Обоснование и оптимизация параметров лесного культиватора с пневмогидравлическим предохранителем и вибрационными рабочими органами

• Автор: Лиференко, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.21.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 219 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Характеристика объектов работы лесных дисковых культиваторов.

1.2 Анализ конструкгорскоисследовательских работ по лесным культиваторам

1.3 Анализ конструкторскоисследовательских работ по сельскохозяйственным почвообрабатывающим орудиям.

Выводы. Цель и задачи исследования

2 МЕТОДИКА ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Объекты исследования и предъявляемые к ним лесотехнические требования

2.2 Общая методика теоретического исследования

2.3 Методика математического моделирования.

2.3.1 Моделирование почвы 1.

2.3.2 Моделирование взаимодействия дисковой батареи с почвой
2.3.3 Моделирование механической подсистемы культиватора
2.3.4 Моделирование гидравлической подсистемы культиватора.
2.3.5 Моделирование предохранителей серийного и опытного культиваторов
2.3.6 Программная реализация модели.
2.4 Порядок и особенности проведения компьютерного эксперимента.
2.5 Основные входные и выходные параметры при моделировании.
Выводы.
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Влияние параметров вибрации и углов установки на заглубление
дисковой батареи
3.1.1 Стратегия компьютерного исследования
3.1.2 Влияние углов установки дисковой батареи на возникающие со стороны почвы силы и профиль борозды.
3.1.3 Влияние частоты вибрации на заглубление дисковой батареи
3.1.4 Влияние амплитуды вибрации на заглубление дисковой батареи
3.1.5 Влияние углов установки на динамическое и вибрационное заглубление дисковой батареи
3.2 Влияние рабочих параметров вибрационного механизма на эффективность заглубления дисковой батареи.
3.2.1 Влияние дросселирования рабочей жидкости в элементах гидросистемы на амплитуду колебаний давления.
3.2.2 Влияние частоты пульсаций давления рабочей жидкости
3.2.3 Влияние жесткости упорной пружины предохранителя.
3.2.4 Влияние рабочего объема плунжерного насоса гидропульсатора.
3.2.5 Влияние скорости движения агрегата.
3.2.6 Влияние давления рабочей жидкости в гидросистеме.
3.2.7 Влияние пропускной способности гидросистемы
3.3 Результаты анализа силовых характеристик предохранителей исследуемых культиваторов.
3.4 Результаты компьютерной оптимизации основных параметров вибрационного и предохранительного механизмов
3.4.1 Методика решения задачи оптимизации.
3.4.2 Результаты оптимизации параметров вибрационного и предохранительного механизмов.
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.
4.1 Программа и методика экспериментального исследования
4.1.1 Объекты и программа экспериментов.
4.1.2 Оборудование и измерительная аппаратура, применяемые в экспериментальном исследовании.
4.1.3 Общая методика проведения и обработки результатов опытов
4.1.4 Методика лабораторных экспериментов.
4.1.5 Методика экспериментов в полевых условиях.
4.1.6 Характеристика лесных объектов.
4.2 Анализ результатов экспериментов для случая движения исследуемых культиваторов на участках до встречи с препятствием.
4.3 Анализ результатов экспериментов для случая движения исследуемых
культиваторов по препятствию
4.3.1 Анализ результатов экспериментов для момента встречи дисковой
батареи с препятствием.
4.3.2 Анализ результатов экспериментов для случая выглубления дисковой батареи и движения ее вверх по препятствию
4.3.3 Анализ результатов экспериментов для случая возвращения дисковой
батареи в исходное положение
5 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОВЕРКИ И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА ЛЕСНОГО КУЛЬТИВАТОРА
5.1 Описание конструкции опытного образца культиватора
5.2 Методика проведения опытнопроизводственной проверки
5.3 Анализ результатов опытнопроизводственной проверки.
5.4 Оценка экономической эффективности исследуемого культиватора
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Предлагаемый способ ре1улирования глубины обработки весьма неудобен для лесных объектов, на которых, как правило, плотность, задернелость и насыщенность растительными включениями изменяются в широких пределах даже в пределах небольшого участка вырубки. ИМ, предложенную Климовым Г. Б. и Пожиловым Е. И. рис. Здесь благодаря применению в ПМ звена типа роликпаз достигается существенное снижение вредных усилий на рабочих органах при переезде их через препятствие. В то же время анализ работы подобных механизмов в других областях техники и машиностроения показывает, что звено типа роликпаз не в состоянии обеспечить стабильную и надежную работу ПМ. К тому же данный ПМ не обеспечивает безударное возвращение дисковых батарей в исходное положение. Наибольший вклад в теорию и практику создания совершенных средств защиты лесных машин от перегрузок внесли ученые ВГЛТА. В период с конца х годов прошлого столетия по настоящее время, ими был выполнен большой объем исследований и накоплен значительный опыт создания эффективных конструкций ПМ. ПМ, многие из которых были внедрены в производство. Одним из первых ученых ВГЛТА, занимавшихся проблемой защиты от перегрузок рабочих органов лесных почвообрабатывающих орудий был профессор Нартов П. Существенно расширили и углубили исследования по рассматриваемой проблеме профессор Посметьев В. И. и его ученики. Проблемой защиты от перефузок лесных машин с активными рабочими органами успешно занималась также большая фуппа сотрудников ВГЛТА под научным руководством профессора Карамышева В. Обоснование конструкции и параметров оригинальной конструкции пневматического ПМ для лесных дисковых культиваторов было выполнено под руководством профессора ВГЛТА Свиридова Л. Т. 1, 2. В его конструкции применен промежуточный двухзвенный механизм и несколько других удачных технических решений рис. Так, вместо традиционного тяжелого и ненадежного пневмоцилиндра использована более простая по конструкции, герметичная, безопасная эксплуатация и дешевая в изготовлении пневмокамера, составленная из сообщающихся между собой секций. Выполненная из обычной мягкой резины такая пневмокамера способна выдерживать максимальные давления до 0,6 . МПа рабочее до 0,4 МПа за счет диафрагм, разделяющих секции на относительно небольшие объемы и хорошо противостоящих растягивающим радиальным усилиям. Для присоединения гибких трубопроводов к пневмоаккумулятору в рамном брусе имеются два резьбовых отверстия. Торможение дисковых батарей при их возврате в исходное положение осуществляется благодаря обратному клапану и регулируемому дросселю. В рабочем положении между звеньями замкового устройства предусмотрен тупой угол 0, что позволяет противодействовать значительному по величине усилию, возникающему на рабочих органах от реактивных сил сопротивления почвы и, тем самым уменьшить рабочее давление в пневмосистеме и габариты ПМ. Полевые испытания ПМ показали, что он обеспечивает надежное и безаварийное преодоление рабочим органом препятствия высотой до см. Однако испытания выявили и недостатки в работе предохранителя относительно невысокий срок службы пневмокамеры 2 . Одним из первых полноценных пружинных ПМ для лесных почвообрабатывающих орудий был разработан пружинный ПМ с кулисным механизмом, испытанный на лесном дисковом культиваторе рис. Согласно принятой классификации, он относится к индивидуальным, автономным ПМ с упругими элементами в виде пружин растяжения. Снижение нагрузок на орудие здесь достигается как за счет одновременного перемещения обоих концов пружин при срабатывании ПМ и снижения, таким образом, величины их деформации, так и вследствие уменьшения расстояния между осью этой пружины и осью крепления поворотной плиты. В качестве кулисного механизма здесь использовано звено типа роликпаз, причем рабочая поверхность паза выполнена криволинейной, что позволило более рационально использовать энергию упругих элементов. Такой ПМ является наиболее простым по конструкции среди равных ему по эффективности, он дешев в изготовлении и достаточно надежен в эксплуатации , 6. Аналогичный ПМ установлен на дисковой бороне БДК2,,0, разработанной в ВГЛТА и предназначенной для обработки почвы на лесных вырубках с пнями, спиленными вровень с поверхностью почвы .