CC BY
21
6. Заявка на изобретение 201226216 РФ, МПК А62С27/00. Пожарный грунто-мет - полосопрокладыватель / И.М. Барте-
нев, М.В. Драпалюк, М.А. Гнусов; заявитель ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», дата приори тета - 22.06.2012.
УДК 630*24.002.5
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕМАТИКИ РАЗГОНА РОТОРОВ С ЦЕПЬЮ В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ И ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТЯХ
проректор по науке и инновациям, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой механизации лесного хозяйства и проектирования машин М. В. Драпалюк кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры механизации лесного хозяйства
и проектирования машин Л. Д. Бухтояров студент Д. С. Сергиенко ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
Для срезания поросли второстепенных пород при осветлении главной породы применяются кусторезы с активными рабочими органами, одним из которых являются кусторезы с роторными рабочими органами [1].
Нами разработаны имитационные модели двух роторов, которые позволяют определить их кинематические характеристики. При исследовании кинематики ротора учитываются инерционные силы, силы тяжести и характеристика разгона. Поэтому общая постановка задачи выглядит
следующим образом:
[М ]Щ) + [С ]^) + [ К ]^) = / (г), где [К] - матрица жесткости;
[С] - матрица демпфирования;
[М] - матрица масс;
8^) - вектор перемещения;
) - вектор скорости;
) - вектор ускорения.
Общий вид исследуемых роторов показан на рис. 1.
Рис. 1. Ротор с цепью, работающий в горизонтальной (а) и вертикальной (б) плоскостях Лесотехнический журнал 4/2012 101
Массовые характеристики исследуе- масс в начале движения приведены в табл.
мых звеньев и расположения их центра 1.
Таблица 1
Массовые характеристики роторов
Ротор Первое звено цепи Второе звено цепи
Масса, кг 10,82 0,354 0,354
Центр масс, мм:
Ротор, работающий в горизонтальной плоскости
X 0 140 150
Y 0 0 0
Ъ 10 -20 -100
Ротор, работающий в вертикальной плоскости
X 0 -100,8 -150,09
Y 10 -11,36 -15,29
Ъ 0 140,5 210,76
Примем, что разгон происходит в со- ответствии со следующей кривой - рис. 2.
Рис. 2. Характеристика разгона ротора
Характер движения первого и второго звеньев цепи принципиально не отличается, поэтому рассмотрим кинематику второго - внешнего звена цепи.
Окружная скорость второго звена цепи для роторов, работающих в горизонтальной и вертикальной плоскости, представлена на рис. 3, 4.
В соответствии с рис. 3 у ротора, работающего в горизонтальной плоскости, мы видим синусоидальные колебания скорости звена цепи, которые возникают из-за действия сил инерций. С увеличением скорости амплитуда колебаний цепи уменьшается. У ротора, работающего в вертикальной плоскости (рис. 4), кроме сил
инерций на звено цепи оказывает знакопеременное воздействие сила тяжести, что
привело к двойной синусоиде.
Рис. 3. Изменение скорости второго звена цепи при разгоне ротора, работающего
в горизонтальной плоскости
Рис. 4. Изменение скорости второго звена цепи при разгоне ротора, работающего
в вертикальной плоскости
Перемещение центра масс второго звена цепи роторов, работающих в горизонтальной и вертикальной плоскости (рис. 5, 6).
В начальном положении цепи под действием силы тяжести у обоих роторов свисают вниз. При вращении цепь под действием сил инерции занимает радиаль-
ное положение. У переходного процесса можно выделить два этапа (рис. 5). Первый - когда цепь в течение 0,5 с поднимается
на уровень ротора, второй - цепь совершает затухающие колебательные движения относительно уровня ротора.
Рис. 5. Перемещение в вертикальной плоскости центра масс второго звена цепи, при разгоне
ротора работающего в горизонтальной плоскости
В случае ротора, работающего в вертикальной плоскости (рис. 6) процесс разгона протекает следующим образом. Так как цепи свисают в плоскости ротора, то значительного изменения положения цепи относительно плоскости ротора при его
старте не происходит. В связи с действием силы инерций и сил тяжести переходный процесс продолжается большее время по сравнению с ротором, действующим в горизонтальной плоскости - 4 с вместо 2 с.
Рис. 6. Перемещение в горизонтальной плоскости центра масс второго звена цепи, при разгоне ротора работающего в вертикальной плоскости
Таким образом, разработанная имитационная модель позволяет определить характер переходного процесса при разгоне ротора. Установлено, что при массе ротора 10 кг и массе звеньев цепи 0,354 кг установившийся режим работы наступит через 2 с для ротора, работающего в горизонтальной плоскости и 4 с для ротора, работающего в вертикальной плоскости. Амплитуда колебаний цепи ротора, работающего в горизонтальной плоскости, соста-
вит 2 см, а для цепи ротора, работающего в вертикальной плоскости, - 1 см.
Библиографический список
1. Бартенев И.М. и др. Конструкции и параметры машин для расчистки лесных площадей / И.М. Бартенев, М.В. Драпа-люк, П.И. Попиков, Л.Д. Бухтояров. М.: Флинта. Наука, 2007. 208 с.
УДК 630*:65.011.54
ДВУХОТВАЛЬНЫЙ ДИСКОВЫЙ КОРПУС ПЛУГА
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры деталей машин и инженерной графики
С. В. Зимарин
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
Основную обработку почвы на лесных площадях выполняют дисковыми (ПЛД-1,2, ПДП-1,2 и др.) и лемешными (ПКЛ-70, ПЛП-135 и др.) плугами.
Дисковые плуги на нераскорчеван-ных вырубках более эффективны в сравнении с лемешными плугами, имеют высокую проходимость и надежность работы.
Однако исследования, выполненные П.С. Нартовым, показали, что сферические диски не обеспечивают требуемого оборота и сохранности почвенного пласта. При этом торможение сферического диска повышает сохранность пласта, а установка на диск отвала лемешного типа обеспечивает полный оборот пласта [1].
Рассмотрим процесс преодоления препятствия заторможенным диском, составив схему сил, действующих на него
(рис. 1).
Составим уравнения взаимодействия диска с препятствием, спроецировав действующие на диск силы на соответствующие оси координат:
ZK = кяг cosа - Nn sm в - Fmpcose = (1)
где Fm^ - тяговое усилие орудия; а - угол атаки;
Nn - реакция препятствия; в - угол встречи диска с препятствием;
Fmp - сила трения диска о препятствие
F = fN ,
тр J п ’
f - коэффициент трения диска о препятствие.
