Аналіз динаміки транспортно-технологічних агрегатів як систем змінної маси

Abstract

Транспорт в сільському господарстві забезпечує технологічні процеси всередині галузі, а також зв’язок сільського господарства з іншими галузями народного господарства. Через несвоєчасні поставки вантажів зриваються роботи, простоює машинно-тракторний парк, не вивозиться вчасно сільськогосподарська продукція, знижується її якість, що призводить до значних втрат. Від ступеня розвитку транспорту та ефективності його використання багато в чому залежать результати всього сільськогосподарського виробництва. Сучасний транспортно-технологічний агрегат являє собою складну динамічну систему, масові показники якої можуть бути як постійними, так і змінюватися в процесі експлуатації (навантаження, або розвантаження напівначіпної транспортно-технологічної сільськогосподарської машини). Доведено, що транспортно-технологічний агрегат характеризується відносно малою величиною середнього гакового навантаження і максимальними коливаннями його амплітуд. Навантаження, що сприймаються трансмісією, в ряді випадків, досить суттєві, а їх амплітуди досягають більшої величини, ніж несуча здатність деталей. В той самий час, рух на низьких швидкостях супроводжується безперервними накатами транспортно-технологічної машини на трактор. Оскільки маса машини значно перевищує масу трактора, то коливання динамічної навантаженості трансмісії мають знакозмінний характер. Саме тому практичний інтерес має питання аналізу дійсних динамічних навантажень, що сприймаються трансмісією в різноманітних умовах роботи агрегату при зміні маси останнього. Це дозволить уточнити методи розрахунку деталей трансмісії на міцність та довговічність, а також методи вибору характеристик пристроїв, які використовуються в трансмісії для зменшення коливань навантажень. Для аналізу роботи трактора у складі транспортно-технологічного агрегату змінної маси напівначіпна машина розглядалась як система матеріальних точок з постійними масами, склад якої змінювався: частина матеріальних точок залишає систему, що розглядається (процес розвантаження технологічної машини), або приєднується до неї (процес навантаження технологічної машини). Таким чином, введено поняття матеріальної точки змінної маси як множини точок, які в деякий момент часу знаходяться в області, що обмежена деякою контрольною поверхнею. Причому, ця область простору в умовах задачі, що розглядається, може бути представлена як така, що виконує поступальний або/та обертальний рух разом з деякою геометричною точкою.

Транспорт в сельском хозяйстве обеспечивает технологические процессы внутри отрасли, а также связь сельского хозяйства с другими отраслями народного хозяйства. Из-за несвоевременных поставок грузов срываются работы, простаивает машинно-тракторный парк, не вывозится вовремя сельскохозяйственная продукция, снижается ее качество, что приводит к значительным потерям. От степени развития транспорта и эффективности его использования во многом зависят результаты всего сельскохозяйственного производства. Современный транспортно-технологический агрегат представляет собой сложную динамическую систему, массовые показатели которой могут быть как постоянными, так и изменяться в процессе эксплуатации (загрузка, или разгрузка полунавесной транспортно-технологической сельскохозяйственной машины). Доказано, что транспортно-технологический агрегат характеризуется относительно малой величиной средней крюковой нагрузки и максимальными колебаниями ее амплитуд. Нагрузки, которые воспринимаются трансмиссией, в ряде случаев, достаточно существенные, а их амплитуды достигают большей величины, чем несущая способность деталей. В то же время, движение на низких скоростях сопровождается непрерывными накатами транспортно-технологической машины на трактор. Поскольку масса машины значительно превышает массу трактора, то колебания динамической нагруженности трансмиссии имеют знакопеременный характер. Именно поэтому практический интерес представляет вопрос анализа действительных динамических нагрузок, воспринимаемых трансмиссией в различных условиях работы агрегата при изменении массы последнего. Это позволит уточнить методы расчета деталей трансмиссии на прочность и долговечность, а также методы выбора характеристик устройств, используемых в трансмиссии для уменьшения колебаний нагрузок. Для анализа работы трактора в составе транспортно-технологического агрегата переменной массы полунавесная машина рассматривалась как система материальных точек с постоянными массами, состав которой менялся: часть материальных точек покидает систему, (рассматривается процесс разгрузки технологической машины), или присоединяется к ней (процесс загрузки технологической машины). Таким образом, введено понятие материальной точки переменной массы как множества точек, которые в некоторый момент времени находятся в области, ограниченной некоторой контрольной поверхностью. Причем, эта область пространства в условиях задачи, которая рассматривается, может быть представлена как такая, которая выполняет поступательное и/или вращательное движение вместе с некоторой геометрической точкой.

Transport in agriculture provides technological processes within the industry, as well as the connection of agriculture with other sectors of the national economy. Due to the late delivery of goods, work is disrupted, the machine and tractor fleet is idle, agricultural products are not exported on time, its quality is reduced, which leads to significant losses. The degree of development of transport and the efficiency of its use largely determine the results of the entire agricultural production. A modern transport and technological unit is a complex dynamic system, the mass indicators of which can be either constant or change during operation (loading or unloading of a semi-mounted transport and technological agricultural machine). It is proved that the transport and technological unit is characterized by a relatively small average hook load and maximum fluctuations of its amplitudes. The loads that are perceived by the transmission, in some cases, are quite significant, and their amplitudes reach a greater value than the carrying capacity of the parts. At the same time, driving at low speeds is accompanied by continuous rolls of the transport and technological machine onto the tractor. Since the mass of the machine significantly exceeds the mass of the tractor, the vibrations of the dynamic loading of the transmission have an alternating character. That is why of practical interest is the question of analyzing the actual dynamic loads perceived by the transmission in various conditions of the unit operation when the mass of the latter changes. This will clarify the methods for calculating transmission parts for strength and durability, as well as methods for selecting characteristics of devices used in transmissions to reduce load fluctuations. To analyze the operation of a tractor as part of a transport and technological unit of variable mass, a semimounted machine was considered as a system of material points with constant masses, the composition of which changed: some of the material points left the system (the process of unloading the technological machine is considered). Thus, the concept of a material point of a variable mass is introduced as a set of points that at a certain moment of time are in the region bounded by a certain control surface. Moreover, this area of space in the conditions of the problem, which is considered, can be represented as one that performs translational and/or rotational movement together with a certain geometric point.