CC BY
110
УДК 626.822;626/627.002.5
Ю.Г. Ревин, канд. техн. наук, профессор
ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства»
сравнение динамических нагрузок в приводе фрезерной машины типа мтп-44 с механической и гидрообъемной трансмиссиями
Для оценки нагрузок с целью их конкретизации воспользуемся довольно распространенной машиной марки МТП-44А или МТП-44Б. Эти машины представляют собой полуприцепные системы к трактору типа Т-130БГ. Применительно к исследованию динамических нагрузок в приводе рабочего органа примем для дальнейшего анализа трехмассовую систему, которая включает в себя приведенную к вращающейся со скоростью коленчатого вала массу маховика двигателя (дизеля) с присоединенной массой вращающихся элементов гидравлического насоса с приводным редуктором. Второй массой по аналогии с механической трансмиссией для такой же машины будет момент инерции рабочего органа с присоединенными элементами механической трансмиссии и гидромотора. Кроме того, расчетная динамическая схема включает в себя массу базовой машины с присоединенной массой полуприцепного рабочего оборудования. Наличие гидрообъемной передачи для привода фрезы и механической передачи для УМС привода поступательного перемещения является особенностью этой динамической схемы (рис. 1).
Применительно к динамической схеме рис. 1 получим следующую систему дифференциальных уравнений:
ЛвФдв + q(Рн - Рсл ) + с(Фдв - Фп ) = Тдв;
J роф po- q( рн- рсл) = -ТС;
JпфП - С(Фдв -Фп ) =-TC;
< q(<p дв- ф ро) - ky рн- ен рн =0;
-q«p дв- ф po) - ky рн- есл рн =0;
Тс = п1ф дв + п2ф п + n3h + t',
Тдв = -Ьф дв + аф дв;
h = HPh( s),
где фдв фро фп — обобщенные координаты динамической системы (относительные углы поворота соответствующих масс во вращательном движении), рад; Ф дв, Ф po, Ф дв, Ф po, Ф п — относительные скорости и ускорения движения соответствующих масс, с-1, с-2; q — рабочий объем насоса, м3; и1 и п2 — коэффициенты внешней нагрузки на фрезе, Н-м/с; Рн, Рсл — давление в напорной и сливной магистралях, н/м2; с — крутильная жесткость валопровода упруго-механической системы привода хода, Н-м; п3 — коэффициент внешней нагрузки в зависимости от изменения глубины обработки грунта, Н-м/м; ку — коэффициент утечек, м3/с-Па; ен, есл — гид-
равлические податливости напорной и сливной магистралей, м3/Па; а, Ь — коэффициенты для внешней регуляторной характеристики дизеля, кг-м2, Н-м/с; Н — неровности поверхности трассы, м; ? — случайная составляющая момента сопротивления на рабочем органе, Н-м.
В результате оценочных расчетов динамических нагрузок в системе привода машины типа МТП-44 при использовании гидрообъемной передачи были получены следующие результаты. Амплитудные значения момента дизеля будут иметь величины равные Адв = 130 Нм при входной амплитуде, т. е. амплитуде нагрузки на фрезе, равной 200 Нм. Для сравнения: амплитуда момента дизеля при механической трансмиссии Адв = 190 Нм. Эти цифры получены для работы фрезерной машины на первой рабочей скорости 36 м/ч.
Основная матрица динамической системы имеет следующий вид:
J1s2 + c 0 —c q —q 0 0 —1
0 J2 s2 0 —q q 1 0 0
—c 0 J3s2 + c 0 0 —к 0 0
qs —qs 0 —r — e1s 0 0 0 0
—qs qs 0 0 —r — e2 s 0 0 0
as2 + bs 0 0 0 0 0 0 1
0 —n1s —n2 s 0 0 1 —n3 0
0 0 0 0 0 0 1 0
Рис. 1. Расчетная трехмассовая динамическая система фрезерной машины типа МТП-44 с гидрообъемной передачей для привода фрезы:
/дв, Jро, Jп — приведенные моменты инерции двигателя, рабочего органа, поступательно движущихся масс, кг-м2; ен, есл — гидравлические податливости системы привода фрезы, м5/Н; с — механическая жесткость валопровода от двигателя до ведущей звездочки трактора, Н-м; Мдв — движущий момент двигателя, Н-м;
Мс — момент сопротивления на фрезе, Н-м; г — коэффициент приведения момента сопротивления поступательных движущихся масс к моменту сопротивления на фрезе
37
Рис. 2. Амплитудно-частотные характеристики систем привода рабочего органа (фрезы) машины МТП-44 по нагрузке на фрезе для момента двигателя при использовании механической (а)
и гидрообъемной (б)трансмиссии
5,
700
525
350
175
0
500
400
300
200
100
50
100
150
20
40
60
100
120
140
160
180
V
> і
и
Рис. 3. Спектральные плотности момента на фрезе (а), на валу дизеля при использовании механической трансмиссии (б) и гидрообъемного привода (в)
На рис. 3 представлены графики амплитудно-частотных характеристик для момента двигателя. Анализ этих графиков показывает, что при механическом приводе момент на рабочем органе может усиливаться в 6-7 раз при периодической нагрузке с частотой вращения примерно равной 140 с-1.
В случае применения гидрообъемной передачи усиление переменной составляющей нагрузки может составить примерно 1,2__1,4 при частоте 10. ..5 с-1.
Графики спектральных плотностей нагрузки на двигателе (см. рис. 3) хорошо иллюстрируют частотный состав нагрузки на двигателе.
При механическом приводе частота изменения переменной составляющей нагрузки складывается из двух частот: w1 = 38 с-1 и w2 = 140 с-1. Что касается гидрообъемного привода, то устойчивая частота изменения момента только одна — 38 с-1. Следует отметить, что при гидрообъемном приводе появилась довольно широкая полоса пропускания частот в диапазоне 0_15 рад/с.
Низкая частота соответствует удвоенной частоте вращения фрезы и вызывается ее осевым биением. Высокая частота привносится в привод его инерци-онно-жесткостными свойствами. Другими словами, высокая часто-
А
А
а
5
2
0
б
5
2
0
в
та соответствует собственной парциальной частоте механической трансмиссии на участке двигатель-фреза.
Что касается амплитуд упругого момента, то для механической трансмиссии при первой рабочей скорости эти значения равны примерно 170 Нм, а для гидрообъемного привода амплитуда упругого момента (после пересчета амплитуд давления) может иметь значение примерно 115 Нм.
При режиме работы фрезерной машины типа МТП-44, соответствующем наивысшей поступательной скорости (8-я скорость), амплитуды момента двигателя равны 186 и 160 Нм для механического и гидрообъемного приводов соответственно.
Для упругого момента амплитуды нагрузки при наибольшей рабочей скорости равны 170 Нм для
механической и 140 Нм для гидрообъемной трансмиссии.
Анализ результатов аналитической оценки динамической нагруженности привода фрезерной машины МТП-44 показал, что имеет место значительное снижение динамики нагрузок в приводе (так называемой «внутренней» динамики) в случае применения гидрообъемной передачи. При этом следует отметить, что снижение динамики может иметь место как в плане снижения амплитуд переменной составляющей динамической нагрузки, так и в плане резкого уменьшения частоты колебаний этой нагрузки.
Список литературы
Берман, В.М. Промышленные испытания роторного экскаватора с объемным гидроприводом / В.М. Берман [и др.]. — М.: ЦНИЭИуголь, 1974. — С. 41.
УДК 631.000
Л.Г. Татаров, канд. техн. наук, доцент
ФГОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия»
устройство и физическая модель процесса обеспыливания воздуха в помещениях
Важное место в комплексе задач охраны труда занимает «пылевой фактор». Промышленная пыль не только отрицательно воздействует на организм человека, но и ухудшает производственнотехнологическую обстановку, нанося вред зданиям, сооружениям и технологическому оборудованию. Часто, будучи взрывоопасной и представляя собой источник зарядов электричества, пыль может нанести серьезный ущерб производственно-экономическому потенциалу.
Наиболее значимыми по степени пылевого загрязнения воздуха рабочих зон, воздушного пространства животноводческих помещений, а также атмосферы прилегающих к помещениям площадок являются такие источники пылевыделения, как кормоцеха, зернотока, зерносклады, животноводческие помещения и др. Особенно остро стоит эта проблема в животноводческих помещениях, где при раздаче кормов в воздух поступает от 30 до 150 кг пыли за рабочую смену, причем эта пыль, как правило, взрывоопасна.
Процесс обеспыливания воздушной среды, осуществляемый поэтапно и состоящий из двух основных циклов: обеспыливания исходного сырья (технологического оборудования) и обеспыливания воздуха рабочих зон, корректно описывается обобщенной физической моделью последовательного воздействия внешними дисперсными системами
или силовым полями на частицы пылевого материала. Для предотвращения развития процессов их образования, выделения и распространения в воздушной среде предусматривают разработку высокоэффективных и экономичных инженерно-технических систем обеспыливания воздушной среды предприятий агропромышленного комплекса.
Один из вариантов решения данной проблемы — устройство, разработанное для обеспыливания воздуха помещений (рис. 1).
Устройство содержит корпус, состоящий из двух отсеков: эбонитового 1 и стеклянного 2, основание, в котором установлен электродвигатель 3, на валу которого имеются щетки 4 и побудитель тяги — воздушный винт 5; приемные лотки 6 и 7 для сбора пыли. Щетки выполнены ответными материалами отсеков корпуса и изготовлены из меха и шелка соответственно отсекам.
Работает устройство следующим образом. При включенном двигателе 6 вал, имеющий побудитель тяги — воздушный винт 5, нагнетает воздух во внутренние полости отсеков корпуса. При этом щетки 4 взаимодействуют со стенками отсеков и в результате контактов мех-эбонит, стекло-шелк на них образуются электростатические заряды противоположных знаков. Нагнетаемый воздух содержит частицы пыли, которые электризуются соответственно и в управляемом крышкой потоке
39
