автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.18, диссертация на тему:Динамика фрезбарабана универсального почвообрабатывающего орудия ОПУ-2,2

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ИНСТИТУТ МЕХАНИКИ И СЕЙСМОСТОЙКОСТИ СООРУЖЕНИЙ ИМ. М. Т. УРАЗБАЕВА

На правах рукописи

•• И

КИМ ВАЛЕНТИН

ДИНАМИКА ФРЕЗБАРАБАВА УНИВЕРСАЛЬНОГО ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОРУДИЯ ОПУ-2,2

05.02.18 — Теория механизмов и машин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ — 1994

Работа выполнена в Головном специализированном конструкторском бюро (ГСК.Б) по машинам для хлопководства и на кафедре «Основы конструирования машин» Ташкентского института инженеров железнодорожного транспорта (ТашИИТ).

Научный руководитель: Заслуженный механизатор сельского хозяйства РУз, доктор технических наук, профессор X. Т. Туранов.

Официальные оппоненты: Доктор, физико-математических

наук, профессор А. Г. Азимов,

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Р. X. Маликов.

Ведущая организация: Узбекский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследователь-ский-институт механизации и электрификации сельского хозяйства (УзМЭИ).

Защита диссертации состоится « ^ СС/1Л 1995

} /. ы: /

г.

IIIй

ч. на заседании специализированного Совета

Д. 015.18.21 при Институте Механики и Сейсмостойкости сооружений им. М. Т. Уразбаева АН РУз по адресу: 700000, ГСП, Ташкент, Академгородок, ИМиСС им. М. Т. Уразбаева АН РУз.

Автореферат разослан « С <■ 1С & ^А-*^ 1994 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИМиСС АН РУз.

Ученый секретарь специализированного Совета доктор технических наук

Р. И. КАРИМОВ

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

•Актуальность темы. В системе мероприятия, направленных на поешонио урозапности сельскохозяйственных культур, особое место занимает предпосевная подготовка почвы, т.к. от оизичоского состояния подготавливаемся почвы зависит получение друунич всходов, что гэдзат повлиять на судьбу будущего урожая. Установлено, что высокое качество крошения комков и глыб "достигается обработкой почвы активными рабочими органами, что находится в прямой зависимости от степени совершенства почвообрабатывающих машин. Поэтому является необходимым решение одной из основных 'задач динамики машин,- исследование движения активных рабочих органов, т.к. конструктивные параметры ротационных машин в большинстве случаев выбраны без изучения динамических характеристик роторов.

Для получения кинематических и динамических характеристик актнзшш рабочих органов необходимо наличие штодики динамического расчета, позволявшей получать данные характеристики. Поэтому разработка такой методики динамического расчета представляет собой актуальную прикладную задачу, необходимую науке и производству, так как обоснованное изменение геометрических и физических характеристик активных рабочих органов может привести к важным на сегодня мерам: уменьшению металлоемкости и энергоемкости почвообрабатывающей машины.

Целью работы является изучение динамических характеристик изгисно-крутильных колебании йрезбарабана универсального почвообрабатывающего орудия ОПУ-2,2.

. Объект, исследования. Объектом исследования является врез-барабан универсального почвообрабатывающего орудия- ОПУ-2,2.

Методы исследования. Результаты проведенных аналитических исследований основаны на методах, математического анализа, теории механизмов и машин, теории упругости, теории колебаний, сопротивления материалов, высшей алгебры, приближенных, вычислений на ЭВМ. Пр^и выполнении экспериментальных исследований по нагруаенности йразоат рабана были использованы методы тензометрирования с использованием специальных тензометрических конструкций. . ..

Научная новизна. Научную новизну работы представляют,-составленная динамическая расчетная схема, представляющая собой упругий вал с наезженными на него сосредоточенными массами и нагрузками, представленными в виде "разложения их на гармоники;

полученная на основе.метода конечных элементов (МКЭ> математическая модель, описывающая пэгиОны« и ерутыльные колебания

фрезбарабана, в которых обобаены матрица аппроксимирующих «ункцип. матрица, связывающая деформации с узловыми поремецениямн и лзнточ-ныв матрицы свсткссти и масс,-

экспериментально получение новые результаты - динамической погруженности опор и вала орезбараОана и аналитическое описание закономерностей нагружения.

Практическую ценность представляют,-

разработанная методика расчета собственных и вынужденных колебания вразбарабана;

разработанные на основа численны;; методов алгоритм и программы расчетов на персональной ЭВМ, которые могут быть использованы при проектировании и расчете как типовых валов фрезерных барабанов, ток и новых конструкция валов сельскохозяйственных машин; обоснованные параметры облегченного «резбарабанз. Достоверность полученных результатов подтверждается расчетами, произведенными по Формулам для колебания балки с распределенными массами. Расхождение первых собственных частот мзгибньш колебаний составляет 8,5%, а для крутильных колебаний - 9.9%.

Реализация результатов исследования. Методика расчетов по определения динамических характеристик и полученные в результате исследования, практические рекомендации, по снижению металлоемкости и энергозатрат приняты для использования в рабочих органах роторного типа сельскохозяйственных машин предприятиях Узбекской ассоциации предприятия машиностроения "УЗМАШСАНОАТ".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсукдены на Всесоюзной научно-технической конференции "Зомледельческая механика и программирование урожая" СВол-гоград, 19300, Республиканском научном семинаре 'Теория механизмов и машин" Ташкентского института инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства^ 1994г.). объединенном семинаре "Теория механизмов и машин хлопково-промышленного комплекса" Института механики и сейсмостойкости сооружения им. М.Т.Уразбаева АН РУз, научном семинаре каведры "Общая механика" ТашГУ.

' Публикации. По результатом исследования по теме диссертации опубликовано 5 научных работ.

Работа выполнялась на кэйэдре • "Основы конструирования машин" Ташкентского института инженеров железнодорожного транспорта СТашИИТ? и в Головном специализированном конструкторском Соро<ГСКБ> по машинам для хлопководства. Экспериментальные исследования проводились на полях Узбекского научно-исследовательского института

механизации и электрификации сельского козяпстса <Уз!Ш>.

Структура и. сект диссертации. Лиссертацконка.; ;>яСота состоит из сведения и чатырзк • главСс выводами в кездсп из них), об-них выводов и предложений, списка ислользсзанжя литераторы, вклв-члотего 95 наименования, и прилогония. содэрг^гг 223 границ оснш-иого текста, 25 рисунков. 16 таСлиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая-характеристика работы, обосновывается актуальность темы исследования, определяется цель работы и излагаются методы исследования, научная новизна, практическая ценность, реализация работы и краткое содержание развалов диссертации.

В первой главе производится анализ почвообрабатизикаих 'га-шин с активными рабочими - органами, приводится обзор по исследс вами» вопросов се «¿я динамики колебательных процессов различных, механизмов'и машин и обзор работ по изучений колебаний валов сельскохозяйственных машин. Также приводится анализ и классианкация из-гибно-крутильнык колебанип валов различны:? механических систем.

Проведенные обзор и анализ научно-технической инеюркашш показали, что одной из важнейших операций при возделывании хлопчатника является предпосевная подготовка почвы. На поляк, вспаханный под зябь и получивши« промывные или запасные поливыСпочез. значительно уплотнена>, проводят глубокое рыхление и измельчение для подготовки почвы к севу.Такая обработка позволяет повысить производительность труда, улучшить состояние почвы и повысить урожайность сельскохозяйственных культур.

Анализ работ по исследование роторных почвообрабатываоаил тонн также показывает, что они посвпавни в основном вопросам, связанным с агротехнической и энергетической оценкой, или кинематика и динамике режущего инструмента Снсаеп), работыже по исследованию динамической нагрухенности Фрезерных барабанов проводились недостаточно. Поэтому необходимо проведение исследования вынужденных ко-леоаиип «резбарабана, представлявших большую опасность, с цель» вы- . явления и исключения резонансных зон. Проведение динамических рас-чатов изгибно-крутильных колебаний доласно базироваться на экспериментальных исследованиях внешним воздействий и нагруженности ороз-барабана в зависимости от условий и режимов работы. Такие расчеты, па основе математического моделирования изгионо-крутиль'ных колебаний йрезбарабана даст возможность получения рациональных конструктивных параметров. .

-fr-

ito второй-глава производятся сыЗор динамической расчотнои и:-зим и разработка математической кадэли колебаний : »резбарабан» с примененном метода коночный зламэнтоз, описание программы расчета на ЭВМ.

* ' ОЗаапринятзя сэрмулирогка МКЭ для решения задач теории упругости прздполагоет отыскание поля перемещений и тем самым сьяза- • на с пинимизаиией полной энэргии U системы при отыскании узлозык. значения вектора перемещений.

Полная энергия 0 системы нохет оыть разделана па .потоки; i-альну» энаргип \1 дзвормации, накопленнув телом и потенциал П внешних сил

U » W <- П С1>

Согласно вариационному принципу Лагрангса вариация пол- ' ноя энергии системы

QU = ОС W + П > = О • С2>

Вариация потенциальной энергии ОН внешни;! сил сор.гальио отличается от виртуальной работы ОА внесших сил лияь знаком, т.о.

ОТ « - ОА ' <3>

Тогда из (2 > и <3 > получим

OU = ОС W - А > = О С«

Для создания конэчноэламентноя модели срззбарабан разбивается на отдельные участки и представляется на расчетной схеме в виде ' системы прямолинейных одномерных двуузлоэых конечных элементов.

lía рис. 1 представлена расчетная динамическая схема срезоа-равана с действующими на него нагрузками. Здесь сосредоточенные узловые силы PyCt> и PzCt) представляет собой реакции, возникающие при обработке почзы. К узловым сосредоточенным нагрузкам также приведены вое вала с полным комплектом ножей. Моменты Му1, М21(х=1,12) является, соответственно, изгибавшими моментами относительно осей Y и Z, возникасаие при резании почвы. Моменты Mki являются крутящими моментами сил полезных сопротивлений, а момент Як - крутящий момент, подаваемый на фрезбарабан от бокового редуктора. •

Пологая, что нагрузки, действующие на фрезбарабан удовлет-1>рряг>т условию Дирихле, представим их в виде ■ разложения в ряд

vvpi.,,:

г

/

i

С

л

p

tsu ,

1

[fa»

"Ч

Mn

¡Jm,zk\J

Рис. 1. Расчетная динамическая схема грезбарабяна

Р_«> « Р + 7(Р,„Созпмг + Q_ Slnraot )

л. иХЭ 2П ZS)

i-» ct> mv„ + ycMvricosnii)t + и' smntiit з

Му <t)M Муз + УсM^Cosnvt + MynSlnraot > M= <£>« m^b + ^CM2nC03Kjt + M^SUimt ) '

О

гдз Pyo, Pi0, M xo. м ^. И za~ постоянные составляющие сосредоточенных сил и моментов;

II - номер учитываемых гармоник; Pyn- Pzn- Нуп- «2п> G-yrt, Огп, Н^ . £п -

амплитуды динамических' составляющих нагрус-ск; ш - круговая частота.

Положительные направления 'линейны;',' перемещений U-,. ,U-r ,4-,: произвольной точки совпадают с положительными направлениями осей X. У. Z. а угловых перемещений "¡-r, fly,., '0~г - определяются по правилу правого пиита. Положительные направления узловых перемещений 7г:, 7гу 7Г2 '6rx 0ry Hrz I совпадают с лологитолыш-

ми направлениями перемещений произвольной точки.

При построении математической модели движения оразбарабана используем гипотезы о ненадовливаемости слчев и плоских сечения

-е-

Потенииальнг.л энергия деформации коночного олеконто

И"

11И °

где е - матрица ловормациа; о - матрниа напряжений;

е- - индекс, которым отмечаются те еэличины, которыа от-относятся к отвальному элементу. Произведем аппроксимация гюромапеннй произвольной точки па узловым поромояаниям

где а

и = а V? (Г)

а«г 0 0 0

0 с*г 0 0

0 0 а 1С 0 0 - матрица аппроксими

а;г 0 0 0 РУЮ25ИК вункцйя.-

0 «¡г 0 0

Функции оормы а1г, а2Г, аяг имеют следующий вид

а,,, = а + ФГФ>*<2 - ФгФ>/<);

агг " - а + фгМ С1 -

авг - <1 + ФгС>/2;

где Ф - безразмерный параметр, изменяющийся от -1 в узле 1 до <•! в узле

длина конечного элемента. Связь парометров деформации б с узловыми перемещениями в матричной ворме представляется в виде

е = ргУг, где для г « 1, 3

18>

аГг

о \.&а;г/г о

ООО

о

а'' 2 г

Тогда вариация потенциальной энергии деформации СЩ* = (07в]*к Vе Здесь К = |ртл рс1х - матрица жесткости,

О

I г

О^к О О

Е^ О О Щ

При блочном вычислении матрицы гест::ости X гледуст представить матрицу Р в виде Р • С 1 и тогда

и®

и* !<®

.и

где отдельные блоки

К

I ]ХЛ Р.®

< = ) < Г, я - 1, J )

(¡0)

Матрица жесткости всего йрезбарабана образуется из матриц гесткости разрозненных конечных элементов по следующему правилу: К^ = 0, если узлы * и .1 не связаны непосредственно никаким

элементом:

и

= 1«

если узлы а и J связаны несколькими элемен-

тами < суммирование выполняется по этим элементам >.•

5<1А = ¿К* где суммирование ведется по всем элементам, сходящимся в"узла

Все ненулевые подматрицы образуют ленту коэффициентов ширина которой, равна двум подматрицам, т.е. !10 = 2. Остальные подматрицы, лежащие вне ленты матрицы К, будут нулевыми.

При Сформировании матрицы жесткости всего вала, йрезбарабана необходимо учитывать наличие опорных связен в первом и последнем узла:;. Линейные перемещения ?пу, ?пг в этих узлах равны нула. ,

Вариация потенциальной энергий всего ерезбарэСана

су/= аутк V (И)

Работа, совершаемая внешними силами, для каздого элемента может быть разбита на несколько частей

А* = А"; * Ав„+ А^.

(12)

где Ар - работа, совершаемая силами Рг <г -

Л- - 5Я»ЛГГв, с.«»рклзмая крутякими НОИйНГЯМИ *

о

Л

Л^, - рабйта.-сопарпавмая сипами трэния в опорах;

работа, совершаемая изгибавшими моментами Мгу <г = i,rO.

Работа, совершаемая изгибашими моментами Мг * <г ■

Произеэдя суммирование по всем элементам с учете;5 ссотеэт-ствувиих выражения для работ, получим выражение для виртуальной работы

OA = [Р + Мк - Иу+ !1,]бУ «OVT[p ♦ Мк- by Му+ М„] <13) Тогда по (4) будем иметь

ои v - avT( р + мк- mtj MyV м2 ] -'о <w>

Ток как элементы матриц« V произвольны, то получим

К V - Р + Mfe - Mtp+ Му+ мг <15)

Это соотношение представляет собои матричное уралмониэ равновесия вала.

Дополнив уравнение <15) инерционными силами Рин, получим KV « Р + Mk - Му+ М2+ Рин <16)

где инерционные силы Рин для каждого конечного элемента

- |asReclte , <i?)

Здесь R » -q --J- => - q а (Г -инерционные силы, приходя-dt

цш":п т единицу обыэма; q - плотность материала. Учитывая.что clx* F йа = F Ь^ЧФ/г,

М

К»- - ** <«»

1

Le г г

- q а а ГиФ - матрица масс конечного элемента. Р J

Матрица эквивалентных узловых сил Распределится теперь так

Рин - - М9 <1ч>

Здесь М обозначает матрицу месс «регбаребана и обр-а^уется масс кон?чинк элементов по правилу Формирования матрицы »ест-

кссти отдэлънш конзчных элзконтов .

"гг. в К* < Г, » о 1, „

Снося (19> в <16>, приходим к равенству

1-1 9 + К У - Р + М1£ - Му+ Мг С2(1)

лродстовлящвв собой матричное уравнение двтвния срагэарабана, назализированного по катоду конечных элементов. Оно представляет систолу обыкновенных дн-ззороициальних уравнения относнтолыю компонент матрицы узловых парекецс^чя У.

Учитывая, что при ссбствеинш колебания:: гсзнуиаванз силы отсутствует, и, пренебрегая атаки трения в шду ил наэр&чатзль-пссти из <а» получи:; систему уравнений совстоанных колзбаний срзгсарабана з натричпом виде

. М У * К V = О ' <21>

Рзивниом этого матричного уравнения Судзт

V "1псрг * ф>, <22>

где р - кругевая частотам <р - йаза колебаний,-

к - матрица-столбец амплитудных значений колебаний, называемая сорной собственных колебания.

. И, следовательно, решение вопроса о собственны:; отлэбанинх в "КЭ сводится к реиени.а системы алгебраических уравнения,- Р*М| = 0, <23>

к реиени» проблема собственных значений. При этом собственны« значения является квадратами частот и образует спектр собственных частот, а собственные векторы определяют собственные еормы коле баний.

При гармоническом'возмукении и известных частотах и йормах собственных" колебаний целесообразно использовать для нахождения решения матричного уравнения С20) вынужденных колебания катоду" главных координат. Тогда в соответствии с «ормоя нагру ¡кения <53 движение йрезбарабана иозено определить сладу тин выражением

у « у'0> + 2 (у4"Соз ыаг + 0)31] <24>

. где э - номер гармоники*

частота внешней нагрузки,-

представляет собой матрицы амплитуд перенесения, элементы которых имект спвлушип вил

ср^-'фй"^5 Уву " I Тг'-'фм" Кук ;

• ук -чр к' 'ук

<., „ I _ I ^вЛл®* '

у1", у _________> . ><'11 - \ »

вг & (р* - вг ~ * сп1 - «£эм_.. ;

эк

'я«

ср* - <>мак * срг - и£>Мя;

0 г» V -X --_____-1 • й в \ Т '

& Ср* - <фм„к ахк' ох ¿ V -

■о'"- ^ Л _ г • V > - }'

Где Ну4 фи^Ы ? Iми | ^

M1J - элемент матрицы масс в 1-й строке и .1-м столбце.

Кук' Чвк" Чхк- Чук- Сг= 1"1> ФОРМЫ КОЛвбаНИЙ.

Из полученных выражении видно, что если частота возбуждения приближается к одной из собственных частот вала Фрезбарабана, то величины амплитуд перемещений неограниченно возрастают, возникает возможность появления резонанса.

В третьей главе приводятся методики проведения экспериментальных исследовании в полевых условиях и их результаты. Описаны конструкции для проведения тарировки и тензометрироважм инипшнх нагрузок на вал и опоры Фрезбарабана.

Полью экспериментальных исследований являлось получение ш-¿■■рмеции о входных воздействиях, закономерностях изменения нагрузок на опорах и в различных сечениях Фрезберабана. Полученном информация о динамических нагрузках и их последующая обработка позволяет производить аналитические расчеты вынужденных. колебл-ыш, уточнение проведения расчетов и их проверку.

В результате проведенных экспериментальных исследований и обработки осциллограмм были получены численные значения крутяьих

и изгибавших моментов в различных сечениях фрезоарабана, а так-ае скачэния составлявших нагрузок на опоре.

Наименьший для скорости VI ° 1,44 м/с по математическому ояиданио крутящип момент Мкр - 129,37 Н м, получен в сечении 1 наиболее удаленном от бокового редуктора, и по мере приближения к ному математическое ожидание крутящего момента возрастает и достигает своего максимального значения в близлежащем к редуктору сечзкии б, т.е. Мкр» 722 Н и.

Аналогично для скорости 42 ° 2.05 и/с максимальное значение математического ожидания крутяцего момента Мкр в сечении 6 у бокового редуктора будет равно М кр" Е39.6 Нм.

Получомные значения мзтзматичэских огиданий крутящего момента позволили получить аналитическую зависимость математического ожидания крутящего момента Нкр от сечения врезбарабана.

На рис.3 представлэны зависимости математического ожидания, крутящего момента Мкр и напряжений изгиба ои от сечений ерез-

Рис.З 'Изменение крутящих Мкр моментов и изгигнн;,

н '.пряжений <1- О^лля скорости VI ;

2- о,для скорости V?.-

3- М^рДЛЯ скорости VI;

4- Мк£для скорости

барабана для скоростей VI и V2 движения орудия. Точками и крестиками обозначены, соответственно, математические ожидания кру-тяаих моментов Мкр и напряжения изгиба для скоростей VI и V2, Использование арифметического катода гармонического анализа позволяет разложить полученные значения внешний нагрузок на гармонические составляющие в соответствии с теорией разложения пункций в ряды Фурье. В результате такого резлокения закономерности изменения крутящих, изгибающих моментов (напряжений изгиба) и опорных нагрузок описывается следующими приближенными выражениями для скорости VI » 1,44 м/с в сечении 1

Мк - 131,30 f 3,46Sln(cJt<-70°) + 4,89 SJn(2ü)t+210°> +

+3,49Sin(3ut+25° )+2,7SSin(4ut+41 ° >+2,65Sln(Sut+234° )+ ♦13,83S.ln(6ut>182° >+2,11 Sln(7mt+244a >+1,8SSin(£wt+210°)+ +1,11 Sin(9ut+2i 3°>+1 503Sln<10urt+232° )+0, 7Sin (11 ioÍ+231 °)+ +0,75Sln(12(l>t+269c'b

Ои - 9,55 + 10,33 Sln(uW50°) + 0,2 Sin(2cut+19S°) +

+1,24Sln(3urt+S0°)+0H2Sln(4ut+71o)-i0,54Slní5at+44°>+ +0,11 Sln(6ü)t+1° )+0,27Sln(7wt+226° )+0,06Sln(8at+259°)+ +0,2Sln(9ut+207oH0527Sin(10üJt>199o)+0,17SÍn(11CJt+47°)+ +0,083ln(í2ut+181°);

P„- 2443,5 + 298,27Sln('uit+2°>+17,41 Sln(2üjt+18°}+'/-

+26,03SIn(3ut+23° )+29,5751n(4ut+67° >+6,61 Sln(5ü)t+3°)+ +27,81SÍn(6íiJt+19c>)+48,2lSln(7üJt+220)+54,86Sín(8!i)í+50.)+ +29,67S1H (9at+60° )+53,11S In (10u)t+27° >+41,9351П (11 (dt+19o )+ +22,69SIn(12ut+8°);

P » 2753,72 + 191,32 Sln(ut+11°)+27,85 Sln(2wt+28°) +

+12,31Slll(3(dt+90 >+19,37Sin(4c<)t-14o >+5,83Sln (5u)í+26°)+

♦ 25,56SÍ n (6o;t-16°)+14,57SÍI1 (Гшг+г'1)+10,11 Sin (8wt+204°)+

♦ 2ü,15Sln(Sut+H0)+35,72Sln(10L4+410)+33,92SIn(1lut-27°)+

м> 15,9731л(12<а+130).-

¡U полученных выражения крутяаих моментов Mkp в различных с&чэннях ьала «резоаре-бана видно, что на амплитудные значения

крутяпш моментов преимущественное воздействие оказывает б-п гармоника, а остальные оказывают незначительное влияние. Воздействие 6-й гармоники связано с частотой входа ножей в почву, т.о. при одном обороте вал орезбарабана воспринимает 6 нмпульсга от 6 ногей на каждом диске. i

Анализ выражений напряжения иггийа аи в сечениях вала йрезбарабана показывает, что амплитудные значения изгибающих моментов изменяется из-за возбуждения в системе 1-й гармоники. Остальные гармоники при изгибных колебаниях оказывают незначительное влияние на амплитудные значения изгибапщих моментов.

Анализ полученных приближенных выражения составляющих радиальных нагрузок на спора срезбарабана показывает, что вертикальные составлявшие н, опорных нагрузок в основном направлены сверху вниз, а направления горизонтальных Г^, составляющих совпадают с направлением дгм.-ення орудия, т.е. на опоры действуют односторонне направленные динамические нагрузки, которые обуславливают появлзние неравномерного изнпса бэгсвык дорожек под-пмпников качения. •

Сроднив и максимальные значения динамических нагрузок в ondpa за время одного оборота сала с-резбарабана достигали, ссог-ватстсэнно. PyD= 2439.3 Н, -2804.9Н, Р;р - 1200,ЧН, Р™ах-1410,1Н, на скорости VI и Р" « 3311j2 Н," Р™** - 4254,3 Н, Р%р- 900,3 Н. Г?.лк» 1004,9 Н На скорости V2.

Реализованная на ПП ЭВМ IBM РС математическая модель ървл-барабана в виде программы "MJCJT позволила произвести расчет собственных частот и Обри собственных колебаний серийного и экспериментального ерэзбарабанов.

Таблица 1

Собственные частот^ »резбарабана

Частота Крутильные.колебания Изгибные колебания

Серийный Эксперимент Серийный Эксперимент

р1 0 0 173,1 185,92

р2 942,66 955,32 693,46 765,79

рЗ 1871,51 1892,36 1561.47 1659,^

р4 2387,49 2791,24 • 2793,67 3036,«1

р5 2771,59 2771,59 ' 42В4.76 ' 4645 , «г

рб 3625,79 4312,38 5 9?'.',82 . Г?

Численноа решение уравнения <20) производилось для конструктивных параметров серийного и экспериментального срвзбараба-нов. В результате для крутильных н изгибных колабаний были получены спектры из 12 значений собственных частот и соответствующие им собственные формы. В таблица 1 приведены значения 6 первых собственных частот.

Полученные значения собственных форм крутильно-изгибных колебаний даст возможность по <21? получить значения перемещений в концевых сечений элементов «резбарабана.

По матрицам У^" амплитуд перемещений для 3-го сечения и 1-й гармоники были получены амплитудно-частотные характеристики <АЧХ>, которые показаны на рис.4

На графиках видно, что всплеск амплитуд перемещений У,у, V, г и 01хнаблодавтся на частоте р1. Зго связано с-Оликния расположением 1-й собственной частоты изгибных колебания с частотой р1. Однако, амплитуды парамеаений имеют малые значения. Опасности возникновения резонанса нет.

Таким образом, проведенные аналитические исследования из-гибно-крутильных колебаний врезбарабана позволяют для заданных , геометрических и физических характеристик рассчитать частотный спектр собственных колебаний соотёотствующий ' собственные йормы колебаний и построить АЧХ при вынужденных колебаниях.

Изменение таких важных «акторов, как масса и жесткость Фрезбарабана,могут привести к изменении спектра собственных частот - к расширении резонансной зоны, что на всегда желательно, ные параметры экспериментального вала Фрезбарабана приводятк мена нив собственных частот в приемлемых пределах.- 1,5-3%. Причем, масса экспериментального фрезбарабана уменьшилась в 1,39 раз по сравнению с серийным.

Помимо снижения металлоемкости при переходе от серийного к экспериментальному фрезбарабану происходит снижение энергоемкости затрачиваемой на фрезерование. Результаты энергооценки по данным УзМЗИ показывает, что затраты мощности у экспериментального «разсарабана не 1?% ниже, чем у серийного.

Экономический эффект от использования экспериментального &рэ .¿барабана на одно ОПУ-2,2 составит 10,3 ас 15 = 150,45 сум .

*у

б

5 4

3 '

г 1

V«

3 2 1

1

1

1 1

1 ;

р1 р2 рЗ р4 р5 рб а)

Г

-"тЬ

1 | •........1 » .

р1 рг рЗ р4 р5 рб 'б)

р1 р2 рЗ р4 р5 рб в)

Рис.4 Амплитудно-частотная характеристика < а) - АЧХ зависимости Уу=Л^у(ш);

б) - АЧХ зависимости

в) - АЧХ зависимости 'вх"11м-

СБШНЕ итоги и выводы.

На основании результатов выполненных исследований ¡-¡окно сделать следусаио выводы.-

'"l. Анализ научно-технических источников по иссладоилни» из-гмбно-крутильных колебания роторов почвообрабатывающик п^пин выявил недостаточное проведение аналитических и экспериментальных исследование процессов колебаний таких роторор. Отсутствует обобщенные методики расчетов колобатольных систем на ЭВМ, которые могли бы позволить выполнить такой расчет для различных вариантов исследуемого рабочего органа шч вооб рабаты г.аууд о и машины.

2. Принятая расчетная схема из N сосредоточенных касс в' виде а ¡стоны прямолинейных одномерных двуузловых коночных элементов позволила построить математическую модель изгибно-крутильных колебаний йрвзбарабана универсального почвообрабатывающего орудия ОПУ-2,2 с применением ККЗ. Математическая модель представляет собой систему из И линейных дисгеренциальнш уравнений (порядок системы fi к.оает изменяться в зависимости от количества масс в расчетной сн&мэЭ. С помощь» разработанной программы осуществляется воз,?, иогность проведения мнеговариантного расчета характеристик колебаний роторов различных почвообрабатывающих мацин,

3. Результаты численной реализации модэли не. ЗБМ IBM PC позволили получить значения собственных частот и соответствующие им значения собственных форм серийного и экспериментального образцов $резбара<Занов, а также линейные и угловые перемещения при вынужденных колебаниях. Установлены резонансные зоны серийного и экспериментального образцов «резбарабаноз и выявлено отсутствие вли-ния^ резонансных явлений на характеристики изгибно-крутильных колебаний йрезбарабака в связи с несовпадением спектра собственны.*; частот с частотами гармонических составлявши возмущаыщих сил.

4. Проведенными эхеперимонтальнуми исследованиями полученИ числошше значения и закономерности изменения внешних нагрузок, крутят« и изгибавдих моментов {напряжений изгиба), действующих Hi Срозбарабан и опоры. Выявлены превалирующие воздействия на амплитудный значения крутящих моментов Мкр 6-и гармоники и амплитуд^-¿начення изгибавших моментов Ми 1-й гармоники.

5. Увеличение скорости движения трактора с Vl-1,44 м/с до У<!-»-2Д> ы/с приводит к увеличение крутящих моментов Мкр в 1,2 раза н цзгиа^юаиз* соментив Ми я 1,6 раза, а также увеличение гребнис-тйсти и затрат мощности, иауцей на резание и отбрасывание почвы.

6. Результаты расчеюе показали возможность использования

жсг -згаяттального образца втсто серийного. Причем, замена • со-рип.чого вала йрозбзрабана на гкспэринэнтальнып приводит к сни-

:!этаплоэ«кости оэла г? 1,33 раса Счто соответствуот сниго-ниэ .ч^таллоомкостм пзлоз на одно орудие ОПУ-2,2 на 10,3 кгХ

'Использсеаииа гкспэримэнталенсго оршбзрабага по* данный УзПЗИ позволит дополнительно снизить (¡а 15% энергозатраты при орезэроиании.

Таким образом, п диссертации н-:с-1 нсслсдсгонии изложены научно-озоснованныэ технические разработки по обоснования конструктивных Скассовых> порамзтров вала срэзбарабана универсального гточвообраСатизавцвго орудия ОПУ-2,2, обеспечивавшие ропонио важных прикладных задач в области пзшикостроения и, в частности, сэльхозмапиностроения.

Оснсзноэ содержание диссертации опубликовано в слэдувщих работа::;

1. Туранов Х.Т.,!Си;: Э.,Яим A.A., Дулабззо А.Т. Расчет на 'прочность носуцэй рамы орудия яочгсобрабатывавщего универсального' ОПУ-2,2// Библ. указ. ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1S89. Ш. с.12Э

2. Туранов Х'.Т.,Ким В.,Яим A.A., Дулабаоа А.Т. Натод коночных элементов в исследовании колебаний зразбзрабана универсального почвообрабатнвавцего орудия ОПУ-2,2// В тез. докл. Всз-сокзн.каучно-токническоя коно."омлэдвльчвс:сая механика и программирование урогая", Волгоград, 1990, с,107.

3. Ахмотоо. А., Ким В.,Лим A.A., Дулзбаов А.Т. Аналитические исследования изгибно-крутильныл гголобзкип пала" ерезбэра-бзна универсального почвообрабатыоаощего орудия ОПУ-2,2// Библ. указ. ВИНИТИ "Допонировзннне научикэ работы", 1991, N12

4. Туранов Х,Т,,Ким В„ Ахметов A.A. Результаты расчета • по определения динамических характеристик вала фрвзбарэбзна универсального почвообрабатывающего орудия ОПУ-2,2// Справочно-ин-Сормационный оонд ГФНТИ ГКНТ РУз.,!-!2042-Уз9^ от 20.03.94г.

5. Туранов Х.Т., Кип В., Ахметов A.A. Результаты экспериментальных исследований вала врезбарабена унверсального почвообрабатывающего орудия" ОПУ-2,2// ■ Справочно-мнвормвиисннмп о ид ГФНТИ ГКНТ РУз. ,N2043-Уз94 от 28.03.94г.

Тупрокда квлов берувчи универсал курсл ОШГ-2,2 фразбарабаншашг динамшсаси

КИМ ВАЛЕНТИН Изетшг тафсклк

Ушбу кшда тупрокаи акиз олдадзн тайерлащда ф\1лаидла-диган.юячи-сргани роторли булгап, техник анзоилар таглил зушниба, турли механизм ва ыашиналардата чаВцалаКтебраниш) валлариншг уауи:,я дшшпеосп ургаш-й чикилган.

Тупровда ¡¡шов берувчи универсал курол ОПУ-2,2 Фрезба- ■ раоани тейрата ашлктуда частоталариншг характериетикала-ри ва сетов таариба усуллари курсатилган. Наоарий ва таври-ба тададацотларишшг ватихалари акс эттнрплган.

Фразбарабаащиг слнов нусхасц ■ куяяаб чщарилаоттани урнкга куллавилгавда, метал еарфи 1,35-мартага хамадди(1 ш>~ ¡шшада 10,3 кг метал те&алада ва энергия сар£к 15%-га каыа-ЯДИ).

The dynsnic of rotora universal tilling nacliino OPII-2,2

Kim Valentin

A B S 5 H A 0 f 5

TIjd '.7orIi provides review of technical means for preplan-tlng preparation of soli tilth rotor toola, review of researches in general dlnamlca of vibration processes for different mechanises end rachlnan ra call is ravlen of articles on 3tudy of agricultural nachlnea rollers vibrations. Provided methodology to , dafine irrplltudo end Ircqusnoj' pv ;otcrc3 of vibrations for universal tilling naehino OFU-2,2 ¿27Glcp3d on fcasla of finite elements cathod and nethodolo^ to carry Gut eiparlmental ressarches. Given are resultoa of theoretical end experimental researches.

Brployrsnt ojperlTontsX rsccbl of the tiller instead of serial one rcfiucoa rcstall consumption 1,35 tlirsa aa le33 (which lnsp-lle3 decreasing of natall consmiptlcn per one machine by 10,3 !rg)

V

reduction of poorer consumption by 15".

Подписано д печать 1994 г.. формат 60x84 </»> оперативная печать, бумага Ле 1

усл. в. Д. X уч. изд. л., тираж 60 , заказ № /53"/ Отпечатаю в типографии ТашГТУ. Ташкент, Вузгсродак, ул. Талабалар, Б4.