Совершенствование методов расчета пружинных рабочих органов технологических машин : на примере культиваторов

• Автор: Игнатенко, Виталий Иванович
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 183 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Применение пружинных рабочих органов в культиваторостроении

1.2. Математическое моделирование работы пружинных

рабочих органов

1.3. Динамические эффекты работы ПРО

1.4. Исследования нагруженное™ пружинных рабочих органов

1.5. Математические модели НДС ПРО

1.6. Выводы. Постановка цели и задач исследования

2. РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
НА ГРУЖЕН! ЮСТИ ПРУЖИННЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ
2.1. Постановка задачи
2.2. Математическая модель напряжёно-деформированного состояния пружинных рабочих органов культиватора
2.3. Колебания пружинного рабочего органа
2.4. Моделирование колебаний носка пружинного рабочего органа
на макроуровне
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАГ'РУЖЕННОСТИ ПРУЖИННЫХ СТОЕК
3.1. Обоснование структуры информационных потоков
3.2. Измерительный комплекс для исследования НДС ПРО
3.3. Программа экспериментальных исследований НДС ПРО
3.4. Методика проведения экспериментов
3.5. Обработка результатов эксперимента
3.6. Результаты экспериментального исследования
4. ОПТИМИЗАЦИЯ НАГРУЖЕННОСТИ ПРУЖИННЫХ СТОЕК
4.1. Принципы оптимизации НДС пружинных стоек

4.2. Способ решения многокритериальной задачи
4.3. Математические модели оптимизации пружинных рабочих органов
4.4. Экспериментальная оценка эффективности оптимизации НДС
11 ружинных стоек
4.5. Выводы
5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРУЖИННЫХ СТОЕК
5.1. Компьютерные расчёты нагруженности ПРО по
методу МКЭ
5.2. Методика расчёта деформаций стойки ПРО по её конфигурации на базе интеграла Мора
5.3. Методика оптимизации пружинного рабочего органа
5.4. Программный комплекс расчётов пружинных стоек
5.5. Развитие алгоритма конструирования пружинных стоек
5.6. Оценка показателей пружинных рабочих органов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
П. 1 Публикации автора по теме диссертации
П.2. Результаты обработки экспериментальных данных
1Т.З. Методики расчета пружинных рабочих органов
П.4. Расчёт экономической эффективности оптимизации
пружинных рабочих органов
П.5. Рекомендации к внедрению результатов исследования

ВВЕДЕНИЕ
Пружиные рабочие органы (ПРО) в настоящее время находят широкое применение в различных технологических машинах (грабли, подборщики, очёсыватели, разуплотнители, культиваторы, сеялки и т.п.). Отличительной особенностью ПРО является наличие криволинейной пружинной стойки, на которой закрепляются рабочие элементы.
Наилучшим образом ПРО зарекомендовали себя в культиваторах - машинах, осуществляющих операции подготовки почвы под посев и уход за междурядиями. Основными рабочими органами культиваторов являются лапы различной формы и геометрии. Они крепятся к раме консольно с помощью криволинейной стойки, упругие свойства которой оказывают влияние на качество и энергетику почвообработки.
. Многолетний опыт и исследования показали преимущества ПРО: их упругие смещения под нагрузкой способствуют обходу препятствий (предохранительный эффект), а интенсивные вибрации препятствуют залипанию почвой и снижают тяговое сопротивление. Упругие стойки стали массово применяемым элементом современных культиваторов и почвообрабатывающих комплексов.
Однако, работая с большими упругими деформациями переменного характера вблизи порога прочности, упругие стойки имеют проблемы с прочностью, равномерностью хода по глубине и сохранению геометрии резания полольных лап. Последнее в условиях полей России не позволяет эффективно применять полольные лапы для борьбы с сорняками.
Несмотря на давность этих проблем, напряжённо-деформированное состояние (НДС) ПРО остается слабо изученным. Проведенные многочисленные исследования затрагивают лишь отдельные стороны процесса, в построенных моделях делаются излишние допущения, обедняющие результат. Так, математическое описание проводится на упрощённых моделях макроуровня с сосредоточенными параметрами и не отражает распределённость парамет-

гости приспособлена к описанию НДС упругих тел любой формы. Математическая модель НДС упругого тела строится рассмотрением условий равновесия его элемента в виде параллелепипеда под действием приложенных к нему сил (рис. 1.13).
Рис. 1.13. Компоненты напряжений на гранях элементарного параллелепипеда
На гранях параллелепипеда действуют нормальные Сту (сгп , 022, а33 СУ32), и касательные Сту (012, 021, стгз , а32, а3] , 013) напряжения. Условия равновесия выражаются уравнениями в проекциях на оси хь х2, х3 вида:
где р — плотность материала твердого тела;
Ц| — перемещение элемента вдоль оси х;;
сгу — напряжение, действующее в направлении оси х,- в грани элемента, перпендикулярной оси Ху;
— проекция вектора массовых сил pg на ось х;, g— вектор ускорения свободного падения.
Согласно теории упругости напряжения Сту связаны с деформациями еу, а последние — с перемещениями и;.
Зависимость между напряжениями и деформацией 8у для анизотропного тела устанавливает закон Гука:
(1.34)