CC BY
12
Поворотное устройство
Рама
Тормозное устройство
-Ф-
ШЩ 7777////////////////^////////////////^^
Рис. 5. Поворотное устройство, разработанное для листогибочной машины И2222Б
/
Рис. 6. Схема установки датчика обратной связи для управления вращением опорных валков
создание комплекса управляемого оборудования для реализации комбинированной технологии формообразования длинномерных панелей.
Представленная в рамках данной статьи работа проводится при финансовой поддержке Правительства Российской Федерации (Минобрнауки Рос-
сии) в рамках комплексного проекта «Разработка и внедрение комплекса высокоэффективных технологий проектирования, конструкторско-технологической подготовки и изготовления самолета МС-21», шифр 2010-218-02-312.
Библиографический список
1. Вепрев А.А., Пашков А.Е., Плихуно В.В., Румянцев Ю.С., мышленность. 2009. № 2. С. 24-29.
Сергунов А.В. О создании отраслевой технологии дробе- 2. Лысов М.И. Теория и расчет процессов изготовления де-ударного формообразования панелей // Авиационная про- талей методами гибки. М.: Машиностроение, 1966. 236 с.
УДК 625.80:64
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОБЩЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЮ МАЛОГАБАРИТНОЙ КОММУНАЛЬНОЙ МАШИНЫ
Л.В. Простакова1, Д.В. Кокоуров2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Определены основные факторы, влияющие на общее сопротивление перемещению малогабаритной коммунальной машины. Найден рациональный режим работы, который определяется оптимальным коэффициентом распределения мощности двигателя между приводом рабочего оборудования и движителем.
1 Простакова Людмила Владимировна, кандидат технических наук, доцент кафедры строительных, дорожных машин и гидравлических систем, тел.: (3952) 405134, 89086611645.
Prostakova Lyudmila, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Construction, Roadmaking Machinery and Hydraulic Systems, tel.: (3952) 405134, 89086611645.
2Кокоуров Дмитрий Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры строительных, дорожных машин и гидравлических систем, тел.: (3952) 405134, 89025109822.
Kokourov Dmitry, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Construction, Roadmaking Machinery and Hydraulic Systems, tel.: (3952) 405134, 89025109822.
Ил. 6. Библиогр. 2 назв.
Ключевые слова: коэффициент распределения мощности; сопротивление; малогабаритная коммунальная машина.
DETERMINATION OF THE OPTIMAL POWER DISTRIBUTION COEFFICIENT DEPENDING ON THE TOTAL RESISTANCE TO THE COMPACT COMMUNAL MACHINE DISPLACEMENT L.V. Prostakova, D.V. Kokourov
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The key factors affecting the total resistance to the displacement of a compact communal machine are determined. A rational operation mode, which is determined by the optimal coefficient of engine power distribution between the working equipment driver and the mover is found. 6 figures. 2 sources.
Key words: power distribution coefficient; resistance; compact communal machine.
Малогабаритная коммунальная машина для зимнего содержания дворовых территорий (рис. 1) предназначена для уборки свежевыпавшего снега с одновременной посыпкой антигололедным материалом, содержит одноосный энергоблок с унифицированным сцепным устройством и бункер с вибрационным питателем, который совместно с энергоблоком образует работоспособную единицу. Спереди установлен отвал, машина полностью гидрофицирована.
Рабочий процесс малогабаритной коммунальной машины складывается из двух операций: сдвигания отвалом свежевыпавшего снега к тротуарной кромке и одновременной посыпки из бункера очищенной поверхности антигололедным материалом.
Расчетная схема малогабаритной коммунальной машины представлена на рис. 2.
Принимая за основу сопротивление на отвале землеройной машины и учитывая исследования проф. И.А. Недорезова по косому резанию грунтов, получим сопротивление на отвале малогабаритной коммунальной машины:
Wome = (W + W2 + W) • sin3 д
Рис. 2. Расчетная схема малогабаритной машины: 1 - ДВС; 2,6,10 - согласующий редуктор; 3,4- гидронасос; 5, 9 - гидромотор; 7- эксцентриковый механизм; 8 - наклонный поток; 11 - ведущее колесо энергоблока; 12- отвал
Рис. 1. Малогабаритная коммунальная машина для зимнего содержания дворовых территорий: 1 - энергоблок; 2 - унифицированное сцепное устройство; 3 -отвал; 4 - оборудование для посыпки пешеходных дорожек антигололедным материалом
где W1 - сопротивление от перемещения призмы волочения, Н; W2 - сопротивление от трения призмы по отвалу, Н; W3 - сопротивление от трения отвала об опорную поверхность, Н.
где G3 - вес призмы, Н; у1 - коэффициент трения снега об опорную поверхность; в - угол подъема опорной поверхности, рад.
G = H2
1
2 • tg (?)
•b•р^g
где Н - высота отвала, м; Ь - ширина отвала, м; Y -угол естественного откоса свежевыпавшего снега, рад.
W = G • Cos(e)• (Cos(iy)Y
^2
где p - угол установки отвала в вертикальной плоскости, рад.; /j2 - коэффициент трения снега об отвал.
W = G • Cos(e\^
где G1 - вес отвала, Н; j3 - коэффициент трения отвала об опорную поверхность; в - угол установки отвала в плане, рад.
Кроме того, необходимо учитывать сопротивление перемещению самой малогабаритной машины:
W = G • Cos(e)^4
где G - вес машины с антигололедным материалом, Н; j4 - коэффициент сопротивления перекатыванию.
Сопротивление от угла подъема опорной поверхности
W = G • Sin(O)
Общее сопротивление
W = (W + W2 + W ) •sin3 Р + W + W
В результате математического моделирования рабочего процесса малогабаритной коммунальной машины установлено, что общее сопротивление перемещению, в основном, зависит от веса антигололедного материала в бункере и угла подъема опорной поверхности. Изменение плотности снежного покрова в пределах 120-360 кг/м3 существенного увеличения сопротивления на отвале не дает.
На рис. 3 представлена зависимость общего сопротивления (W) и его составляющих (W1, W2, W3, W4, W5) от веса малогабаритной машины. При увеличении веса антигололедного материала в бункере на максимальном подъеме 6 = 5 и плотности свежевы-павшего снега р = 360 кг/м увеличиваются сопротивления W4 и W5, которые оказывают наибольшее влияние на общее сопротивление перемещению малогабаритной коммунальной машины.
На рис. 4 представлена зависимость общего сопротивления и его составляющих от угла подъема опорной поверхности. С увеличением угла подъема при максимальном весе машины G = 11300 Н и плотности свежевыпавшего снега р = 360 кг/м3 общее сопротивление увеличивается. Основными составляющими общего сопротивления являются сопротивление перемещению W4 и сопротивление от угла подъема W5. Сопротивление W4 в рассматриваемом диапазоне меняется незначительно, а сопротивление W5 увеличивается с 298 до 989 Н.
W1(H) W2(H) W3(H) W4(H) W5(H) W(H)
3300 53UÜ 73U0 9300 11300
39,91 39,91 39,91 39,91 39,91
2,25 2,25 2,25 2,25 2,25
39,85 39,85 39,85 39,85 39,85
295,86 475,17 654,47 833,78 1010
289,1 464,32 639,53 814,74 989,96
653,48 1010 1360 1720 2070
G(H)
Рис. 3. Зависимость общего сопротивления и его составляющих от веса малогабаритной машины О) при р = 360 кг/м3, в = 50
W1(H) W2(H) W3(H) W4(H) W5(H) W(H)
4 '5
40,06 40,04 40,01 39,97 39,91
2,26 2,26 2,26 2,26 2,25
39,99 39,98 39,94 39,9 39,85
1020 1020 1020 1010 1010
198,24 396,41 594,46 792,33 989,96
1280 1480 1680 1880 2070
е (град)
Рис. 4. Зависимость общего сопротивления и его составляющих от угла подъема опорной поверхности (в) при О = 11300 Н, р = 360 кг/м3
На рис. 5 представлена зависимость общего сопротивления перемещения и его составляющих от плотности снежного покрова. С увеличением плотности снега общее сопротивление увеличивается незначительно.
На рис. 6 представлена зависимость основных параметров малогабаритной машины от общего сопротивления перемещению, полученная на математической модели [2].
0
W1
W4
При сопротивлении W = 400 Н скорость поступательного перемещения машины У2 максимальна и составляет 2,61 м/с. При этом расход Ъ антигололедного материала - 3,14 дм3/с, а толщина отсыпаемого слоя составляет 0,001 м. Мощность К12 и давление р2 в приводе движителя минимальны, коэффициент буксования б и другие параметры рабочего процесса не выходят за рамки наложенных ограничений, а двигатель работает в режиме максимальной мощности, о чем свидетельствует номинальное значение угловой скорости коленчатого вала ш = 250 р/с. Коэффициент распределения мощности составляет 0,12.
Увеличение сопротивления W влечет за собой повышение мощности К12 на движителе. Однако двигатель работает в режиме максимальной мощности, поэтому недостающую часть можно забрать только с привода вибрационного питателя.
Уменьшение мощности привода рабочего органа приводит к снижению всех его параметров: угловой скорости ш1, частоты колебаний I1, момента М1, давления р1, расхода Ъ. При этом в силу возросшего сопротивления W скорость поступательного перемещения У2 также уменьшается, а коэффициент распределения мощности возрастает и становится равным 0,24. Двигатель продолжает работать в режиме максимальной мощности (ш = 250 р/с), и толщина слоя материала И не меняется. Происходит перераспределение мощности и устанавливается новое равновесное состояние, когда мощности К12, потребляемой движителем, достаточно для преодоления с заданной скоростью сопротивления W, а привод питателя потребляет столько мощности, сколько необходимо для обеспечения заданного расхода Ъ антигололедного материала с новой установившейся скоростью У2.
При дальнейшем увеличении сопротивления W в рабочем процессе малогабаритной коммунальной машины продолжаются аналогичные изменения. Мощность привода рабочего органа N уменьшается.
В приводе движителя нарастают давление р2, момент М2 и мощность К12, увеличивается угловая скорость гидромотора привода движителя w2, усиливается буксование б. Несмотря на падение поступательной скорости перемещения У2, коэффициент распределения мощности К1 продолжает возрастать. В конечном итоге устанавливается новое равновесное состояние, при котором двигатель продолжает работать в режиме максимальной мощности, а толщина слоя антигололедного материала И остается неизменной.
W1(H) Ш2(И) W3(H) W4(H) W5(н)
W(H)
\М2 \М3 \М4
\М5
-• • ♦ ♦ \_
360
13.3 19. 96 26 61 33 26 39 91
1 1.13 1 5 1 88 2 25
39.85 39. 85 39 85 39 85 39 85
1010 1010 1010 1010 1010
989. 96 989. 96 989 96 989 96 989 96
2050 2050 2060 2070 2070
р(кг/м3)
Рис. 5. Зависимость общего сопротивления и его составляющих от плотности снежного покрова (р) при G = 11300 Н, в = 50
Ш(кВт) Ю(кВт)
А
к X ч Л
Ч х; Л
X N \
/
400 800 1200 1600 2000
8 03 6 .92 5 71 4 35 2 87
1 09 2 2 3 41 4 77 6 25
8
К1
400 800 1200 1600 2000
0 04 0 09 0 17 0 28 0 4
0 12 0. 24 0 37 0 52 0 69
W(H)
10
□.8
8
0.6
6
0,4
4
0,2
2
0
5
К1
N2
р1(МПа) р2(МПА)
г
к
у X %
*
400 800 1200 1600 2000
16 3 14 8 13 10 8 8 12
3 84 7. 69 11 6 15 4 19 2
N1 (кВт) Ю(кВт)
А
ч X V м
X /
N ч
^
400 800 1200 1600 2000
8 03 6. 92 5 71 4 35 2 87
1 09 2. 2 3 41 4 77 6 25
W(H)
2(м3/с) Ь(м) 0. 002
0.9 W(H)
400 800 1200 1600 2000
0.00314 0.003 0 00282 0 00258 0 00227
0 001 0.001 0 001 0 001 0 001
W(H)
Рис. 6. Зависимость рациональных параметров малогабаритной коммунальной машины (ш, ш1, ш2, М1, М2, 5, К1, р1, р2, N1, N2, У2, ^ Е, 1, Ц) от общего сопротивления перемещению
Исходя из изложенного, можно заключить, что основными факторами, влияющими на общее сопротивление перемещению малогабаритной коммунальной машины, являются вес антигололедного материала в бункере и угол подъема опорной поверхности. Плотность свежевыпавшего снега не оказывает существенного влияния на общее сопротивление перемещению машины. Рациональным является режим работы, который определяется оптимальным коэффициен-
том распределения мощности двигателя между приводом рабочего оборудования и движителем. При этом производительность малогабаритной машины в конкретных условиях максимальна, а удельный расход антигололедного материала постоянный. Для исследованного интервала изменения сопротивления значения указанного коэффициента находится в пределах 0,12... 0,68.
1. Кокоуров Д.В., Простакова Л.В., Козлов А.В. Особенности проектирования универсальной малогабаритной машины для коммунального хозяйства // Политранспортные системы: материалы V Всерос. НТК, Красноярск, 21 -23 ноября 2007 г. В 2-х ч. Ч. 2. Красноярск: Сиб. федер. Ун-т; Политехн. Ин-т, 2007. С. 339-340.
Библиографический список
2. Зедгенизов В.Г., Кокоуров Д.В., Простакова Л.В. Математическая модель малогабаритной машины для уборки снега и посыпки пешеходных дорожек: материалы VII Всерос. с международным участием НТК, Братск, 18-20 марта 2008 г. Братск: ГОУ ВПО БГУ, 2008. С. 45-49.
25
0
20
8
15
6
10
4
5
2
0
0
0
