М|)|=-Р|В+0,5РгВ-(Р1кр$ш г)+ ИЧР'крСов г)(0.5В+Т)=р'д'=(}|а'-(В+1)|, (3) р!=-М1р/д1, И)
В зависимостях (1) - (4) Мр=М'р, д=д', а=а'-(в-Н), (3=()|, Поэтому при трех- и двухточечных навесках создаются практически одинаковые условия работы плуга с трактором. Разница лишь в сторонах увода трактора относительно борозды. В обоих случаях приходится принудительно выравнивать ход трактора вдоль борозды. При этом появляются практически одинаковые дополнительные силы в тягах гидронавесок трактора и поперечном бруса рамы плугов, поскольку при принудительных поворотах трактора плуг не может сделать соответствующие синхронные повороты в почве. Потому можно считать некорректным присутствующее в учебной литературе мнение об обязательной необходимости переналадки трехточечной навески в двухточечную при использовании гусеничных тракторов с навесными плугами Такие рекомендации не устраняют указанные агротехнологические недостатки. Они ведут лишь к дополнительным затратам труда и средств на бесполезные переналадки Для устранения выясненных недостатков, кроме улучшения кинематики систем, необходимо согласование ширины захвата плуга и колеи трактора по условиям сопротивления первого и тяговым возможностям второго.
Рассматривая схемы навесок в вертикальной плоскости /рис.2-4/, можно прийти к выводу, что из-за их несовершенства возникают поломки колес плуга, его наклонных тяг навесок, увеличивается неравномерность хода плуга по глубине пахоты, связанная с деградацией почв с небольшим гумусовым горизонтом. Дело в том, что
Рис.2.Схема отклонения навески трактора и плуга при галопировании трактора на угол ±а.
указанные схемы не учитывают раскачивание /галопирование/ гусеничного трактора относительно плуга. Это раскачивание при работе агрегата на ровных полях меньше, на неровных больше. С увеличением скорости оно увеличивается. Центр галопирования О /рис.2/ при работе трактора с плугом, как установлено наблюдениями, смещается назад и находится примерно между опорными катками задних кареток его гусениц. Приняв такое расположение центра О, в отличие от неопределенного центра вращения к используемого в иных исследованиях, рассмотрим влияние галопирования трактора на плуг. Для этого на рисунке 2 изобразим два характерных положения трактора относительно горизонтального его положения I-I, то есть II-II, когда опорная поверхность гусениц отклоняется от положения I-I на угол - а. и III-III, когда опорная поверхность гусениц трактора отклоняется от положения I-I на угол + а
Из рис.2 видно, что при расположении опорных поверхностей гусениц на плоскости I-I навесная система трактора и плуга занимает соответственно положения Ai В-] С^ Д-j А^ и^ Д1 Kva промежуточные звенья -А^ К^ Е^ Б^ и А-| П^. При таких положениях навесной системы трактора и плуга рама последнего располагается горизонтально с оптимальной нагрузкой на опорное колесо, что и является необходимым условием для нормальной работы плуга по глубине пахоты без учета других влияющих на нее факторов. К сожалению, галопирование трактора при работе агрегата в поле почти исключает такое расположение рамы плуга, так как при этом опорные поверхности гусениц отклоняются от плоскости I-I на угол -Ct или +а При отклонении на угол - а точки подвеса навесной системы А^ и Б-| перемещаются в положения А^ и Бц, а вся система переходите положение Ац Б-ц С-]-] Дц А-)1 и Cii Д11 К^. Рама плуга перемещается при этом в положение Д11-Н при снятом колесе плуга. При отклонении на угол + OL точки подвеса навесной системы А^ и Б-] перемещаются в положение и Бщ, а система занимает положение А^ Бщ Сщ Дщ Ащ и Сц-] Дц| K-ji-j. Рама плуга перемещается при этом в положение Дц1-111. Оба этих положения системы, изображенные пунктиром и штрих пунктиром на рис.2, отрицательно сказываются на устойчивости хода плуга по глубине пахоты и вызывают перегрузку опорных колес и верхних тяг навесной системы плуга при угле - а, поскольку опорное колесо препятствует повороту плуга. Для исключения этих недостатков необходимо, чтобы навесная система "трактор-плуг" при любом возможном отклонении опорной поверхности трактора /на угол - а или + а/ от плоскости I-I обеспечивала горизонтальное положение рамы плуга. Для решения вопроса как добиться этого рассмотрим схемы, приведенные на рис. 3 и 4.
Из рис.3 нетрудно установить, что для того чтобы при галопировании трактора на угол -а рама плуга Д111-Г оставалась в горизонтальном положении, необходимо навесной системе трактора из положения А^ Б^ С^ Д^
Рис.3. Схема изменения положения навески трактора и плуга при галопировании трактора на угол - а и горизонтальном положении рамы плуга.
Ац переместится в положение Ац Б^ ц С^ ц Д^ ц Ац и повернутся на угол <р относительно точки Д^ i -j. Навеска и рама плуга из положения Д^ С^ ц К^ ■) Д^ ц должна при этом перейти в положение Д^С^ц К-| Д^ц, верхняя тяга Бц-Сц укоротится на величину lB, а шток цилиндра АцП" ц выдвинутся из цилиндра на величину 1ш.
Из рис.4 следует, что для сохранения горизонтального положения рамы плуга при галопировании трактора на угол + а необходимо, чтобы навесная система трактора Ац Б1ц Сц Д1ц Ац перешла в положение Ai и Бщ С11щ Д1Ш Ащ. Рама плуга Д^щ-И должна при этом повернуться на угол q> относительно точки Д^щ и принять положение Д-и-р!, а навеска плуга перейти из положения Д111-|С1111 Д11ц вположениеД^иС^т «i Д1щ. Верхняя тяга навески трактора Бщ-С^щ должна при этом удлиниться на величину 101 а звена Ащ -П^щ-укоротится на величину 1ш
Итак, для исключения влияния галопирования на плуг в верхней тяге навески трактора должен быть предусмотрен двухсторонний компенсатор-амартизатор, который позволял бы изменяться этому звену на величину ± 1в, а звену с гидроцилиндром - то же на величину ± 1ш. Серийная система навески этим условиям не удовлетворяет из-за жесткости верхней тяги навески трактора / и плуга /, инерционности в работе гидроцилиндра системы.
ВЫВОДЫ
1. Трехточечные и двухточечные навески агрегатов "гусеничный трактор-плуг" практически одинаково влияют
Рис.4. Схема изменения навески трактора и плуга при галопировании трактора на угол + а и горизонтальном положении рамы плуга.
на их работу. Разница состоит лишь в том, что с трехточечной трактор уводит от борозды, а с двухточечной - к борозде. Трактористу в том и другом случаях приходится периодически выравнивать ход агрегата вдоль борозды. Это обуславливает появление практически одинаковых дополнительных напряжений в системах. Потому иметь два типа навесных систем и, тем более, производить переналадку трех- в двухточечную при работе с плугом нет смысла.
2. Галопирование трактора при работе агрегата в поле передается на плуг из-за наличия жесткой верхней тяги навески трактора и инерционности звена с гидроцилиндром. Галопирование увеличивает неравномерность хода плуга по глубине пахоты, ухудшает тем самым качество и экологические показатели его работы, перегружает колеса плуга, что снижает их долговечность и производительность агрегата.
3. Устранить перечисленные недостатки рассмотренных систем можно путем согласования колеи трактора и ширины захвата плуга с учетом тяговых возможностей первого и сопротивлений второго / прототип С-80 + 2П-5-35 /, а также путем создания в схемах навесок устройств, которые не позволяли бы передавать галопирование трактора на плуг.
ОГРЫЗКОВ Е. П., доктор с.-х. наук, академик МАНЭБ; ОГРЫЗКОВ В. Е., кандидат технических наук; ОГРЫЗКОВ П. В., студент ОмГАУ.
Защита диссертаций
В диссертационном совете Д 212.178.06 (ОмГТУ) состоялась защита диссертации Кольцова А.Г. на соискание ученой степени кандидата технических наук «Динамика платформы с эксцентриковыми опорами» по специальности 01.02.06 - динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры.
Диссертация посвящена изучению колебательных процессов в сложных пространственных механических системах Соискатель разработал программы определения рабочего пространства платформы, обеспечивающие удовлетворительные динамические характеристики. Составлены практические рекомендации по улучшению динамики системы платформы с эксцентриковыми опорами, что позволяет проектировать автоматизированное технологическое оборудование с заданными свойствами.
Диссертационный совет рекомендует результаты работы Кольцова А.Г. для использования на машиностроительных предприятиях и КБ при проектировании автоматизированного технологического обору-| дования новых компоновок. Результаты могут быть использованы при изучении курсов «Расчет и проектирование станков», «Оборудование машиностроительного производства».
