CC BY
20
УДК [630*:65.011.54]:621.825
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПРИ ПРОБУКСОВКЕ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ФРЕЗЕРНОЙ МАШИНЫ С ЦЕНТРАЛЬНЫМ ПРИВОДОМ П. Н. Щеблыкин, Р. Г. Боровиков, Е. В. Боева ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
рауе! [email protected]
На основе обобщенной расчетной схемы фрезерной лесохозяйственной машины с центральным приводом [1] и ориентируясь на компьютерную программу [2], описывающую процесс ее работы, были выполнены расчеты по выявлению зависимостей на максимальную динамическую нагруженность числа стопорящихся рабочих органов в крайних (левой и правой) массах системы, а также влияния параметров демпфирующих сопротивлений на динамические нагрузки в процессе работы предохранителя.
С увеличением числа стопорящихся рабочих органов правой массы п2 при сто-порении любого количества рабочих органов левой массы, например п3=4, происходит возрастание динамического момента в правом упругом звене М12 (рис. 1) и сни-
жение в левом М13 (рис. 2).
Снижение динамических нагрузок в правом упругом звене М12 наблюдается в том случае, если происходит увеличение числа стопорящихся рабочих органов в левой массе п3 (рис. 2), при этом максимальные динамические моменты в левом звене также возрастают (рис. 1).
Максимальные динамические нагрузки в рассматриваемой системе возникают в правом упругом звене при сочетании п2=0 и п3=4, а в левом при п2=4 и п3=0, и составляют М12=М13=190,8 Нм.
При одинаковом отключении рабочих органов в левой и правой массах системы, динамические нагрузки снижаются в обоих звеньях системы за счет одинакового отключения масс рабочих органов от общих моментов крайних масс системы.
210
190
170
150
130
110
90
М13(М12), Нм
3 «з(«2)
Рис. 1. Графики зависимости максимальной динамической нагруженности в упругом звене системы М12 от числа стопорящихся рабочих органов в правой массе п2 и в левой массе п3
210
190
170
150
130
110
90
М13(М12), Нм
3 п2(п3)
Рис. 2. Графики зависимости максимальной динамической нагруженности в упругом звене системы М\3 от числа стопорящихся рабочих органов в правой массе п2 и в левой массе п3
Для более полного анализа влияния параметров демпфирующих сопротивле-
ний на величину максимальных динамических нагрузок, возникающих в системе,
0
1
2
0
1
2
предусматривалось изменять в программе величину приведенного демпфирующего сопротивления в правом звене, при одинаковом количестве стопорящихся рабочих органов в обеих крайних массах п12=п13=1
и неизменных их жесткостях С12=С13=3570 Н/рад. Величина демпфирующих сопротивлений правого звена изменялась в пределах: ^12=0,03; 0,07; 1,1; 1,5; 1,9; 2,3; 2,7 Нмс2 (рис. 3).
М12, М13, Нм
0,03
0,07
1,1
1,5
1,9
2,3
РхъНмс
Рис. 3. График зависимости максимальных динамических моментов в упругих звеньях системы (правом - М12, левом - М13) от демпфирующих сопротивлений в правой массе:
1 - правое звено, 2 - левое звено
При увеличении коэффициента р12 происходит снижение максимальной динамической нагруженности в обоих звеньях системы. Однако демпфирование оказывает слабое влияние на величину максимального момента срабатывания, что подтверждает исследования других авторов, в которых говорится о том, что на величину максимальных динамических нагрузок, т. е. первую амплитуду колебаний системы, коэффициент демпфирующих сопротивлений не оказывает влияния [3, 4]. Но в общем случае с увеличением демпфирования снижается и жесткость системы, что ведет к снижению динамических нагрузок.
Существенное влияние коэффициент демпфирующих сопротивлений оказывает
на величину амплитуды затухания динамических нагрузок после стопорения рабочих органов и дальнейшей пробуксовки их предохранителей. Динамическая система с меньшим коэффициентом демпфирующих сопротивлений имеет наибольшую амплитуду затухания динамических нагрузок по величине, а с большим коэффициентом демпфирования - меньшую. Так, например, в момент пробуксовки рабочего органа, равным 0,1 сек, при в=1,1 Нмс2, величина динамических нагрузок составляет М=99 Нм, в то же время при значении в=2,3 - М=80 Нм, т. е. снижение в 1,24 раза.
Если коэффициент демпфирующих сопротивлений оказывает слабое влияние на величину максимальных динамических
нагрузок, то параметры жесткостей упругих звеньев системы на их значения оказывают решающее значение, рис. 4. Для построения данного графика и выявления влияния параметров жесткости на максимальные нагрузки, в разработанной программе изменялась жесткость правого уп-
ругого звена. Установлено, что с увеличением жесткости правого звена С12 в нем происходит увеличение максимального момента. Так, увеличение жесткости правого упругого звена в 2,5 раза приводит к возрастанию в нем максимальных нагрузок в 1,5 раза.
225 200 175 150 125 100 75 50
Мшах'Нм
\
М12
3000
4000
5000
6000 С12'Нм 1 Рад
Рис. 4. Зависимость максимальных динамических моментов в правом упругом звене системы
М12 от жесткости правого упругого звена
Также были произведены расчеты по выявлению влияния частоты вращения на максимальные динамические нагрузки, возникающие при перегрузке рабочих органов. Анализ расчетов показал, что максимальные нагрузки увеличиваются с возрастанием частоты вращения приводных линий.
Выполненные теоретические исследования показали, что такие параметры системы как жесткость, демпфирование, число стопорящихся рабочих органов и их сочетание, а также частота вращения ее ведущих частей на величину максимальных динамических нагрузок оказывает неоднозначное действие, что необходимо учитывать при разработке новых и модер-
низации существующих лесохозяйствен-ных фрезерных машин и их защитных устройств от перегрузок.
Библиографический список
1. Щеблыкин П.Н. Совершенствование предохранительного оборудования от перегрузок фрезерных лесохозяйственных машин: дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01. / Щеблыкин П.Н., ВГЛТА. Защищена 01.07.2005. Воронеж, 2005. 151с.: ил. + прил.
2. Свидетельство №2005611508 Программа расчета динамических нагрузок, возникающих при перегрузке рабочих органов лесохозяйственных машин / П.Н.
Щеблыкин, Р.Г. Боровиков, И.Н. Журавлев - №2005610899. Заявл. 26.04.2005, Опубл. 20.06.2005
3. Карамышев, В.Р. Совершенствование защиты ротационных лесохозяйствен-ных машин от перегрузок.: Дис. ... доктор. техн. наук: 05.21.01./ Карамышев В.Р.,
ВГЛТА. - Воронеж, 1989.- 515с.
4. Голубенцев А.Н., Лиховец П.И. Динамика машин с упругими звеньями и предохранительной муфтой // Динамика крупных машин. М.: Машиностроение, 1969. С. 66-74.
