Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Жуков А.В. Колебания лесотранспортных машин

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

27.10.2023

Размер:

20.06 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1920 / 2420 21 22 23 24 > Следующая >>>

чивающего раму (MKV). Однако такая зависимость справедлива

при увеличении жесткости до		определенного	предела	(в	данном
случае до fp = 5 0	кгс-м/рад),	выше которого	величина		момента
уже не снижается	(см. рис. 90).
Сравнение теоретических		и экспериментальных		данных по

казало, что изложенная методика является достаточно точной и может быть применена также для других типов транспортных систем.

Энергозатраты на колебания транспортных систем

При движении транспортных систем по дорогам с неровной поверхностью колебания, возникающие в продольной и попереч ной плоскостях, оказывают существенное влияние не только на плавность хода машины, но и на другие ее технико-эксплуата


ционные показатели,			в частности на	энергозатраты двигателя
автомобиля при		колебании системы.		Этот показатель следует
отнести к	числу	важнейших, так как		при переезде	неровностей
двигатель	развивает		дополнительную	мощность,	расходуемую

на колебания. Причем эта мощность в зависимости от степени ровности дороги и скорости движения может изменяться в зна чительных пределах. Так, по данным Ю. Б. Беленького и др. [61], при движении двухосного автомобиля на частоте воздей

ствия

от 3 до

5 Гц

(высота неровностей дороги 2,5 см) удельная

мощность

на

колебания достигает

0,3-—0,55 л. с. на одну

тонну

полного веса

автомобиля. При увеличении высоты неровностей,

а также

частоты

воздействия

от

дороги

энергозатраты

резко

возрастают. Затраты энергии на колебания

оценивались вели

чиной

энергии или

мощности,

отнесенной

одной тонне

веса

автомобиля,

т.

е.

1 0

2 »

1 + 0

h—

t\ tt

где

—

удельная

энергия;

— удельная

мощность;

массы,

приходящаяся

на

у'-ю

{Зу

— .доля

подрессоренной

•[j

ось;

— коэффициент, учитывающий

влияние /-й оси

на

уг

Fji

ловые

колебания;

— упругая характеристика у'-й оси;

• F j 2

—

характеристика

демпфирования

шины у'-й оси;

7. Зак. 2164

t2—1\ — интервал времени, для которого оцениваются за траты мощности.

Методика, разработанная авторами [61], базируется на применении АВМ.

Для более простых одномассовых линейных систем затраты мощности на колебания можно оценить следующим методом.

Рассмотрим одномассовую линейную систему, показанную на рис. 19. Поперечно-угловые вынужденные колебания этой си

стемы, определяемые характером изменения угла

<р, оценивают

ся

следующим

дифференциальным

уравнением

движения:

<р + 2 &Ф <р+р2 » =

ч і sin ш і >

где Р*=у-Щ>с^-ОпНа)Ц;

<7„ =

0,5ан cph2/I; 2 /гф

= 0,5

kpb2/I.

Работа возмущающей

функции

£ = V 2 K ( 0 , 5

Zi)a u>»cos2

(ШІ — рс )

dt=k9b\liaw2x/8,

где bK — амплитуда поперечно-угловых

колебаний;

— время;

Э„ — начальная

фаза

возмущающей

силы.

Средняя мощность, необходимая для преодоления силы со

противления

колебаниям,

определяется из выражения

/У=/г р бУі 2 ш 2 /8 .

(ПО)

По приведенным формулам сделаны расчеты

при следую

щих

значениях

параметров

машины:

с р

280

кгс/см;

/ г р = 5

кгс-с/см; h — b=

150

см;

/ = 1 0 3

кгс-см-с2 ;

G,=5000

кгс;

Нп

= 150,

/=250 см. При решении уравнения

колебаний

в качестве

возмущающей

принималась

периодическая

функция

вида

F(t)=H

sin

<«/. •

Анализ решений по приведенной методике показывает, что

при

скорости

движения 10 км/ч и частоте

воздействия 17,4

1/с,

при неровности высотой 10 см и длиной

1 м затраты

мощности

составляют

1,5

л. с.

Исследования показали, что затраты мощности на попереч

но-угловые

колебания интенсивно

возрастают

с увеличением

с к о р о с т и

д в и ж е н и я

системы, так

как

в выражение

(НО)

входит

со в квадрате. Частота

воздействия

определяется

скоро

стью

движения

и длиной

неровности. С

увеличением

в ы с о т ы

н е р о в н о с т и

Н мощность /V также

увеличивается. Высотой

Н определяется

величина

от

которой

зависит

амплитуда

Ь&,

входящая в выражение мощности. При увеличении высоты не ровности с 10 до 40 см мощность, затрачиваемая на колебания, увеличивается в 5 раз.

Таким образом, как продольно-, так и поперечно-угловые колебания транспортных машин значительно влияют не только

на плавность хода, устойчивость и т. п., но и требуют дополни тельного подвода мощности на колебания, что сказывается на общем тяговом балансе машины.

Оценку качества подвески следует проводить так, чтобы затраты мощности двигателя транспортной системы на преодо ление неровностей пути были минимальными.

Определение импульсов ударных сил при падении деревьев. Колебания транспортных средств при ударе

В настоящее время ведется большая работа по созданию лесозаготовительных машин, которые исключают погрузочные операции, т. е. в процессе повала дерево падает не на землю, а


сразу		на транспортную				систему.
При конструировании таких ма-											т
шин	необходимо				учитывать			ха
рактер		перемещения					дерева,
ударные нагрузки и т. д.
	На рис. 91 приведена схема
падения дерева				на	опоры		А и Б.
Задача сводится к рассмотре
нию	неупругого			удара		твердого
тела	(дерева)			о	неподвижную
опору, т. е. влияние сопротивле
ния кроны и упругой деформации
дерева		[1, 41]		не	учитывается.
	В первый период падения де-								^	'	*4" " ^
рево	длиной		L	поворачивается					Рис. 91.	Схема падения дерева
вокруг		точки	О,	т. е. около тор-						н а д в е	0 П 0 Р Ы -
цевого		среза	до		встречи		с	точ

кой А, т. е. с приемной балкой машины. Затем вращение дерева происходит вокруг точки А до встречи со второй опорой Б.

Для определения импульса ударной силы [1] необходимо пользоваться теоремами изменения количества движения и мо

мента количества		движения.
Рассматривая		п е р в ы й э т а п		п а д е н и я ,	можно	напи
сать:
		М (v2 —Vl)	=	—S;
где V] и v2		I (ш2 — со-) = — aS,
где V] и v2	— линейные скорости центра тяжести				дерева	до и
	после удара;
5	— импульс ударной		силы;

/— момент инерции дерева относительно оси пово рота;

со1 и со2 — угловые скорости дерева до и после удара;

а— расстояние от опоры А до комлевого среза де рева.

Записанные уравнения отражают изменение количества дви жения и момента количества движения падающего дерева. Их можно записать в виде

М [ш2

(h, — а) — co-/ic] = — S;

/с( ° >2 — m i ) - / ( f t c - a ) = S ,

( Ш )

где

/,.

— центральный

момент инерции;

/г, — высота расположения центра тяжести дерева.

После сложения и преобразования

получим

со =

h+Mh,(hc-a)

/ С + М (А с — а ) 2

Величина угловой скорости падающего дерева перед ударом

определяется

по формуле

о ) _ ] / 2 m c g ( l - c o s a )

Импульс

ударной

силы,

определенный

из системы

(111)

S=-r4-rM^

Л - и

( 1 1 2 )

Ic-\-M

(h. — а)2

Предположим, что при дальнейшем вращении дерева вокруг

опоры

А его осевое перемещение отсутствует. Угловая

скорость

ю з

дерева

перед

ударом

по опоре

определяется из

условия

изменения

кинетической

энергии

во

в т о р о й

п е р и о д

по

в а л а :

Уо, 21

2G(hc

— a) cosa

1 а

где

G — вес дерева;

/ а

— момент

инерции дерева'

относительно оси,

проходя

щей через опору А.

Линейная скорость центра тяжести дерева перед ударом по

опоре Б подсчитывается по формуле У 3 = » 5

( Л с —

а).

Для рассматриваемого этапа падения дерева можем напи

сать:

MV9=

— SA — SB;

SAx=SB(l

— x),

(113)

где х=Іг

j[M(h^

—а)]

— местоположение центра

удара.

Из уравнений	(113)		получаем:
SA	=	Mv3	{1-х)II;		SB	= Mv3xll.			(114)
Формулы (114) справедливы для случая, когда центр удара
будет находиться между			опорами		А и Б. При этом 5 А > 0				И де
рево от опоры А не отрывается. Расположение							центра удара за
опорой Б предполагает более неблагоприятные							условия	(усилие
на опоре Б возрастает).
В соответствии с		формулой			(112)	можно	заключить,		что
величина п е р в о г о		у д а р а		дерева		зависит от его характери
стики (длины, веса	и т. д.), от			взаимного расположения				дерева

и приемного звена и конструктивных параметров лесозаготови тельной машины, таких как, например, высота первого приемного звена Н и другие.

Экспериментальные исследования повала дерева, проведен ные в ЛТА им. С. М. Кирова, показывают, что при конструиро вании машин можно пользоваться приведенными теоретическими

формулами.

При выборе соответствующих параметров повала

можно получить легковоспринимаемые ударные нагрузки.

На

пример,

при

расположении

машины

от

дерева

на расстоянии

1—3

и высоте

опоры 2—5

(для деревьев, у которых L = 2 5 м,

G =

98Q кгс, fв =-0,5, 9 =

0,67)

импульс ударной силы при первом

ударе

о балку изменяется от

51,6

до

209

кгс/с.

О п т и м а л ь н ы м

расстоянием

от

дерева

до опоры

сле

дует считать

1—2

м. Уже

при d = 5

и Н—2

м импульс ударной

силы

доходит

до 400 кгс-с, а

при d=7

и той

же высоте

при

емной

опоры

5 =

632 кгс-с.

Если х=1

(центр удара находится над опорой), импульсные

нагрузки

возрастают. Для деревьев с рассматриваемыми

пара

метрами

ц е н т р

у д а р а

будет находиться

примерно в

месте

нахождения кроны. Поэтому при инженерных расчетах машин с самопогрузкой деревьев повалом на машину и при ударе кро ной о землю можно считать, что приемная балка машины в ос новном испытывает нагрузки от первого удара, так как ударные усилия значительно поглощаются кроной. Динамические нагруз ки на опору в этом случае равны статическим с 6—8-кратным увеличением.

В ЛТА им. С. М. Кирова получены данные [1], дающие пред ставление о соотношении ударных нагрузок при валке деревьев на машину и статических нагрузок на приемную балку (табл. 10).

Из теории удара известно, что

5 = }yNdt=Ncz,,

где	- у — продолжительность удара;
Nc	— S/zy — среднее значение ударной силы.
	Т а б л и ц а 10. Ударные нагрузки при повале деревьев

	Объем	Вес
П о р о д а	ствола,	дерева,
	Ms	кгс

Первый у д а р о балку

		Н а г р у з к а
		на	балку	Статическая
Макси	Время	после	у д а р а
				нагрузка, кгс
мальное	действия	вершиной

усилие, кгс	у д а р а , с	о з е м л ю , кгс

Сосна	1,38	1180	4000	0,03	4000	660
Ель	0,361	375	1520	0,02	1770	ІІ80

П р о д о л ж и т е л ь н о с т ь у д а р а ^у	определяется	экс
периментально и может быть принята равной	0,015—0,03 с.
При выводе формул (114) предполагалось, что центр		удара
расположен между опорами А и Б. Рассматривая более небла

гоприятный случай расположения центра удара за опорой, по

лучаем	формулу для определения			импульса ударной			силы 5Б:
		SB=ICMU3/IB,					(115)
где / Б — момент инерции			дерева	относительно		опоры Б.
Формула (115) соответствует				схеме транспортировки леса в
полностью		погруженном состоянии (см. рис. 13),					построенной
по методу,		исключающему	валку	на землю. Эта схема целесо
образна	с точки зрения		сохранения		подроста	и	уменьшения
сопротивления движению.
Транспортная система			с повалом		дерева на' две опоры скон

струирована и испытана в ЛТА им. С. М. Кирова. Подтверждена возможность и целесообразность применения таких машин при


работе	на лесосеке. Ее основные параметры следующие:								высота
приемной балки			тягача	2,08, прицепа 2,1 м,		расстояние			между
приемными балками 12, расстояние от спиливаемого								дерева до
первой опоры не более 5 м.
При валке			дерева высотой 27,8 м и весом			1300 кгс			с т а т и
ч е с к а я н а г р у з к а ,				приходящаяся на коник			прицепа,			была
равна	820 кгс.		При этом		максимальная ударная		нагрузка			на
коник	прицепа	равнялась			14 200 кгс.
Е. Я- Белозеров [42]					предложил эмпирическую			формулу,
которую можно			использовать для расчета максимальных						значе
ний силы удара			на прицеп:
			Р = 5 + 0 , 5 £ + 0 , 1 6 £ 2 ,
где		Р — максимальное ударное усилие, тс;
£ = 0 , 5 GBv2/g			— кинетическая энергия условного груза, кгс-м

(GB — статическая нагрузка поваленного дерева на коник при цепа, v — линейная скорость соударяющейся части дерева перед ударом, м/с; g — ускорение свободного падения, м/с2 ).

Установлено, что ударные усилия могут быть снижены на 30—40% путем введения в конструкцию прицепа упругих эле ментов подвески осей с соответствующими параметрами и амор тизирующих устройств в приемные балки.

Рис. 92. Схема падения дерева на упругие опоры.
Чтобы определить основные параметры указанных		упруго
амортизирующих устройств, рассмотрим падение	дерева	на у п-
р у г и е опоры. Если подвеска машины является	«крайне» жест

кой, расчет ударных нагрузок можно производить по изложен ной методике.

Упругой («подвеска малой жесткости») будем считать под веску, при которой будут соблюдаться условия 7\ > ту и Г 1 С 3 > Т Г

(Тс и Г 1 с	•— периоды вертикальных и продольно-угловых	коле
баний машины соответственно).
Схема	падения дерева на упругие опоры приведена	на

рис. 92, формулы для определения импульсов ударных сил при первом (I) и втором (II) соударении [1] — ниже.

					1С 1\ Мтха
	IcMmxh2$+Ich			M c o s 2 p + / i Мтх(с —			a)2-\-Ichmx
,		mxm2(b—a)			[M(b—с)	(с—а)—/с]
> л —				Ic(M+mx+m2)+mxm2(b—a)2+Mm2{b—с)2+Мтх(с—а)2
	I I
5 Б		т2 (Ь—а) [/ с			( М + т О +УИ/П! (с—а)2 ]
5 Б	= 7 c (M - f m i - r - w 2 ) T - / " i « 2 ( b — а ) 2 + М т 2 ( й — с ) 2 + М т ! (с — а) 2 0 ) 1
		7	С 4-М(с—а)		2	центр удара находится
	При Ь—а<-		М(с—а)		т. е когда	центр удара находится
			М(с—а)
за опорой Б, импульс ударной силы определяется из уравнения
		5 Б ==		IcMm2{b—а)
		5 Б ==		Іс(тх-\-т2)+Мт2(Ь—с)2		Ш1'
В	формулах	для определения импульсов ударной силы: тх и
/ с	— масса	и центральный			момент инерции		подрессоренной

2масса подрессоренной части прицепа;

иш і — угловая скорость дерева до удара об опору А и Б соотчасти машины; т


ветственно. Размеры а, Ь, с, h					и угол	р	даны		на	рис. 912.
					Чтобы судить о величине и
					характере		ударных			нагрузок,
					действующих			на подвеску ма
					шины или прицепа и на оси,
					необходимо			знать		характер
					движения	подрессоренных масс
					тх и т2. Для этого				составляют
					дифференциальные				уравнения
					малых колебаний подрессорен
					ных масс, решая которые опре-,
					деляют искомые величины. Для
					упрощения			решения		задачи
					обычно делают ряд допущений:
					не учитывают			неподрессорен-
Рис.	93.	Схема колебаний		машины	ные массы,		машину и прицеп
Рис.	93.	Схема колебаний		машины	считают не связанными, не учи
при	воздействии		ударной	нагрузки	считают не связанными, не учи
		падающего дерева.			тывают коэффициенты					сопро
					тивления	подвески и шин и т. д.
	На	рис. 93	приведена схема		колебаний		машины,			которые

вызываются импульсом 5 при ударе дерева. Для этой системы, имеющей две степени свободы, если cxdx = c2d2, уравнения коле баний имеют вид [ 1 ] :

x+kax = тх —S^-P(t),

• i + p * 4 = l ™ ± P { t ) t

( Ц 6 )

где

— вертикальное

перемещение

подрессоренной

части

машины при ударе;

P(t)

9 — угловое

перемещение;

— возмущающая

сила.

Считаем,

что при t

,> т Р ( / ) = 0 .

Общеизвестное

решение уравнений

(116)

будет:

/і sin З

{ Р = - 7

— -

J /* (з) sinp(Z — a) ds.

Усилия в подвеске F\

и F 2

могут быть определены с учетом

коэффициентов

жесткости

с\ и с2,

т- е. F\ = c\X\,

F2=c2X2.

Соотно

шение между х,

Х\

и х2

следующее: X\ — xA-d\

?; х2=х-—d2

'•?•

При подвеске малой жесткости выражения для сил, дейст

вующих

на элементы подвески,

имеют

вид:

„

cos3 .

, , ,

diftsinp .

F l =

C i S

(

т а г г s m k

t +

~І\7Р~^

S M P T )

;

cos 3

/г sin 8 .

= c2S

(

,— sinAer

}

— smpr),

ҐП[

где k и p — частоты собственных

вертикальных и

продольно-

угловых

колебаний

подрессоренной

массы

т { машины,

причем

k2 =

c/m,

p2=cd2/Ii

значения F\ и F2

Время, при котором

достигнут

максимума,

t\=

Т.

при п;

1, 2,

— + - ( 2 д , + 1 )

3 . . .

Отсюда

видно, что

при мягкой подвеске ближайшая максимальная нагрузка на нее

проявляется значительно			позднее самого удара:		приблизительно
через	четверть	периода	собственных	колебаний	машины.	При
ударе	дерева	о прицеп	й = 0 , т. е.	импульс ударной силы		на

правлен перпендикулярно к его приемному устройству.

Прицеп целесообразно сконструировать так, чтобы его ко ник располагался над осью колеса, если прицеп одноосный, или посредине между осями, если он двухосный. Тогда будут иметь

место только вертикальные	колебания		массы т 2 и выражение
для определения сил в подвеске		примет	вид
р__	cSs	^
	m2k

где с — суммарная жесткость подвески прицепа;

k — частота собственных колебаний подрессоренной части прицепа.

При рассмотрении вопросов, связанных с колебанием систем при повале деревьев, не. учитывались [1] жесткость ствола и упругость кроны, влияние которых на процесс удара, как пока зывают исследования, значительно.

А. А. Дебердеев [44] исследовал влияние упругости кроны, сопротивления воздушной среды и других факторов на соударе ние дерева. Данные вычислений этого автора, сделанные с уче том различных смягчающих факторов, приведены в табл. 11.

Т а б л и ц а 11.	Значение	ударных	нагрузок
при учете	смягчающих	факторов

И м п у л ь с Факторы у д а р н ы х СИЛ, КГС'с

Максимальные

уд а р н ы е СИЛЫ,

w m a x = 2 ^ с

При подвижности		опор,
но без учета упругости
кроны		опор и	131	36,8
При подвижности			102	28,0
упругой кроне
При	учете подвижности
опор,	упругости кроны и		82
сопротивления воздуха				19,4
Без	учета перечисленных		197	63,4
факторов

Согласно

исследованиям

А. А. Дебердеева,

полный

им

пульс ударной

силы

Sc—

Xj Х2

^4 S>

где >-i — коэффициент

влияния

подвижности

опор;

А 2

— коэффициент влияния

кроны;

колебаний ствола;

/•з — коэффициент

влияния

поперечных

А4

— коэффициент

влияния

сопротивления

воздушной

среды;

— импульс

ударной

силы

без учета

смягчающих

фак

торов.

a/L,

b/L,

Коэффициент

>ч в

зависимости

от

отношений

M/trii

и M/m<2 изменяется в

широких

пределах. При

изменении

отношений a/L

b/L от 0,1 до 0,8

и М/ш\

и М/т2

от 0,3 до 2,0

коэффициент

) ч

изменяется

от 0,336

до 0,9.

При тех же

усло

виях

X2=0,336—0,645,

Х3 =0,266—0,988.

Коэффициент сопро

тивления воздушной среды равен

0,88—0,95.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1920 / 2420 21 22 23 24 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ

#
19.10.20233.86 Mб3Житная, И. П. Эффективность применения станков с числовым программным управлением.pdf
#
22.10.202312.85 Mб9Жовинский, В. Н. Корреляционные устройства.pdf
#
29.10.2023793.21 Кб9Жоткевич Т. Как пользоваться гидросистемой тракторов.pdf
#
19.10.20237.47 Mб2Жубанов, Б. А. Введение в химию поликонденсационных процессов.pdf
#
22.10.202310.78 Mб7Жукевич, К. И. Методы экономической оценки сельскохозяйственных машин и технологий.pdf
#
27.10.202320.06 Mб11Жуков А.В. Колебания лесотранспортных машин.pdf
#
23.10.20238.06 Mб5Жуков Д.В. Основы теории и техника сушки теплоизоляционных изделий.pdf
#
23.10.20234.15 Mб15Жуков Н.И. Философские основы кибернетики.pdf
#
19.10.20233.01 Mб9Жуков, В. А. Мастерские текущего ремонта жилых домов.pdf
#
19.10.20235.01 Mб10Жукова-Малицкая, Г. А. Математическая физика учебное пособие.pdf
#
30.10.202315.1 Mб18Жуковский М.И. Расчет обтекания решеток профилей турбомашин.pdf