Научная статья на тему 'Упругие сцепки составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства'

Упругие сцепки составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
40
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник НГИЭИ
ВАК
Ключевые слова
перемещение / сельскохозяйственный секционный технологический комплекс / скорость / сцепки / трение / трогание / agricultural sectional technological complex / starting / couplings / friction / movement / speed

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Попов Игорь Павлович

Введение. Режим трогания для наземного составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства является наиболее тяжелым. Это связано с тем, что сила трения покоя значительно превосходит силу трения движения. Материалы и методы. Основными методами исследования в рамках настоящей работы являются методы математического моделирования и анализа. Использованные методы позволяют получить достоверное описание исследуемых объектов. Результаты. Установлено, что применение упруго деформируемых сцепок решает проблему трогания тяжелого составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства. Полученные соотношения наглядно демонстрируют, что трогание составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства с упругими сцепками значительно легче, чем недеформируемого. При этом, чем больше число прицепных агрегатов, тем больше преимущество первого над вторым. Смягчение режима трогания составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства, по существу, обусловливается заменой одновременного трогания секций на поочередное. Этот процесс характерен для инерционных сил. Применительно к силе трения покоя механизм будет подобным, т. е. преодолевается не вся сила трения покоя одновременно, а поочередно преодолеваются ее малые части. Полученные выражения для перемещений, скоростей и ускорений тягача и прицепных агрегатов имеют гармонические составляющие. Для исключения продольных колебаний составного транспортно-технологического средства после достижения максимального растяжения сцепки следует механически блокировать возможность ее гармонического сжатия с последующей выборкой упругой деформации, например, с использованием демпфирующих устройств. Обсуждение. Многие движущиеся сельскохозяйственные технологические комплексы выполнены секционными в составе трактора и прицепных агрегатов. К ним относятся почвообрабатывающие, культиваторные, уборочные, транспортные и другие комплексы. Проблемы трогания таких комплексов сопряжены с повышенными требованиями к трактору по мощности, тяговому усилию и сопровождаются перерасходом топлива. Применение упруго деформируемых сцепок снижает эти проблемы. Заключение. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании сельскохозяйственных секционных технологических комплексов и при конструктивной разработке упруго деформируемых сцепок.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Попов Игорь Павлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Elastic coupling of a composite agricultural vehicle-technological vehicle

Introduction. The starting mode for a land-based composite agricultural transport-technological vehicle is the most difficult. This is due to the fact that the static friction force is much greater than the motion friction force. Materials and methods. The main research methods in this work are methods of mathematical modeling and analysis. The methods used make it possible to obtain a reliable description of the objects under study. Results. It was found that the use of elastically deformable couplings solves the problem of starting a heavy composite agricultural transport and technological vehicle. The obtained ratios clearly demonstrate that the starting of a composite agricultural transport and technological vehicle with elastic couplings is much easier than that of a non-deformable one. Moreover, the greater the number of trailed units, the greater the advantage of the first over the second. The softening of the starting mode of the composite agricultural transport and technological means is essentially due to the replacement of the simultaneous starting of the sections with alternate ones. This process is typical for inertial forces. With regard to the resting friction force, the mechanism will be similar, i. e. not all of the static friction force is over-come at the same time, but its small parts are overcome in turn. The expressions obtained for the displacements, speeds and accelerations of the tractor and trailed units have harmonic components. To exclude longitudinal vibrations of the composite transport and technological means, after reaching the maximum tension of the coupling, it is necessary to mechanically block the possibility of its harmonic compression with subsequent selection of elastic deformation, for example, using damping devices. Discussion. Many moving agricultural technological complexes are designed as sectional ones as part of a tractor and trailed units. These include tillage, cultivation, harvesting, transport and other complexes. The problems of starting such complexes are associated with increased requirements for the tractor in terms of power, tractive effort and are accompanied by excessive fuel consumption. The use of elastically deformable couplings reduces these problems. Conclusion. The results obtained can be used in the design of agricultural sectional technological complexes and in the design of elastically deformable couplings.

Текст научной работы на тему «Упругие сцепки составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства»

05.20.01

УДК 631.316.023

DOI: 10.24412/2227-9407-2021-4-21 -30

Упругие сцепки составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства

И. П. Попов

Курганская государственная сельскохозяйственная академия им. Т. С. Мальцева, Курган, Россия

* ip.popow@yandex.ru

Аннотация

Введение. Режим трогания для наземного составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства является наиболее тяжелым. Это связано с тем, что сила трения покоя значительно превосходит силу трения движения.

Материалы и методы. Основными методами исследования в рамках настоящей работы являются методы математического моделирования и анализа. Использованные методы позволяют получить достоверное описание исследуемых объектов.

Результаты. Установлено, что применение упруго деформируемых сцепок решает проблему трогания тяжелого составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства. Полученные соотношения наглядно демонстрируют, что трогание составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства с упругими сцепками значительно легче, чем недеформируемого. При этом, чем больше число прицепных агрегатов, тем больше преимущество первого над вторым. Смягчение режима трогания составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства, по существу, обусловливается заменой одновременного трогания секций на поочередное. Этот процесс характерен для инерционных сил. Применительно к силе трения покоя механизм будет подобным, т. е. преодолевается не вся сила трения покоя одновременно, а поочередно преодолеваются ее малые части. Полученные выражения для перемещений, скоростей и ускорений тягача и прицепных агрегатов имеют гармонические составляющие. Для исключения продольных колебаний составного транспортно-технологического средства после достижения максимального растяжения сцепки следует механически блокировать возможность ее гармонического сжатия с последующей выборкой упругой деформации, например, с использованием демпфирующих устройств.

Обсуждение. Многие движущиеся сельскохозяйственные технологические комплексы выполнены секционными в составе трактора и прицепных агрегатов. К ним относятся почвообрабатывающие, культиваторные, уборочные, транспортные и другие комплексы. Проблемы трогания таких комплексов сопряжены с повышенными требованиями к трактору по мощности, тяговому усилию и сопровождаются перерасходом топлива. Применение упруго деформируемых сцепок снижает эти проблемы.

Заключение. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании сельскохозяйственных секционных технологических комплексов и при конструктивной разработке упруго деформируемых сцепок.

Ключевые слова: перемещение, сельскохозяйственный секционный технологический комплекс, скорость, сцепки, трение, трогание.

Для цитирования: Попов И. П. Упругие сцепки составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства // Вестник НГИЭИ. 2021. № 4 (119). С. 21-30. DOI: 10.24412/2227-9407-2021-421-30

© Попов И. П., 2021

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.

Elastic coupling of a composite agricultural vehicle-technological vehicle

I. P. Popov

Kurgan State Agricultural Academy T. S. Maltsev, Kurgan, Russia * ip.popow @yandex.ru

Abstract

Introduction. The starting mode for a land-based composite agricultural transport-technological vehicle is the most difficult. This is due to the fact that the static friction force is much greater than the motion friction force. Materials and methods. The main research methods in this work are methods of mathematical modeling and analysis. The methods used make it possible to obtain a reliable description of the objects under study.

Results. It was found that the use of elastically deformable couplings solves the problem of starting a heavy composite agricultural transport and technological vehicle. The obtained ratios clearly demonstrate that the starting of a composite agricultural transport and technological vehicle with elastic couplings is much easier than that of a non-deformable one. Moreover, the greater the number of trailed units, the greater the advantage of the first over the second. The softening of the starting mode of the composite agricultural transport and technological means is essentially due to the replacement of the simultaneous starting of the sections with alternate ones. This process is typical for inertial forces. With regard to the resting friction force, the mechanism will be similar, i. e. not all of the static friction force is overcome at the same time, but its small parts are overcome in turn. The expressions obtained for the displacements, speeds and accelerations of the tractor and trailed units have harmonic components. To exclude longitudinal vibrations of the composite transport and technological means, after reaching the maximum tension of the coupling, it is necessary to mechanically block the possibility of its harmonic compression with subsequent selection of elastic deformation, for example, using damping devices.

Discussion. Many moving agricultural technological complexes are designed as sectional ones as part of a tractor and trailed units. These include tillage, cultivation, harvesting, transport and other complexes. The problems of starting such complexes are associated with increased requirements for the tractor in terms of power, tractive effort and are accompanied by excessive fuel consumption. The use of elastically deformable couplings reduces these problems. Conclusion. The results obtained can be used in the design of agricultural sectional technological complexes and in the design of elastically deformable couplings.

Key words: agricultural sectional technological complex, starting, couplings, friction, movement, speed.

For citation: Popov I. P. Elastic coupling of a composite agricultural vehicle-technological vehicle // Bulletin NGIEI. 2021. № 4 (119). P. 21-30. DOI: 10.24412/2227-9407-2021-4-21-30

Сила трения покоя значительно превосходит силу трения движения. Это приводит к тому, что режим трогания для составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства является наиболее тяжелым [1; 2].

Введение

Указанных недостатков можно избежать, если использовать упруго деформируемые сцепки.

Целью работы является построение математической модели «легкого» трогания составного сельскохозяйственного транспортно-технологичес-кого средства с упругими сцепками.

Эффективным способом трогания составного транспортно-технологического средства является выбор зазоров в сцепках. При этом секции приводятся в движение последовательно и инертная масса, а также сила трения покоя непосредственно в момент трогания минимальны.

Основными методами исследования в рамках настоящей работы являются методы математического моделирования и анализа. Использованные методы позволяют получить достоверное описание исследуемых объектов.

Материалы и методы

Этот способ, однако, имеет два существенных недостатка - малую фиксированную величину зазоров в сцепках, что ограничивает эффективность способа, и ударный характер передачи импульса, что отрицательно сказывается на состоянии конструктивных элементов транспортно-технологического комплекса.

Расчет механической системы в составе массивных трактора, прицепных агрегатов и упругих сцепок является достаточно громоздким. Для его минимизации принимаются следующие допущения: сила F, развиваемая трактором, - величина постоянная; массы трактора и прицепных агрегатов равны между собой и составляют m.

Для расчета динамики составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства применяется классический метод теоретической механики, основанный на составлении и решении линейных дифференциальных уравнений второго порядка с постоянными коэффициентами.

Существенной особенностью, характерной для настоящего аналитического исследования, является многозвенный состав исследуемого динамического объекта, что влечет за собой необходимость составления дифференциальных уравнений для каждой составной части транспортно-технологического средства. Таким образом, количество исходных дифференциальных уравнений равно числу составных частей транспортно-технологического средства. При этом исходные уравнения образуют систему линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Ключевой особенностью решения системы дифференциальных уравнений является то, что при исключении одного из уравнений порядок результирующего повышается на порядок исключенного. Таким образом, задача для трактора и одного прицепного агрегата сводится к решению дифференциального уравнения четвертого порядка с постоянными коэффициентами, а для трактора и двух прицепных агрегатов - к решению дифференциального уравнения шестого порядка.

Другой существенной особенностью рассматриваемой задачи является наличие таких исходных параметров, как силы, инертные массы и упругие элементы, что неизбежно приводит к появлению в составе общих решений дифференциальных уравнений гармонических составляющих, для преодоления отрицательного влияния которых на динамику транспортно-технологического средства необходимо предусматривать специальные меры, в том числе на уровне конструкторских решений.

Результаты Трактор и один прицепной агрегат

Уравнение сил, приложенных к трактору, имеет вид:

d2 х

F — m —г1 + k (х - X) •

dt2 1 2

(1)

где x , x2 - перемещение, соответственно, трактора и прицепного агрегата, k - коэффициент упругости сцепки.

Силы, приложенные к прицепному агрегату, удовлетворяют уравнению:

й2 х

0 = т 22 - — (х - X).

Из последнего уравнения следует

m d хп

1 к Л2 2' Подстановка этого выражения в (1) дает

(2)

^ m2 d4х9 F —— 2 k

. ,- m<d-X 2 dt2

m2 d4х9

--r- +

k dt

d2 x.

m

2 + k^2 —

„ d2 x-,

2m—r2-

Пусть

dt2

- — z.

(3)

(4)

(5)

Тогда (3) запишется в виде

„ „к кF г' + 2 — г = — . т т

Характеристическое уравнение

г2 + 2 — = 0. т

Его корни равны

Г 2 = ±з. 2— . ' т

Общее решение соответствующего однородного уравнения

г = С со^/2^ + С2 sin.2—t. V т X т

Частное решение в соответствии с (5) имеет

вид

z2 = A.

Подстановка его в (5) дает

откуда

2 k-A — kF,

m m

A — F.

2m

Общее решение уравнения (5) находится как

^ /7— „ . /. к F

г = г + ^ = С со^/2— t + С2 8тЛ12—t +--.

V т \ т 2т

В момент времени t = 0 сцепка не деформирована, следовательно на прицепной агрегат сила не действует и величина (4) равна нулю. Поэтому для t = 0 последнее выражение примет вид:

I — I — F

г(0) = 0 = С со^/2—0 + С2 sin 2—0 +-,

V т V т 2т

откуда

Ci—

2m

С учетом этого -

I-. ^ „ . ,„ k F z —--cos, 2— t + C sin. 2— t +--.

k

2 m

2m

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В соответствии с(4)

f , F m • U k

I zdt =--. — sin. 12— t -

J 2m V 2k \ m

„ I m I k F

-C2.— cos./2— t H--1 + C3,

V 2k V m 2m

x9 = f ^dt = — cos./2 —t -2 J 2 4k V m

2 k

^ m . Fo^, -C— sin J2— t +-1 + Ct + C

m 4m

(7)

С учетом (2), (4), (6) и (7)

F L k „ m . L k F

X =--cos./2— t + C2— sin./2— t H---

2k V m k \ m 2k

F I k ^ m . I k F 2 +--cos. 2—t - C— sin. 2—t +--1 + Ct + C.

4k

m

2k

m 4m

dxl F k .

dt 2k F (г— .

2— sin./2—t + C. 2

m

m

k m

mk

cos. 2—t -

m

k m

k F

--. 2—sin .12—t - C. 2--cos./2—t +--1 + C

4k V m

m

m 2k

m 2m

dv, F _ k L k . k m . L k

a =—1 = — 2—cos.12—t - C 2--sin./2—t -

dt 2k m \ m m k y m

F „k

k

k m .

kF

--2—cos./2— t + C 2--sin./2—t +--

4k m

m

m 2k

m 2m

F

x (0) = 0 = — cos .12—0 -

4k

m

2k

-C^ sin./2 k 0 + F 02 + C 0 + C

m

4m

F + C4 = 0 •

c, = -F.

4 4k

v2(0)=0=-cJ m+C3,

k m

v1(0) = 0 = C2J2 - C î—— + C3

"" " m 2k

km

12 m

m k

k m

= C, 2

m

m 2k

+ C3,

-c7j— + c = 0 2k 3

m

с. —+с = 0

с = о, с = о.

2 ' 3

2k

Окончательное решение:

F

2k F

X =--cos.—t + -

4k F

-t2 +-

F

4m 4k

2k F

F

x2 =— cos.l—t +--1--,

4k

m

4m 4k

F . 2к Г

V =—I-8тл/—* н--*,

2л12кт \ т 2т

Г . [2к Г

V =--, 8т4/—* н--*,

2ы2кт V т 2т

Г |2к Г

а =— —* н--,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2 т \ т 2 т

Г ¡2к Г

а2 =--—* н--.

2т у т 2т

Характерный отрезок времени т (индекс «2»

означает количество составных частей составного сельскохозяйственного транспортно-технологичес-кого средства) для рассматриваемого случая определяется из условия максимального растяжения упругой сцепки. При этом

. ч Г Г /2Т _

а (х2)--= 0 или -оо^—т2 = 0,

2т 2т \ т

k л

2~т2 =- : m2

л m

t2 = —„ 2 2

За время г трактор пройдет расстояние

F 2k л ( m

X (т9 ) =--cos J--.--+

у ' 4k 4m 2\2k

F л m F 4m 4 2k 4k

F л2 F -+ —

32k 4k

и разовьет скорость

V1 (T2 ) =

F

2k л I m

—¡^=sin.--.--+

2л/2Ы \ m 2\2k

F л m

F

F л

2m 2 V 2k 242km aJi—— ' Уместно сравнить эти показатели с соответствующими величинами для недеформируемого составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства.

F F F 2

а =-, v =-1, x =-1 ,

2m 2m 4m

F л2 m Fл2

x (t, ) =---=-,

v 27 4m 4 2k 32k

m Fл

/ ч F л im v (t, ) =--J— =

V 2/ i-iih/.

2m 2\ 2k 4Ы

m

xiM = F л7(32— ) + Fl(4k ) = 1 + il « 1,81. (8)

x (t2) F л21 (32k )

v1 (t2 ) _ F (242km ) + F л/ (4yf2km )

v (t, )

F л/m )

= 1 + 2 « 1,64. л

(9)

v2 =

Отношение для кинетических энергий составного сельскохозяйственного транспортно-техноло-гического средства составляет

Е (т2)

Е (Т2)

— 2,69.

(10)

Полученные соотношения наглядно демонстрируют, что трогание составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства с упругими сцепками значительно легче, чем неде-формируемого.

Трактор и два прицепных агрегата Уравнения сил, приложенных, соответственно, к трактору и прицепным агрегатам, имеют вид:

d2 х

F — m —z1 + k (х - X), dt2 1 2

d2 x

k (x - x2) — m—y + k (x - x3)

dt2

k (x2 - x) — m

(11)

(12)

dt2

Из последнего уравнения следует т Л2 х3

Х2 = —Л2"+Хз.

Производная этого выражения равна

Л2 х т й4 х й2 х3

(13)

Л2 — Л4 Л2 Подстановка последних двух выражений в (12)дает

x —-

m d x2 k dt2

I ^Co —

m2 d4x m d2x.

- + -

k2 dt4 k dt2 m2 d4 x,

+ 2

m d x

k dt ■

x x —

^ ^ x3

2 + x3 .

—2 —

Производная этого выражения равна

й2 х т2 й6 х3 т й4 х , й2 х3

(14)

+ -

Л2 —2 Л6 — л2

Подстановка полученных выражений в (11)

дает

+

F m3 d6x „ m2 d4x m d2x,

— —--3 + 3--3 +---3 +

k k3 dt6 k2 dt4 k dt2

m2 d4x „ m d2x,

—;--11 + 3--^ + x3 -

2 i j.2 3

m d2 x.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

k2 dt4

k

л x3—

m3 d6x „ m2 d4x „ m d2x, 3 + 4 —-т3 + 3- 3

k3 dt6

k2

k dt

d6 x . k d4 x „ k2 d2 x k2 F —+ 4--T3 + 3- 3-

Пусть

m dt4 m2 dt2 d2 x.

m

dt2

■ — z.

(15)

(16)

Тогда (15) запишется в виде

z"" + 4-z" m

, k2 k2 F

3—z — "T"

m m

(17)

Характеристическое уравнение

r4 + 42 + 3 * — 0 .

m m

2 Tk_Lk 2 о k 2

Г1,2 — -2~ ±~ — , Г1 — -3~ , Г2

m m

m

k_ m

Г1,2 = ±М 3~ , Г3,4 =±М— .

\ т \ т

Общее решение соответствующего однородного уравнения

/ — . /_ — г = С со^/з— t+с sin.íз— t + \ т \ т

_ [— ^ . [— +С со^—t + С Sin./—t. \ т \ т

Частное решение имеет вид

^2 = A.

Подстановка его в (17) дает

3 £ A —

k2 F

A — F.

3m

т т Общее решение находится как 3—

3k

z — z + z2 — C cos J—t + C sin J—t +

m

m

k F

+C3 cos. I—t + C4 sin J—t +--.

' m 3m

(18)

В соответствии с (16) 'm . ¡3k

13k \ m

f , m . 3k m 3k

I zdt — CJ— sinj—t-C2.i— cos. —t +

J Л1 Ur V m V 3k " ™

/Ц.

m

^ \m . \k ^ \m k F ,iri.

+C3J— sin J—t - C4. — cos J—t + — t + C5, (19) V k X m \ k X m 3m

г , m 3k m . /3k

x — I Vodt — —C — cos J—t - C2 — sin./—t -

3 k ™ ^^ V W1

3k

m

m

k

m . k F

k

-C3—cos J—t - C4—sin. —t +—t + C5t + C6. (20)

m 6m

С учетом (13), (16), (18) и (20)

m

3k m

3k

x — — C cos.—t +— C sin J—t +

k 1

mk

m

^^ lk Ik m F

+— C cos J—t +— C4 si^—t +----

k \ m k \ m k 3m

m ¡3k m . ¡3k m lk -Ц — cos. /—t - —sin J—t - C3 — co^—t -3k X m 3k X m k

m . k F

2m

3k

-C4—si^—t +--1 + C5t + C6 —— C1co^^|—t +

m 6 m

3k

m

2m

3k F F

+-C2 si^—t + — +—t + C5t + C6, (21)

3k

m 3k 6m

dx-,

2m 3k

3k

V =-

=--J-C sin. — t

3k \ m 1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

m

2m /3k^ 3k F

H--. —C2 cosj—t H--1 + C =

3k V m \ m 3m

2 /3m^, . |3k

= —J—C sin— t +

3 \ k \ m

2 Í3m^ Í3k F

H—J—C2 cos.—t H--1 + C ,

3 V k im 3m

(22)

dv 3k . . 3k F

a2 = —2 = -2ц cos. I—t - 2ц sinj—t H--. (23)

dt \ m \ m 3m

С учетом (14), (23), (21) и (20)

m Í3k m . 3k F m x =-2C,— cos.—t - 2C— sin.—t H----H

1 k

m

k

m 3m k

13k . /3k 2F 2F 2

+2—C cos.l—t+2—C2sin./—tH---1--1 +

3k \ m 3k V m 3k 6m

m

3k

m

3k

+2C5t+2C6 +C — cos./—t+C2 — sinj—t+

3k

m

3k

m

m ^m. /k F 2

+C3—cos.í—t + C4 — sin./—t--1 —C5t-C6 =

k M m k M m 6m

^ m 3k m . /3k m lk = —Ц — cos.l—t - Q— sm.í—t + Q— cosj—t + 3k \ m 3k \ m k

„ m . ¡k F F 2 +Q — sin J—t + — +—t + C5t + Ц, k \ m k 6m

dx ¡m . 3k /m /3k Vj =—1 = Ц.1—sin J—t — Ц.1—cos.—t — dt V 3k \ m \ 3k \ m

„ /m . ¡k ¡k F

—Qj— sin—t + QA — cos,—t +—t + Q. (24) V k \ m \ k \m 3m

_ |3k ^ fí F

aj = Ц cos J—t — C3 cos J—t +--.

V m V m 3m

В соответствии с (23)

F F

a2 (0) = —2Ц + — = 0, Q = —.

3m 6m

В соответствии с (18)

F F F z (0) = 0 = — + Q + —, Q =--.

6m 3m 2m

В соответствии с (21)

2m F

x (0) =-Q + — + Q = 0,

2( ) 3k 1 3k 6 '

F F 4F

— + — + Q = 0, Q =— — .

9k 3k 6 6 9k В соответствии с (24), (19) и (22)

Vj(0) = —+ QJ m + Q5 = 0 V3(0) = —Q^if — Q\lf + Q = 0, Q = 0 ,

v2(0) = - J—Q + Q5 = 0, Q = 0 , Q = 0. 3\ k

Окончательное решение:

F 3k F k F 2 5F

--cos.l—t--cos.I—tH--1 H--,

18k \m 2k \m 6m 9k

F

3k F

F

x =-cos.i—t H--1--,

9k

6m 9k

F 3k F k F 2 4F

x3 =--co^^l—t H--co^—t H--1--,

18k ]¡ m 2k \m 6m 9k

F . Í3k F . [k F

V =—i-sin. — t H--^^ si^—t H--1,

6y¡3km \ m 2^¡km \m 3m

V =-

F

F . 3k F

—. si^—t h--1,

3^3km \ m 3m '

V =

. 3k F . k F

.-sinj—t--1= sinj—t H--1,

W3km V m 2Vkm \ m 3m

F 3k F Ik F a =— cosj—t H--cosj—t + -

6m

m 2m

m 3m

F

3k F

a0 =--co^^—t + -

3m

m 3m

F

3k F

k F

a = -

-cos.— t--cos. —t + -

6т \ т 2т \ т 3т Характерный отрезок времени т для рассматриваемого случая определяется из условия максимального растяжения упругой сцепки. При этом

Г

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

аСь) ^ —=0,

3т или

Г ¡3к Г Гк п

——т3 н--—т3 = 0,

6т V т 2т V т

1 R W

3 \m

х3 + cos J—х3 = 0.

3 \ т \ т

Решение последнего уравнения имеет вид:

кт3 = 0,427л, ^ = 0,427^/т . т \ к

За время ^ трактор пройдет расстояние

. . Г /3к _ /т

^ (^) =--со^--0,427^^--

18к \ к

г [к „ т

--со^ ^ |— • 0,427л./--н

2к V к

+-

6m

Л2

0,427л.

5F _ F 9k " k

^-ico^V3 • 0,427л-18

1 1 ? 5

—cos 0,427л + - (0,427л)2 + -

2 ^ ; 9

F k

^ ^— cos V3 • 0,427л - - cos 0,427л 18 2

+

+1 (0,427л)2 + -

F

= 0,78 — k

и разовьет скорость

, ч — . 3— „ „„„ \т

V (т,) = —;-Sin.--0,427л. — +

13 ^л/з—т Ут ' V —

\т — „ „„„ /т

+—т= sin, /— • 0,427л Л--+— 0,427л. I— =

2л/—т V т V — 3т \ —

= I si^л/з • 0,427л + V—т V 6>/3

1 1 ^ — +—sin 0,427л +—0,427л | = -7= . 2 3 ,1

Уместно сравнить эти показатели с соответствующими величинами для недеформируемого составного сельскохозяйственного транспортно-

технологического средства

— — — 2

а = —, V = — t, х =-1 ,

3т 3т 6т

x(^3) — F

6m

F

^ mm

V ' У

— 0,3

k

v(t3) —--0,427л. - — 0,45

3m

F -fmk

xi (T3 ) x (t3 )

vi (t3 )

v (T3)

— 2,6,

— 2,22.

(25)

(26)

Отношение для кинетических энергий составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства составляет

Е (х)

— 4,93.

E (T3)

Обсуждение

(27)

Многие движущиеся сельскохозяйственные технологические комплексы выполнены секционными [3; 4] в составе трактора и прицепных агрегатов. К ним относятся почвообрабатывающие [5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18], культива-торные, уборочные, транспортные [19; 20] и другие комплексы. Проблемы трогания таких комплексов сопряжены с повышенными требованиями к трактору по мощности, тяговому усилию и сопровождаются перерасходом топлива. Применение упруго деформируемых сцепок снижает эти проблемы.

Заключение Применение упруго деформируемых сцепок решает проблему трогания тяжелого составного сельскохозяйственного транспортно-технологичес-кого средства.

В таблицу сведены перемещения, скорости и кинетические энергии трактора для моментов максимального растяжения упругой сцепки, отнесенные к соответствующим параметрам недеформиру-емого составного сельскохозяйственного транс-портно-технологического средства.

Таблица 1. Относительные перемещения, скорости и кинетические энергии Table 1. Relative displacements, velocities and kinetic energies

Количество секций комплекса / xi (t) vi (t) e1 (t)

Number of sections of the complex x (t) v (t) E (t)

2 1,81 1,64 2,69

3 2,6 2,22 4,93

Источник: составлено автором на основе выражений (8)—(10), (25)-(27).

Полученные соотношения наглядно демонстрируют, что трогание составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства с упругими сцепками значительно легче, чем неде-формируемого. При этом, чем больше число прицепных агрегатов, тем больше преимущество первого над вторым.

Смягчение режима трогания составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства, по существу, обусловливается заменой одновременного трогания секций на поочередное. Выше этот процесс описан для инерционных сил. Применительно к силе трения покоя механизм будет подобным, т. е. преодолевается не вся сила тре-

ния покоя одновременно, а поочередно преодолеваются ее малые части.

Полученные выражения для перемещений, скоростей и ускорений трактора и прицепных агрегатов имеют гармонические составляющие [6; 7]. Для исключения продольных колебаний [8; 9] составного сельскохозяйственного транспортно-технологического средства после достижения максимального растяжения сцепки следует механически блокировать возможность ее гармонического сжатия с последующей выборкой упругой деформации, например, с использованием демпфирующих устройств [10].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Новожилов А. И. К обоснованию интенсивных методов повышения эффективности использования механизированных технологических комплексов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. 2011. № 7. С. 52-55.

2. Эвиев В. А. Методы и средства повышения эффективности работы машинно-тракторных агрегатов // Известия Международной академии аграрного образования. 2012. № 14-1. С. 323-331.

3. Мазитов Н. К. Универсальный блочно-модульный ресурсосберегающий почвообрабатывающий комплекс «Ярославич» // Техника и оборудование для села. 2008. № 9. С. 14-19.

4. Демчук Е. В., Мяло В. В., Кем А. А., Сабиев У. К., Голованов Д. А., Чекусов М. С., Миклашевич В. Л., Сою-нов А. С., Головин А. Ю. Сравнительный анализ эксплуатационных характеристик посевных комплексов в условиях Западной Сибири // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2017. № 2 (26). С. 99-105.

5. Дёмшин С. Л., Зырянов Д. А., Андреев В. А., Ильичёв В. В. Результаты исследования по определению рациональной конструкционной схемы многофункционального почвообрабатывающего агрегата // Пермский аграрный вестник. 2020. № 3 (31). С. 13-23.

6. Красовских В.С., Адоньев Б. В. Вероятностно-статическая модель блочно-модульного почвообрабатывающего посевного комплекса // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2006. № 2 (22). С. 10-13.

7. Завора В. А., Выставкин С. Б. К вопросу обоснования рационального варианта почвообрабатывающего посевного комплекса агропредприятия // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2010. № 2 (64). С. 66-69.

8. Андреева Е. В. Разработка и создание энерговлагосберегающего комплекса ротационных почвообрабатывающих машин // Инженерно-техническое обеспечение АПК. Реферативный журнал. 2010. № 4. С. 1110.

9. Табашников А. Т., Петухов Д. А. Лучший почвообрабатывающий и посевной комплекс // Техника и оборудование для села. 2011. № 5. С. 18-19.

10. Бережнов Н. Н., Красовских В. С. Повышение эффективности работы почвообрабатывающего посевного комплекса за счет выбора рациональной компоновки, параметров и режимов работы // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2006. № 2 (22). С. 55-58.

11. Кузнецов Н. А., Ворокосов И. В. Оценка вариантов агрегатирования почвообрабатывающего и посевного комплекса для возделывания зерновых культур // Вестник Челябинской государственной агроинже-нерной академии. 2011. Т. 58. С. 43-46.

12. Беляев В. И., Бережнов Н. Н., Тюрин Д. В. Результаты тяговых испытаний почвообрабатывающих посевных комплексов «Кузбасс» в Алтайском крае // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2005. № 4 (20). С. 44-47.

13. Красовских В. С., Добродомова Т. В. Обоснование параметров и режимов работы почвообрабатывающего посевного комплекса на базе МТ-5 // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2005. № 4 (20). С. 47-50.

14. Цепляев А. Н., Шапров М. Н. Технологические комплексы современных почвообрабатывающих машин // Аграрная наука. 2004. № 6. С. 16-17.

15. Таранин В. И., Шевченко Н. В., Горячев Ю. О. Комплексная оценка почвообрабатывающего удобри-тельно-посевного комплекса // Техника и оборудование для села. 2008. № 10. С. 20-25.

16. Дридигер В. К. Комплекс почвообрабатывающих и посевных машин для ресурсосберегающего земледелия Ставропольского края // АПК Юг. 2011. № 5. С. 18-21.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

17. Бережнов Н. Н. Полевые испытания посевного почвообрабатывающего комплекса «Кузбасс» // Сельский механизатор. 2017. № 12. С. 8-9.

18. Бледных В. В., Мазитов Н. К., Рахимов Р. С., Коновалов В. Н., Хлызов Н. Т., Стоян С. В., Рахимов И. Р. Универсальные энерго-, ресурсосберегающие почвообрабатывающие и посевные машины комплекса «Уралец» // Достижения науки и техники АПК. 2006. № 9. С. 2-7.

19. Маслов Г. Г., Масловский В. И. Оптимизация уборочно-транспортного комплекса с использованием уборочно-почвообрабатывающего агрегата // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2007. № 9. С. 192-197.

20. Красовских В. С., Добродомова Т. В. Трелевочная машина МТ-5 как тягово-транспортно-приводное средство для работы с почвообрабатывающим посевным комплексом // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2005. № 3 (19). С. 64-68.

Дата поступления статьи в редакцию 20.01.2021, принята к публикации 22.02.2021.

Информация об авторе: ПОПОВ ИГОРЬ ПАВЛОВИЧ,

кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Технические системы в агробизнесе»

Адрес: ГБОУ ВО «Курганская государственная сельскохозяйственная академия им. Т. С. Мальцева», 641300,

Россия, Курганская обл., Кетовский р-н, с. Лесниково

E-mail: ip.popow@yandex.ru

Spin-код: 8354-0648

Автор прочитал и одобрил окончательный вариант рукописи.

REFERENCES

1. Novozhilov A. I. K obosnovaniyu intensivnykh metodov povysheniya effektivnosti ispol'zovaniya mekhan-izirovannykh tekhnologicheskikh kompleksov [To substantiation of intensive methods of increasing the efficiency of the use of mechanized technological complexes], Vestnik Saratovskogo gosagrouniversiteta im. N. I. Vavilova [Bulletin of the Saratov State Agrarian University. N. I. Vavilov], 2011, No. 7, pp. 52-55.

2. Eviyev V. A. Metody i sredstva povysheniya effektivnosti raboty mashinno-traktornykh agregatov [Methods and means of increasing the efficiency of machine-tractor units], Izvestiya Mezhdunarodnoy akademii agrarnogo obrazovaniya [Bulletin of the International Academy of Agrarian Education], 2012, No. 14-1, pp. 323-331.

3. Mazitov N. K. Universal'nyy blochno-modul'nyy resursosberegayushchiy pochvoobrabatyvayushchiy kom-pleks «Yaroslavich» [Universal block-modular resource-saving tillage complex «Yaroslavich»], Tekhnika i oborudo-vaniye dlya sela [Technics and equipment for the village], 2008, No. 9, pp. 14-19.

4. Demchuk Ye. V., Myalo V. V., Kem A. A., Sabiyev U. K., Golovanov D. A., Chekusov M. S., Mi-klashevich V. L., Soyunov A. S., Golovin A. Yu. Sravnitel'nyy analiz ekspluatatsionnykh kharakteristik posevnykh kompleksov v usloviyakh zapadnoy Sibiri [Comparative analysis of the operational characteristics of seeding complexes in Western Siberia], Vestnik Omskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Omsk State Agrarian University], 2017, No. 2 (26), pp. 99-105.

5. Dyomshin S. L., Zyryanov D. A., Andreev V. A., Il'ichyov V. V. Rezul'taty issledovaniya po opredeleniyu racional'noj konstrukcionnoj skhemy mnogofunkcional'nogo pochvoobrabatyvayushchego agregata [Results of a study to determine a rational design scheme for a multifunctional tillage unit], Permskij agrarnyj vestnik [Perm Agrarian Bulletin], 2020, No. 3 (31), pp. 13-23.

6. Krasovskikh V. S., Adon'yev B. V. Veroyatnostno-staticheskaya model' blochno-modul'nogo pochvoobrabatyvayushchego posevnogo kompleksa [Probabilistic-static model of a block-modular tillage sowing complex], Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Altai State Agrarian University], 2006, No. 2 (22), pp. 10-13.

7. Zavora V. A., Vystavkin S. B. K voprosu obosnovaniya ratsional'nogo varianta pochvoobrabatyvayushchego posevnogo kompleksa agropredpriyatiya [To the question of substantiating a rational version of a soil cultivating sowing complex of an agricultural enterprise], Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Altai State Agrarian University], 2010, No. 2 (64), pp. 66-69.

8. Andreyeva Ye. V. Razrabotka i sozdaniye energovlagosberegayushchego kompleksa rotatsionnykh pochvoobrabatyvayushchikh mashin [Development and creation of an energy-moisture-saving complex of rotary tillage machines], Inzhenerno-tekhnicheskoye obespecheniye APK. Referativnyy zhurnal [Engineering and technical support of the APK. Abstract journal], 2010, No. 4, pp. 1110.

9. Tabashnikov A. T., Petukhov D. A. Luchshiy pochvoobrabatyvayushchiy i posevnoy kompleks [The best tillage and sowing complex], Tekhnika i oborudovaniye dlya sela [Machinery and equipment for the village], 2011, No. 5, pp. 18-19.

10. Berezhnov N. N., Krasovskikh V. S. Povysheniye effektivnosti raboty pochvoobrabatyvayushchego posevnogo kompleksa za schet vybora ratsional'noy komponovki, parametrov i rezhimov raboty [Improving the efficiency of the tillage sowing complex by choosing a rational layout, parameters and operating modes], Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Altai State Agrarian University], 2006, No. 2 (22), pp. 55-58.

11. Kuznetsov N. A., Vorokosov I. V. Otsenka variantov agregatirovaniya pochvoobrabatyvayushchego i posevnogo kompleksa dlya vozdelyvaniya zernovykh kul'tur [Assessment of the options for aggregation of the tillage and seeding complex for the cultivation of grain crops], Vestnik Chelyabinskoy gosudarstvennoy agroinzhenernoy akademii [Bulletin of the Chelyabinsk State Agroengineering Academy], 2011, Vol. 58, pp. 43-46.

29

12. Belyayev V. I., Berezhnov N. N., Tyurin D. V. Rezul'taty tyagovykh ispytaniy pochvoobrabatyvayush-chikh posevnykh kompleksov «Kuzbass» v Altayskom kraye [The results of traction tests of tillage seeding complexes «Kuzbass» in the Altai Territory], Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Altai State Agrarian University], 2005, No. 4 (20), pp. 44-47.

13. Krasovskikh V. S., Dobrodomova T. V. Obosnovaniye parametrov i rezhimov raboty pochvoobrabatyvay-ushchego posevnogo kompleksa na baze MT-5 [Justification of the parameters and operating modes of the tillage sowing complex based on MT-5], Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Altai State Agrarian University], 2005, No. 4 (20), pp. 47-50.

14. Tseplyayev A. N., Shaprov M. N. Tekhnologicheskiye kompleksy sovremennykh pochvoobrabatyvayush-chikh mashin [Technological complexes of modern tillage machines], Agrarnaya nauka [Agrarian science], 2004, No. 6, pp. 16-17.

15. Taranin V. I., Shevchenko N. V., Goryachev Yu. O. Kompleksnaya otsenka pochvoobrabatyvayushchego udobritel'no-posevnogo kompleksa [Comprehensive assessment of the tillage fertilizer-sowing complex], Tekhnika i oborudovaniye dlya sela [Equipment and equipment for the village], 2008, No. 10, pp. 20-25.

16. Dridiger V. K. Kompleks pochvoobrabatyvayushchikh i posevnykh mashin dlya resursosberegayushchego zemledeliya Stavropol'skogo kraya [Complex of tillage and seeding machines for resource-saving agriculture in the Stavropol Territory], APK Yug [AIC South], 2011, No. 5, pp. 18-21.

17. Berezhnov N. N. Polevyye ispytaniya posevnogo pochvoobrabatyvayushchego kompleksa «Kuzbass» [Field trials of the sowing tillage complex «Kuzbass»], Sel'skiy mekhanizator [Rural mechanic], 2017, No. 12, pp. 8-9.

18. Blednykh V. V., Mazitov N. K., Rakhimov R. S., Konovalov V. N., Khlyzov N. T., Stoyan S. V., Rakhimov I. R. Universal'nyye energo-, resursosberegayushchiye pochvoobrabatyvayushchiye i posevnyye mashiny kompleksa «Uralets» [Universal energy-, resource-saving tillage and seeding machines of the «Uralets» complex], Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements of science and technology of the agro-industrial complex], 2006, No. 9, pp. 2-7.

19. Maslov G. G., Maslovskiy V. I. Optimizatsiya uborochno-transportnogo kompleksa s ispol'zovaniyem ub-orochno-pochvoobrabatyvayushchego agregata [Optimization of the harvesting and transport complex using a harvesting and tillage unit], Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Proceedings of the Kuban State Agrarian University], 2007, No. 9, pp. 192-197.

20. Krasovskikh V. S., Dobrodomova T. V. Trelevochnaya mashina MT-5 kak tyagovo-transportno-privodnoye sredstvo dlya raboty s pochvoobrabatyvayushchim posevnym kompleksom [Skidding machine MT-5 as a traction-transport-drive means for working with a tillage sowing complex], Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Altai State Agrarian University], 2005, No. 3 (19), pp. 64-68.

The article was submitted 20.01.2021, accept for publication 22.02.2021.

Information about the author: POPOV IGOR PAVLOVICH,

Ph. D. (Engineering), Senior Lecturer of the Department «Technical Systems in Agribusiness»

Address: Kurgan State Agricultural Academy named after T. S. Maltseva, 641300, Russia, Kurgan region., Ketovsky district, s. Lesnikovo E-mail: ip.popow@yandex.ru Spin-code: 8354-0648

Author have read and approved the final manuscript.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.