Теоретичне дослідження ручної землерийної машини

Abstract

У більшості країн світу землерийна техніка займає ведуче місце серед самохідної і причіпної техніки різного призначення, починаючи від підводних пристроїв і закінчуючи космічними. Науково-технічні принципи створення такої техніки полягають в використанні передових високошвидкісних низькоенергоємних технологій і мобільної техніки для руйнування природних та штучних середовищ (ґрунтів, порід, мулів, залізобетонів, цегли тощо) в різних умовах (наземних – дорожніх, оброблення сільськогосподарських земель, інженерно-військові і аварійно-рятувальні роботи, очистка ґрунтів від забруднень, меліорація, іригація, створення траншей, каналів, котлованів, окопів, сховищ тощо; підземних – видобування корисних копалин та інших видів зайнятості). При розробленні міцних ґрунтів одним із основних напрямів є удосконалення машин безперервної дії побудованих на принципах динамічного руйнування та хвильової теорії деформації ґрунтів. При розробленні математичної моделі для дослідження динаміки ручної землерийної машини, в роботі розглядаються механічні коливальні системи у тісному взаємозв’язку з електромагнітними процесами в електроприводі. В результаті розроблена математична модель динамічних процесів, з використанням математичного застосунку MathCAD, яка включає як диференціальні рівняння руху привідної системи землерийної машини так і диференціальне рівняння електромагнітних явищ в електродвигуні. Метою роботи є висвітлення результатів математичного моделювання коливальних процесів, з використанням застосунку MathCAD, при роботі ручної землерийної машини та визначення динамічних навантажень на її елементи. В результаті розв’язання диференціальних рівнянь створеної математичної моделі одержано значення моменту електродвигуна, кутові переміщення і швидкості його ротора та обертаючих мас приводу, а також їх кутові прискорення. Для розглянутих перехідних процесів характерне коливання електромагнітного моменту, кутової швидкості і прискорень робочого органу. Тому розрахунки робочих режимів ручної землерийної машини необхідно виконувати на основі рівнянь електромеханічного стану системи. В роботі теоретично досліджено, з використанням математичного програмного середовища MathCAD, динаміку механізму привода ручної землерийної машини. Отримані результати дослідження механізму привода ручної землерийної машини, з використанням математичного програмного середовища MathCAD, можуть бути використані при проектуванні, розрахунку та визначенні динамічних навантажень подібних землерийних машин.

Earthmoving machinery in highly developed countries is a leading place among all self-propelled and trailer technology of various uses, ranging from underwater and ending with space. At the core of such technology are the scientific and technical principles of the creation of high-speed low-energy technologies and mobile technology for the destruction of natural and artificial environments (soils, rocks, mules, reinforced concrete, bricks, etc.) under different conditions (ground-road, cultivating agricultural land, engineeringmilitary and rescue works, soil clearing from dirt, melioration, irrigation, trenches, canals, pits, trenches, storages etc. underground mining and other forms of employment) . One of the ways to intensify the development of solid soils is to use machines of continuous action built on the principles of dynamic destruction and wave theory of soil deformation, most often with disk operating organs. In developing a mathematical model for studying the dynamics of a manual earthmoving machine, mechanical vibrational systems are considered in close connection with electromagnetic processes in electric drives. As a result, a mathematical model of dynamic processes has been developed, using the mathematical application MathCAD, which includes both differential equations of motion of the drive system of the earthmover machine and the differential equation of the electromagnetic phenomena in the electric motor. The purpose of the work is to highlight the results of the mathematical modeling of oscillation processes, using the MathCAD application, with the manual earthmoving machine and to determine the dynamic loads on its elements. As a result of the solution of the differential equations of the created mathematical model, the value of the moment of the electric motor, the angular displacement and speed of its rotor and the rotating masses of the drive, as well as their angular accelerations, are obtained. For the considered transients, the oscillation of the electromagnetic moment, angular velocity and acceleration of the working body is characteristic. Therefore, calculations of the working modes of a manual earthmoving machine must be performed on the basis of the equations of the electromechanical state of the system. In the work, the mathematical software environment MathCAD, the dynamics of the mechanism of the drive of a manual earthmoving machine is theoretically investigated. The obtained results of the study of the mechanism of a manual earthmover drive drive, using mathematical software environment MathCAD, can be used for designing, calculating and determining the dynamic loads of similar earthmoving machines.