Влияние автоколебаний и релаксационных колебаний на эффективность применения упругих стоек при культивации почвы

• Автор: Донченко, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург, Павловск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Общая характеристика объекта исследования.

1.2 Классификация и схемно конструкторский анализ упругих

стоек культиваторов

1.3 Существующие методы исследования режимов работы рабочих органов культиваторов и принципы совершенствования

их конструкций

1.4 Природою климатические условия и особенности эксплуатации рабочих органов и почвообрабатывающих машин в нечерноземной зоне России.

1.5 Тяговые характеристики трактора МТЗ .

1.6 Выводы.

1.7 Фрикционные колебания

1.8 Цели исследований
1.9 Выбор программного обеспечения.
2. ДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМЕ
ТРАКТОР КУЛЬТИВАТОР С УПРУГИМИ СТОЙКАМИ ПРИ НЕЛИНЕЙНОМ СОПРОТИВЛЕНИИ ПОЧВЫ.
2.1 Механическое сопротивление почвы.
2.2 Информационная модель
2.3 Уравнения движения системы.
2.4 Гармоническая аппроксимация движения.
Получение системы уравнений гармонического баланса
2.5 Неустойчивость движения на скорости режима с
жесткими стойками.
2.6 Решение системы уравнений гармонического баланса.
2.7 Анализ приближенного решения.
2.8 Автоколебания при симметричной упругой стойке
2.9 Алгоритм расчета системы уравнений методом гармонического баланса.
2. Выводы
3. РЕЛАКСАЦИОННЫЕ КОЛЕБАНИЯ В СИСТЕМЕ
ТРАКТОР КУЛЬТИВАТОР С УПРУГИМИ СТОЙКАМИ
3.1 Природа релаксационных колебаний.
3.2 Релаксационная математическая модель.
3.3 Описание алгоритма расчета релаксаций
3.4 Сравнение релаксационных колебаний для различных типов
стоек и различных значений параметра рл.
3.5 Алгоритм определения выигрыша в скорости при
использовании жестких и упругих стоек.
3.6 Выводы.
3.7 Влияние автоколебаний, релаксационных и случайных колебаний на снижение тягового сопротивления трактора при культивации рабочими органами на упругих стойках.
4. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Задачи и программа экспериментальных исследований.
4.2 Методика проверки основной гипотезы.
4.3 Методика проведения лабораторно полевых опытов
4.4 Измерительная аппаратура
4.5 Результаты корреляционного и спектрального анализа процессов функционирования рабочих органов культиватора
4.6 Выбор технологической скорости.
5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
РО рабочий орган
РОК рабочий орган культиватора
УС упругая стойка
ЖС жесткая стойка
СУГБ система уравнений гармонического баланса х, линейные перемещения трактора, м
х линейные перемещения наральника, м
кУи сила сопротивления среды, Н
а0,а1,а2,а3, коэффициенты кубической зависимости, определяющей силу сопротивления среды на один наральник
1 Р0 ЬУ тяговое усилие трактора, Н
Р0, Ь параметры трактора
V скорость движения трактора, мс
V,, скорость движения наральника, мс
м масса трактора, кг
А0 общая масса трак гора, стоек и рамы, кг
т масса рабочего органа, кг
п число упругих стоек культиватора, шт
р радиус расположения носка наральника, м
рл расстояние от центра тяжести стойки до оси ее поворота, м
ры радиус инерции наральника, м
момент инерции стойки, кг.м
С угловая жесткость УС, Н.мрад
к коэффициент расположения центра масс упругой стойки
о0 собственная частота колебаний УС, радс
Т период автоколебаний, с
0 средняя скорость трактора за период, мс
Л амплитуда колебаний скорости трактора, м
У амплитуда скорости РО, мс
в амплитуда угловых колебаний наральника, рад
р угол поворота стойки, рад
А среднее угловое отклонение наральника, рад
А критический угол поворота УС, рад.
с
ВВЕДЕНИЕ


Одно из центральных мест в проблеме снижения энергоемкости почвообработки занимает совершенствование конструкций рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий, направленное на снижение их тягового сопротивления. Перспективным считается применение в конструкциях культиваторов для сплошной обработки почвы упругих стоек для крепления рыхлительных рабочих органов. Ранее проведнными исследованиями установлено, что применение упругих стоек для культивации, а также крепление рабочих органов на упругом подвесе приводит к уменьшению тягового сопротивления по сравнению с рабочими органами на жестких стойках. В то же время испытания культиватора КОР1,4 показали, что возможность снижения тягового сопротивления реализована не в полной мере. Отсутствие эффективных методов расчета параметров упругих стоек с учетом условий их эксплуатации дает предпосылки для более глубокого исследования и изучения процессов происходящих во время работы упругой стойки. Целью исследований является определение влияния автоколебаний и релаксационных колебаний на динамику агрегата тракторкультиватор с упругими стойками. Сергеев Рабочий процесс и параметры энергосберегающих рабочих органов культиваторов для сплошной обработки почв, засоренных камнями. Муравьев А. Е. Повышение эффективности работы культиватора окучника путем оптимизации его параметров. Стрикуиов Повышение эффективности работы культиватора окучника путем оптимизации параметров упругой подвески комплекта рабочих органов. Объектом исследования является система почва рабочий орган культиватора упругая стойка. При взаимодействии рабочего органа РО с почвой происходит рыхление и уничтожение сорняков при предпосевной обработке почвы и уходе за парами. Для обеспечения связи РО с рамой культиватора применяются стойки различных конструкций, в том числе и упругие. Непостоянство входного воздействия на РО при установке его на упругую стойку вызывает колебания, которые существенно влияют на характер взаимодействия почвы и РО. В зависимости от величины и параметров колебаний происходит уменьшение тягового сопротивления РО и улучшение качества рыхления. При несоответствии параметров стоек условиям обработки наблюдается неустойчивость глубины хода РО, что ухудшает качество обработки почвы, а также не реализуются все возможности для снижения энергоемкости обработки почвы. Большое разнообразие технологических операций, которые выполняют РО на упругих стойках, разнообразие условий выполнения этих операций обуславливают широкий диапазон условий функционирования РО. Изменчивость внешних факторов, а также параметры рабочих органов определяют технологические и энергетические показатели. Причем, на первый план выдвигается обеспечение снижения энергоемкости обработки почвы снижение расходуемой мощности и расхода топлива при сохранении качества обработки в пределах агротехнических требований. РО, конструкция и параметры РО. РО культиваторов, при которых обеспечивалось бы снижение энергоемкости обработки почвы. Анализ технологий возделывания сельскохозяйственных культур в Нечерноземной зоне РСФСР 2 позволяет выделить несколько групп работ по поверхностному рыхлению почвы, которые требуют для своего выполнения культиваторов, оборудованных различными типами упругих стоек РО. Различие в глубине обработки и зависимость от параметров почв по видам определяют различное входное воздействие на рабочий орган культиватора РОК. Соответственно этим группам требуются различные типы упругих стоек, отличающихся по конструктивным параметрам, определяющим эффективное их использование. Различают легкие, средние и тяжелые упругие стойки. В связи с тем, что особенностью конструкций упругих стоек является наличие в них упругой части, которая определяет динамические и кинематические параметры стойки, различия типов конструктивного исполнения касаются, в основном, упругой части, характерными признаками которой являются е форма и размеры поперечного сечения. По форме различают Б образные стойки рис. С образные рис. Стойки 8 образной формы могут быть цельными и разборными. Стойки с плоскими пружинами получили широкое применение
Рис. Рис. КМ гипа УеиМ.