CC BY
4
УДК 631.362.322
И.П. Попов, В.Г. Чумаков, С.С. Родионов, И.В. Шевцов, А.Д. Терентьев, С.С. Низавитин Курганская государственная сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева
НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ ИНЕРЦИОННОЙ МОЩНОСТИ РЕШЕТНОЙ ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ
Аннотация. Показано, что применение кинематической схемы машины, при которой фазы колебаний двух решетных станов сдвинуты относительно друг друга на четверть периода колебаний позволяет исключить потребление из сети электрической мощности равной инерционной.
Ключевые слова: решетный стан, колебания, инерционная мощность, привод.
I.P. Popov, V.G. Chumakov, S.S. Rodionov, I.V. Shevtsov,
A.D. Terentiev, S.S. Nizavitin
Maltsev Kurgan State Agricultural Academy
NEUTRALIZATION OF THE SIEVE GRAIN CLEANER INERTIAL POWER
Abstract. The study shows that the use of kinematic schemes of the machine with a shift of oscillations phase of sieve pans equal to a quarter of the oscillation period avoids the electric power consumption equivalent to inertia.
Keywords: sieve pan, vibrations, inertial power, drive.
ВВЕДЕНИЕ
Движения решетных станов зерноочистительной машины сопровождаются знакопеременными ускорениями. При положительном ускорении привод сообщает решетному стану существенную кинетическую энергию. При отрицательном энергия передается от решетного стана приводу Колебания энергии, частота которой не совпадает с частотой промышленного тока, существенно ухудшают параметры питающей сети и сопровождаются значительными тепловыми потерями. Применение схемы движения двух решетных станов в противоположных направлениях снимает динамическую нагрузку на корпус зерноочистительной машины, но не решает проблему нейтрализации нагрузок привода решетного стана и питающей сети - момент на валу привода и потребляемая мощность остаются знакопеременными.
Цель и задачи исследования состоят в разработке и обосновании кинематической схемы решетной машины, обеспечивающей нейтрализацию знакопеременной инерционной мощности решетных станов.
1 Сдвиг фаз колебаний решетных станов на п
На рисунке 1 представлены графики инерционной мощности для двух решетных станов, фазы колебаний которых сдвинуты на половину периода. При этом амплитуда суммарной инерционной мощности равна сумме амплитуд мощностей каждого стана.
На рисунке 2 представлены графики инерционной мощности при сдвиге фаз колебаний на четверть периода. Нижняя часть рисунка наглядно демонстрирует, что в этом случае знакопеременные инерционные мощности
решетных станов взаимно нейтрализуются и поток знакопеременной мощности питающей сети равен нулю. Другими словами, решетные станы обмениваются энергией между собой, а не с приводом агрегата [1-7], что позволяет существенно сократить потребление энергии из сети.
q
f ч
iv^
J
х - координат а решетного стана, q - инерционная мощность
Рисунок 1 - Сдвиг фаз колебаний решетных станов на п
2. Сдвиг фаз колебаний решетных станов на п /2
Т
Рисунок 2 - Сдвиг фаз колебаний решетных станов на п /2
о
о
о
10
ВЕСТНИК КГУ, 2015. № 3
3 Кинематическая схема решетной зерноочистительной машины
Один из вариантов кинематической схемы решетной зерноочистительной машины [8-14], при которой суммарная инерционная мощность равна нулю, представлен на рисунке 3.
1, 2- решетные станы; 3 - эксцентрики Рисунок 3 - Кинематическая схема решетной зерноочистительной машины
Энергообмен происходит следующим образом. В некоторый момент времени решетный стан 1 находится в крайнем правом положении, его кинетическая энергия равна нулю. В этот момент решетный стан 2 находится в среднем положении и движется влево с максимальной кинетической энергией. За счет инерции он принуждает решетный стан 1 ускоряться влево, отдавая ему часть своей энергии. К моменту, когда решетный стан 2 достигнет крайнего левого положения, он передаст всю свою энергию решетному стану 1, который в среднем положении с максимальной скоростью будет двигаться влево. Теперь решетные станы меняются ролями. За счет инерции решетный стан 1 принуждает решетный стан 2 ускоряться вправо, отдавая ему часть своей энергии. Когда решетный стан 1 достигнет крайнего левого положения, он передаст всю свою энергию решетному стану 2, который в среднем положении с максимальной скоростью будет двигаться вправо. Аналогичным образом будут происходить дальнейшие колебания.
При отсутствии потерь на трение колебания решетных станов будут незатухающими.
ВЫВОДЫ
Применение кинематической схемы решетной машины со смещением эксцентриков относительно друг друга на угол п/2 позволяет исключить потребление из сети электрической мощности равной инерционной.
Список литературы
1 Popov I. P. Free harmonie oscillations in systems with homogeneous
elements // Journal of Applied Mathematics and Mechanics. 2012. Vol. 76. Iss. 4. P. 393-395.
2 Попов И. П. Колебательные системы, состоящие только из
инертных или только упругих элементов, и возникновение в них свободных гармонических колебаний // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2013. № 1(21). С. 95-103.
3 Попов И. П. Колебательные системы с однородными элементами //
Инженерная физика. 2013. № 3. С. 52-56.
4 Попов И. П., Шамарин Е. О. Свободные механические гармонические
колебания со смещенными фазами // Вестник Тихоокеанского государственного университета. 2013. № 2(29). С. 39-48.
5 Попов И. П. Механические колебательные системы, состоящие
только из однородных элементов, и возникновение в них свободных гармонических колебаний // Омский научный вестник. Приборы, машины и технологии. 2012. № 3(113). С. 177-179.
6 Попов И. П., Чумаков В. Г., Чикун А. В. Самонейтрализация
механических инертных реактансов основной гармоники в решетных станах// Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2014. № 4(28). С. 170-174.
7 Попов И. П. Свободные механические гармонические колебания,
обусловленные преобразованием кинетической энергии в кинетическую//Вестник Курганского государственного университета. Естественные науки. 2013. Вып. 6. № 3(30). С. 76-77.
8 Попов И. П. Свободные механические гармонические колебания в
системах с кривошипно-кулисными механизмами //Вестник Курганского государственного университета. Технические науки. 2012. Вып. 7. №2(24). С. 14-16.
9 Попов И. П., Попов Д. П., Кубарева С.Ю. Самонейтрализация
реакции системы из трех массивных частей на внешние периодические воздействия // Высокие технологии в машиностроении: материалы международной научно-технической конференции. Курган: Изд-во КГУ, 2012. С. 209-211.
10 Попов И. П., Попов Д. П., Кубарева С. Ю. Об одном способе
нейтрализации реакции массивных деталей и узлов на внешние периодические воздействия //Вестник Курганской ГСХА. 2012. № 2 (2). С. 60-62.
11 Попов И. П., Чумаков В. Г., Чикун А. В., Попов Д. П., Баитов С. Г.
Одно из направлений модернизации решетных станов зерноочистительных машин //Зауральский научный вестник. 2014. № 2(6). С. 30-32.
12 Попов И. П., Попов Д. П., Кубарева С. Ю., Блынских Е. Ю.
Нейтрализация механического инертного реактанса основной гармоники в двигателях внутреннего сгорания //Проблемы и перспективы развития автомобильного транспорта: материалы международной научно-практической конференции. Курган : Изд-во КГУ, 2013. С. 82-87.
13 Попов И. П., Попов Д. П., Кубарева С. Ю. Колебательная система
из трех пружин и кривошипно-кулисного механизма //Вестник Курганской ГСХА. 2013. № 2 (6). С. 65-66.
14 Попов И. П., Попов Д. П., Кубарева С. Ю. О самонейтрализации
реакции системы, состоящей из упругих элементов, на гармонические воздействия // Зауральский научный вестник. 2012. № 2. С. 39-41.
УДК 631.362.322
И.П. Попов, В.Г. Чумаков, С.С. Родионов, И.В. Шевцов, А.Д. Терентьев, С.С. Низавитин Курганская государственная
сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева
ИНЕРЦИОННАЯ, ДИССИПАТИВНАЯ И ПОЛНАЯ МОЩНОСТИ РЕШЕТНОЙ ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ
Аннотация. Показано, что при определении полной мощности при гармоническом колебательном процессе в решетной зерноочистительной машине складываются не значения инерционной и диссипативной мощностей, а их квадраты, подобно реактивной и активной мощностям электрических цепей.
Ключевые слова: решетный стан, колебания, инерционная, диссипативная и полная мощности, привод.
I.P. Popov, V.G. Chumakov, S.S. Rodionov, I.V. Shevtsov,
A.D. Terentiev, S.S. Nizavitin
Maltsev Kurgan State Agricultural Academy
INERTIAL, DISSIPATIVE, AND TOTAL POWER OF A SIEVE GRAIN CLEANING MACHINE
Abstract. The study shows that to define the total power of a sieve grain cleaner in the harmonic oscillation process it needs to add not the inertial and dissipative power values but their squares as with reactive and active power circuits.
Keywords: sieve pan, vibrations, inertial, dissipation, and total power, drive.
СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 10
11
