Особенности расчета системы выравнивания остова крутосклонных и косогорных зерноуборочных комбайнов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА СИСТЕМЫ ВЫРАВНИВАНИЯ ОСТОВА КРУТОСКЛОННЫХ И КОСОГОРНЫХ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ Черненко А.Б.1, Авсецин А.С.2, Сысоев М.И.3, Сысоева М.И.4, Ларина А.С.5 Email: [email protected]

1Черненко Андрей Борисович - кандидат технических наук, доцент;

2Авсецин Андрей Сергеевич - магистрант, кафедра автомобилей и транспортно-технологических комплексов, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Южно-Российский государственный политехнический университет им. М.И. Платова Новочеркасский политехнический институт, г. Новочеркасск; 3Сысоев Максим Иванович - магистрант, кафедра колесных машин, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, г. Москва; 4Сысоева Мария Ивановна - студент; 5Ларина Ангелина Сергеевна - студент, кафедра общей физики, Московский государственный областной университет, г. Мытищи

Аннотация: в статье рассмотрены особенности расчета систем выравнивания остова, которые необходимо учитывать в процессе проектирования крутосклонных и косогорных зерноуборочных машин. Изложены особенности предотвращения опрокидывания транспортно-технологических самоходных машин (ТТСМ) в результате неравномерного заполнения бункера во время проведения уборочных работ. Приведен анализ основных, принимаемых на практике в процессе проектирования, допущений расчетных схем.

Ключевые слова: система выравнивания остова, крутосклонные и косогорные зерноуборочные комбайны, опрокидывание комбайна.

FEATURES OF CALCULATION OF THE SYSTEM OF LEVELING FRAME WORK OF CLOSE-SLOPE AND CO-MOUNTAIN

GRAIN-BOXING HARVESTER Chernenko A.B.1, Avsecin A.S.2, Sysoev M.I.3, Sysoevа M.I.4,

Larina A.S.5

1Chernenko Andrei Borisovich - Candidate of technical sciences, Associate Professor;

2Avsecin Andrei Sergeevich - Graduate Student, DEPARTMENT OF CARS AND TRANSPORT-TECHNOLOGICAL COMPLEXES, FEDERAL STATE BUDGET EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL

EDUCATION

SOUTH-RUSSIAN STATE POLYTECHNIC UNIVERSITY M.I. PLATOVS NOVOCHERKASSK POLYTECHNIC INSTITUTE, NOVOCHERKASSK;

3Sysoev Maxim Ivanovich - Graduate Student,

DEPARTMENT OF WHEEL MACHINES, FEDERAL STATE BUDGET EDUCATIONAL INSTITUTION

OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION MOSCOW STATE TECHNICAL UNIVERSITY N.E. BAUMAN, MOSCOW;

Sysoeva Maria Ivanovna - Student; 5Larina Angelina Sergeevna - Student,

DEPARTMENT OF GENERAL PHYSICS, MOSCOW STATE REGIONAL UNIVERSITY, MYTISHCHI

Abstract: the article describes the features of the calculation of the alignment system of the skeleton, which must be considered in the design process of steep-slope and sloping grain harvesters. The feature of preventing the overturning of transport and technological self-propelled machines (TTSM) as a result of uneven filling of the bunker during the harvesting is stated. The analysis of the main, accepted in practice, assumptions of design schemes in the design, in order to avoid the errors inherent in the initial stages of design. Keywords: autoleveling system, steep slope and slope combine harvesters, overturning harvester.

В настоящее время больше уделяется внимания системам горизонтирования и выравнивания остова зерноуборочных комбайнов (ЗУК) и другим транспортным средствам (ТС), работающим на крутосклонных участках во время выполнения зерноуборочных работ. Это необходимо в связи с тем, что остов комбайна испытывает продольный и поперечный крен, что в значительной степени изменяет геометрические и кинетические основы технологических процессов обработки зерна. Исследование степени влияния этих параметров на размеры потерь зерна показали, что при наклоне остова до 6° средний прирост потерь составлял около 0,2% на 1% роста наклона местности. При наклоне местности более 6° этот показатель может быть в несколько раз больше [5].

Потеря устойчивости в боковом скольжении колес или опрокидываний ТС в плоскости перпендикулярной продольной оси определяется возмущающими силами: составляющая силы инерции, поперечная составляющая силы тяжести mgsin(f>), возникающая в результате поперечного наклона дороги на угол в, аэродинамическая сила в боковом направлении Риу.Наряду с этим, необходимо учитывать, что для зерноуборочной техники проекция силы тяжести на ось перпендикулярную опорной поверхности Ек зависит от угла наклона в и массы зерна тк находящегося в бункере [3]. Таким образом, так как бункер заполняется не равномерно и происходит смещение центра масс, на каждый градус уклона и каждый километр пути растет вероятность опрокидывания комбайна.

Движение при отсутствии возмущения является установившимся, это описывается условием потери устойчивости.

На рис. 1 представлена расчетная схема для определения кинематических возмущений крутосклонной ТТСМ.

Условия, при которых возникает боковое скольжение колес:

УДК621.01

Рис. 1. Расчетная схема для определения кинематических возмущений крутосклонной ТТСМ

£ Ду = £ Дув + £ Дуи' сумма проекций на поперечную ось реакции, действующих на колеса.

Оа - сила тяжести машины. Согласно расчетной схеме:

£ Ду = Ду1м СОБ бм + Ду1в СОБ бв + Ду2 + Д

х1н

БШ 0„ + Д

х1е

бШ бв.

При боковом скольжении колес:

Ду1в = Дг1в^у1в; Ду1н = Дг1и <Ру1«; Ду2 = Дг2^у2;

Если углы в и продольные реакции в пятне контакта Ях невелики, а также ^у1м = ^у1в = ^у2 = , то приближенно:

£ Ду = (Дг1 + Д22)^у = (Са соб£ + Риу Бт£)<Ру.

ДиУ = Ша172/Д Риу СОб(/?) - Са Бш(/?) = ^ Ду

N

Уу + Гап(/?)

Дя

1 - <?у Ьт(/?) * я

В случае, если Риу соб(^) < Сй бш(^) направление боковых реакций £ Дуии£ Дуйизменятся. Опасность возникновения бокового скольжения в этом

случае тем больше, чем меньше скорость (так как уменьшается сила инерции Риу) и больше угол р.

Наименьшее значение угла в, соответствующего возникновению бокового скольжения при нулевой скорости, называют критическим углом косогора по боковому скольжению [1]:

Ркр<р = агсЬап{(ру)

Боковое скольжение колес не всегда соответствует неустойчивому движению, чтобы выяснить условия, при котором боковое скольжение колес приводит к беспредельному отклонению от параметров невозмущенного движения, найдем критические скорости колес переднего (у1крф) и заднего ^2крф) мостов на горизонтальной опорной поверхности. Следует учитывать, что сельскохозяйственная техника во время технологического процесса движется с очень низкими скоростями, так как возникает опасность опрокидывания. Поэтому необходимо уравновешивать 2 Rуии£ ЯуЬ действия боковых реакций с помощью системы выравнивания остова. Чаще всего, выравнивание переднего и заднего свеса ТТСМ осуществляется при помощи четырёх гидроцилиндров.

Рис. 2. Расчетная схема для определения кинематических возмущенийпри повороте ТТСМ

Условием бокового скольжения колес переднего моста является неравенство:

Ryiii cos бн + /?у|,. cos вt, + Rx 1н sin бн + RxiB sin вt, > Rz\u(py\u + Rz¡,¡(py¡,¡-Если углы поворота колес малы и можно считать:

cos(0H) = cos(0B) = 1; Rx 1н sin(0H) + RxlB sin(0B) = 0; <РуЫ = <Ру\в = <Py\ => Ryl ^ Rz\<Py\-В случае заднего моста:

Ry2 Rz2(Py2-

Современные ЗУК пятого поколения ведущих производителей оснащены системой выравнивания остова, которая обеспечивает устойчивое протекание технологического процесса уборки зерновых культур. При расчете данной системы необходимо

учитывать ряд факторов, такие как, критический угол косогора по боковому скольжению и изменение загрузки бункера К =

Для предотвращения опрокидывания сельскохозяйственной машины на косогоре, спуске или подъёме, необходимо чтобы сползание (скольжение) наступало раньше чем опрокидывание, но так как в бункере постоянно происходит изменение объёма и массы собираемой культуры, то достаточно трудно обеспечить устойчивое движение. Таким образом, при проектировании системы выравнивания остова крутосклонных комбайнов, необходимо учитывать постоянное изменение объема и массы бункера в расчетных схемах.

Список литературы /References

1. СмирновГ.А. Теория движения коленых машин. М.: Машиностроение, 1990. 131 с.

2. Румянцев Е.К. Гидравлические системы зерноуборочных комбайнов. М., «Колос» 1975. 142 с.

3. Ожерельев В.Н. Современные зерноуборочные комбайны. М.: Колос, 2008. 176 с.

4. Афанасьев Б.А., Белоусов Б.Н., Жеглов Л.Ф. и др. Проектирование полноприводных колесных машин». Учебник для вузов: П79 В 3 т. Т. 3.; Под ред. А.А. Полунгяна. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 432 с.

5. Исследования комбайнов [Bieniek i in., 2005, Dreszer, 2001; Dreszer, Gieroba, 1986].