Дослідження стійкості руху механічних систем на структурних моделях

Abstract

Розглядається питання нестійкого руху машинно-тракторного агрегату, що безпосередньо впливає на якість виконання технологічної операції, зокрема основного показника - глибини обробітку та глибини висіву, впливу схеми приєднувального пристрою на рух об’єктів ґрунтообробної та посівної механічної системи. Дослідження кутової стійкості ґрунтообробної машини в поздовжньо-вертикальній площині експериментальним шляхом є досить трудоміськими. Втрата якості операції виникає в більшій мірі від впливу кутових коливань остова трактора або рами сівалки на кутові відхилення рами плуга чи сошника. Найвагомішим критерієм оцінки якості роботи посівного та ґрунтообробного агрегатів є стійкість його руху в поздовжньовертикальній площині, що забезпечує виконання агротехнічних умов, тобто дотримання заданої глибини та рівномірності. Для покращення цих показників необхідне дослідження кінематичного зв’язку між стійкою (рама трактора або сівалки) та виконавчим органом, який безпосередньо контактує з ґрунтом, як між елементами однієї механічної системи, з визначенням передаточної функції приєднувального пристрою та виявленням факторів впливу на її послаблення. Дослідження починається з розробки структурної схеми механічної системи та її структурного аналізу. Для механічної системи «трактор – начіпка - плуг» процес виникнення вертикальних та кутових коливань моделюємо застосуванням поступального кулачка, форма якого теж моделюється. Використовуючи отримані структурні схеми, побудовано математичну модель кінематичного зв’язку між елементами системи. Для аналітичного розв’язання задачі про положення ланок плоского механізму використовувався метод замкнених векторних контурів. Одержана залежність характеризує передаточну функцію начіпного механізму. Застосування розробленої структурної схеми орного агрегату та одержаних раціональних конструктивних параметрів дає послаблення передаточної функції в 2,4 рази, з 0,256 до 0,108. Запровадження даного варіанту схеми значно зменшує негативний вплив кутових відхилень остова трактора на якість обробітку ґрунту. Запропонований підхід дозволяє розробити структурні моделі механічної системи «рама сівалки-сошник» та провести їх кінематичний аналіз методом замкнених векторних контурів.

Рассматривается задача неустойчивого движения машинно-тракторного агрегата, которое непосредственно влияет на качество выполнения технологической операции, в том числе основного показателя - глубины обработки и глубины посева, влияния схемы навески устройства на движение объектов почвообрабатывающей и посевной механической системи. Исследования угловой устойчивости почвообрабатывающей машины в продольно-вертикальной плоскости экспериментальным путем достаточно трудоемки. Потеря качества операции возникает в большей степени от влияния угловых колебаний остова трактора или рамы сеялки на угловые отклонения рамы плуга или сошника. Наиболее важным критерием оценки качества работы посевного и почвообрабатывающего агрегатов является устойчивость его движения в продольно-вертикальной плоскости, что обеспечивает выполнение агротехнических условий, то есть соблюдение заданной глубины и равномерности. Для улучшения этих показателей необходимо исследование кинематической связи между стойкой (рама трактора или сеялки) и рабочим органом, который непосредственно контактирует с почвой, как между элементами одной механической системы с определением передаточной функции устройства и выявлением влияющих на нее факторов. Исследование начинается с разработки структурной схемы механической системы и ее структурного анализа. Для механической системы «трактор - навеска - плуг» процесс возникновения вертикальных и угловых колебаний моделируем применением поступательного кулачка, форма которого тоже моделируется. Используя полученные структурные схемы, построена математическая модель кинематической связи между элементами системы. Для аналитического решения задачи о положении звеньев плоского механизма использовался метод замкнутых векторных контуров. Полученная зависимость характеризует передаточную функцию навесного механизма. Применение разработанной структурной схемы пахотного агрегата и полученных рациональных конструктивных параметров дает ослабление передаточной функции в 2,4 раза, с 0,256 до 0,108. Введение данного варианта схемы значительно уменьшает негативное влияние угловых отклонений остова трактора на качество обработки почвы. Предложенный подход дает возможность разработать структурные модели механической системы «рама сеялки - сошник» и провести их кинематический анализ методом замкнутых векторных контуров.

The task of unstable movement of the machine and tractor aggregate has been considered. It directly influences quality of technological execution operation, including the main index of processing depth and depth of crops, the diagram of a hinge plate of the device on movement of objects to soil-cultivating and sowing mechanical system. Researches of angular stability of the tillage machine in the longitudinally vertical plane experimentally have to be laborious. Loss of operation quality arises more from influence of angular oscillations of the tractor skeleton or a frame of a seeder on angular deviations of a frame plow or the coulter.The most important criterion for evaluation of operation quality of sowing and soil-cultivating aggregates is stability of its movement in the longitudinally vertical plane that provides execution of agrotechnical conditions, that is observance of the given depth and regularity. It was necessary to carry out research for improving of indices of kinematic communication between a stand (a frame of the tractor or a seeder) and a working organ which directly contacts to the soil, as between elements of one mechanical system with determination of gear function of the device and detection of the factors influencing it. The research was begun with development of the skeleton diagram of a mechanical system and its structural analysis. For a mechanical system "the tractor – a hinge plate – a plow" process of origin of vertical and angular oscillations has beenmodelled by means of a progressive cam. The cam has the form which asmodelled too. The mathematical model of kinematic inter-element coupling of system on the basis of the received skeleton diagrams is constructed. The method of closed vectorial circuits for the analytical decision of the task on the provision of links of the plane mechanism has been used. The received dependence characterizes gear function of the hinged mechanism. Application of the developed skeleton diagram of the arable aggregate and the received rational design data gives weakening of gear function by 2,4 times with 0,256 to 0,108. Introduction of this version of the diagram considerably reduces a negative impact of angular deviations of a skeleton of the tractor by quality of processingsoil. The offered approach gives the chance to develop structural models of a mechanical system "a seeder frame - a coulterand to carry out their kinematic analysis by method of closed vectorial circuits.