Файл: Жуков А.В. Колебания лесотранспортных машин.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 113

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

подвески, веса машины и т. д., которые влияют на амплитудно-

частотные характеристики

сопротивления

движению.

В значи­

тельной

степени

Sm

(ш)

зависит

 

от амплитудно-частотной ха­

рактеристики Wcli

(і со) усилия в сцепном устройстве, на которую

сильно

влияет

 

с о о т н о ш е н и е

 

м а с с

тягача

 

и прицепа,

а

также

п а р а м е т р о в

с ц е п к и .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При с с ц

=

1300 кгс/см

и &.ц = 1 6

кгс-с/см частота проявле­

ния максимума

кривой W c u

(іш) составляет

16,1 1/с (см. рис.83,

кривая

3),

максимальное

ее

 

 

 

 

 

 

 

 

 

значение равно 36,4. При изме­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нении ж е с т к о с т и

с ц е п к и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

со изменяется. Так,

при

с с ц =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

600 кгс/см она уже равняет­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ся

И вместо

16,1 1/с. Макси­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мальное значение

і № с ц

(і со) I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

этом

случае

составляет

17,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(см. рис. 83, кривая

4).

При

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изменении

коэффициента

со­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

противления

сцепки

частота со

 

 

 

 

 

 

 

 

 

остается постоянной,

а

значе­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ние модуля

| № с ц

(tco)|

изме­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

няется

(при & с ц = 2 0

кгс-с/см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

он становится меньше и рав­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

няется

24,8).

 

 

 

 

 

 

Рис.

85.

Кривые

распределения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Планиметрирование

пло­

амплитуд

усилий

в

сцепке ав­

 

щади

кривых

 

спектральной

 

 

 

топоезда:

 

 

плотности

дает

возможность

 

/ — -в = 10 км/ч; 2 — и = 30 км/ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

найти дисперсию усилий в сцепном приборе. Средние

квадратич­

ные отклонения усилий в сцепке

оп

для скоростей

движения

10

и 30 км/ч при движении

автопоезда

по грунтовой

дороге ( з н

=

=3,00 — 4,27 см) оказались равными

соответственно

895 и 1670

кгс (табл. 9).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Снижение

жесткости

упругого

элемента

сцепного прибора

приводит к уменьшению

величины а р .

Например, при сс ц =9*00

кгс/см и средней квадратичной высоте

неровностей

3,00—4,27 см .

и тех же скоростях

ар равно 300 и 598 кгс. С ухудшением каче­

ства поверхности пути усилия в сцепке возрастают. На грунтовой

дороге ( а н = 4 , 5 — 5 , 0 см) при у = 1 5 км/ч и с с ц = 900 кгс/см * р составляет 1220, а при сс ц =;1300 кгс/см — 2000 кгс.

Наиболее благоприятны условия для работы сцепки на ас- фальто-бетонном шоссе. Даже при скорости движения автопоез­ да 60 км/ч по асфальто-бетонному шоссе при жесткости сцепки 600, 900, 1300 и 2000 кгс/см ор соответственно составляет 119, 309, 530, 670 кгс.

По значениям ар, пользуясь формулой нормального закона распределения, можно рассчитать (см. главу II) кривые распре­ деления амплитуд усилий в сцепном приборе, которые дают воз­

можность охарактеризовать

вероятность появления

различных

по величине амплитуд усилий в сцепке.

 

 

Исследования показали,

что при движении

по

грунтовой

дороге в сцепке автопоезда

возможно появление

значительных

по величине усилий (рис. 85). Вероятность возникновения уси­

лий до 4000 кгс невелика, по крайней мере, при скорости движе­ ния 30 км/ч. Усилия величиной от 2000 до 3000 кгс могут воз­ никать с вероятностью 0,06-—0,10. При скорости движения 10 км/ч вероятность таких нагрузок меньше и равна 0,01—0,05.

Таким образом, анализ расчетных формул, графиков, а так­ же произведенные вычисления показывают, что при установив­ шемся движении автопоезда возможно появление в его сцепном устройстве значительных усилий, обусловленных микронеровно­ стями дороги. Величина и характер изменения этих усилий за­ висит от скорости движения автопоезда, качества, типа и состоя­ ния дороги, а также от параметров подвески тягача и прицепных

звеньев, параметров сцепного прибора

и параметров

автопоезда

в целом.

 

 

 

 

 

2

 

 

 

Самоходно-погрузочные

машины

 

В

промышленности и сельском хозяйстве на погрузке и раз­

грузке

различных грузов

применяются

как стационарные, так и

передвижные подъемные

устройства. При их работе

возникают

динамические усилия, которые влияют на прочность и устойчи­ вость отдельных элементов. Это относится и к машинам на колес­ ном или гусеничном ходу, имеющим стреловые грузоподъемные устройства или манипуляторы и наряду с погрузочными выпол­ няющими другие операции. *\

К машинам такого типа следует отнести тракторы для бесчокерной трелевки леса (ТБ-1), челюстные и другие погрузчики и подобные им машины; широко известные у нас и за рубежом. Все они имеют упругую подвеску и, как правило, значительный вылет грузоподъемного элемента (стрела, гидроманипулятор). Эти особенности машин данного типа предъявляют повышенные требования к прочности элементов конструкции и особенно к их устойчивости в процессе передвижения и выполнения погрузоч- но-разгрузочных операций. Динамические параметры этих ма­ шин должны рассчитываться с учетом упругости подвески, а также усилий, имеющих место в различные моменты подъема груза. Кроме того, динамический расчет должен учитывать влия­ ние гибкости хлыстов, что усложняет решение задачи.

Хотя существующие конструкции грузоподъемных самоход-

ных машин весьма разнообразны, основные конструктивные признаки, имеющие определяющее значение при составлении расчетной колебательной схемы, существенно не различаются.

Рассмотрим динамическую устойчивость трактора для бесчокерной трелевки леса. Расчетная схема устойчивости этой ма­

шины показана на рис. 86

(см. также рис. 13, вариант

V I ) . Слу­

чай, изображенный на рис. 86,

наиболее опасен (продольная ось

трактора перпендикулярна

к

вертикальной плоскости

подъема

груза). Остов трактора представлен опертым на упругие опоры

(рессоры). В точке О гидроманипулятора

расположен грузоза­

хватный элемент, который поднимает хлыст

Oi—03.

Рис. 86. Схема колебаний трактора . для бесчокерной трелевки при подъеме дерева.

При действии нагрузок рассматриваемая упругая система будет совершать колебания, характер которых весьма сложен. Для упрощения можно ввести некоторые допущения, существен­ но не влияющие на точность практических расчетов. В рассмат­ риваемом положении при динамических воздействиях трактор совершает поперечно-угловые колебания, которые не связаны с вертикальными и продольно-угловыми перемещениями [19, 35]. Опоры правой стороны трактора заменяем шарниром [45]. Стрелу считаем с известным допущением жесткой. Распреде­ ленную массу пакета заменяем дискретными массами т\, т2

ит3.

Сделанные допущения позволяют свести число степеней сво­ боды системы к трем. Критическим в отношении потери устой­ чивости считаем случай, когда реакция одной из опор равна нулю (в данном случае левая опора). При нормальном подъеме

хлыста за один конец (в полуподвешенком состоянии) в периоды пуска и остановки механизма подъема возникают динамические силы, оказывающие влияние на устойчивость трактора.

Рассматриваемая динамическая система имеет обобщенные независимые координаты Zy, z2 и ср. Затухание системы не учи­ тываем. Из выражений кинетической, потенциальной энергии с учетом действующих сил, пользуясь уравнением Лагранжа вто­ рого порядка, получаем три дифференциальных уравнения дви­

жения масс т и т 2 и массы с моментом

инерции

/:

 

2mlz\/3+Sx

(zl—za)

=

Q+P—LStf;

 

(103)

m2Z2 — Si(zl

— z2)

=

— Q+LSx<?;

 

(104)

/ ' ? + ( S x L 2 + c t 6 2 ) ' f

= M C

— SSL(Z!

— z 2 )

+QL,

(105)

где

с т —

вертикальная жесткость рессор трактора;

 

Sx

—

жесткость хлыста;

 

 

с? — угловое перемещение массы трактора;

22i/3

—

перемещение массы т\\

г2 — перемещение массы т2;

Ъ— расстояние между опорами трактора;

L — расстояние от опоры А до центра тяжести хлыста; Мс — момент статических сил, действующих на трактор;

Р— ускоряющая (замедляющая) сила, приложенная к

дереву в точке О и

I— момент инерции трактора относительно оси опро­ кидывания.

 

Дискретные массы-.mi

и

т2

равны

[ 5 ] :

 

 

 

 

 

mi =

 

I0/(lilx);

 

 

 

 

 

 

т2=т0

— /0 /[Zi (lx — h)],

 

где

/ 0

—

центральный

момент

инерции

хлыста

(пакета);

 

1Х

—

расстояние

между

опорными

точками

хлыста;

 

h

— расстояние

от точки

подвеса

до

центра тяжести хлы­

 

т0

 

ста (принято / i =

Zx

/3);

 

 

 

 

—

действительная

распределенная

масса

хлыста.

 

Момент сопротивления

статических

сил

 

 

 

 

 

М = Gs — mxgl — Q — Жв ,

 

где

G —

вес трактора вместе с гидроманипулятором;

 

Мв

—

момент от ветровой нагрузки, действующий в сторо­

 

 

 

ну опрокидывания

трактора;

 

 

 

 

Q —• вес условной массы

 

т2.

 

 

 

Величины s и і ясны из рис. 86.

 

 

 

 

После

известных

преобразований уравнений

(103), (104) и

(105), исключив Zi и z2, получаем следующее дифференциальное уравнение:

 

 

 

 

 

 

 

Ж

+

а

-f/+b*

 

= °>

 

 

 

 

 

^

 

где

a = ( 5 x L 2 + c r 6 2 ) / / + S x ( 2 m 2 / 3 + m i ) / ( m i m 2 ) ;

 

 

 

 

 

bK — cTb2Sx

(2m 2 /34 - m 1 )/(m 1 m»/);

 

 

 

 

 

 

 

 

c = MSI(2m2/3+ml)l(Imlm2)—2PSxLI(3

 

 

 

 

Imx).

 

 

Полное

общее

решение уравнения

(106)

получаем

в

виде

 

? = Л

sin k\t-\-B

cos k]t-\-

С sin k2t-\-D

cos k2t-\-Mc/

(ctb2)

—

 

 

 

 

 

— 2

 

 

PLm2l[c!b2(2m2+3m1)].

 

 

 

 

 

 

Начальные условия: при

^ = 0

 

= M c / ( c T

 

&2 ),

производные

 

 

d ' f

л ^ 2 ?

 

г. ^3 ( Р

 

л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у г л а ?

^ = 0 , ^ = 0 , - ^ = 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходя из начальных условий

 

находим значения коэффици­

ентов Л, В, С, D.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончательное

решение уравнения

(106)

получаем

в

виде

 

 

 

 

 

 

 

2

2

Р Ш

>

 

Ъ+Щг.

2

'

 

 

<1«7)

 

 

 

 

 

 

 

c1b {2m2+3mx)

 

" ^

сТЬ

 

 

 

 

где

-[t

—

коэффициент,

который

 

зависит

от

 

времени,

равный

 

 

 

1

 

1,2

*

Ь 2~ ( ^ ! 2

C 0

S ^

 

~~" ^

C 0 S

 

 

;

 

 

 

 

и k2

 

 

 

#1

/ ? 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(&i

—

составляющие

частоты

 

колебания;

 

 

 

 

ku2

= V a / 2 ± Va4/4 — bK) •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исследованиями установлено,

 

что

для

реальных

систем

можно

принять

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ьш„=2кх2Цкх2-к22).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставив это значение в формулу

(107), определим

макси­

мальное значение угла

?.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При равенстве частот kx и k2 должно наблюдаться явление

резонанса, однако на самом деле его не будет, так как k\

всегда

больше k2

и, кроме того, происходит неучтенное нами

затухание

процесса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

& 2 > 1 0

1/с и

& i > 4 0

1/с,

коэффициент

- \ т а х

стремится

к двум. Поэтому

правильно

будет

записать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4PLm2

 

 

,

Мс

 

 

 

 

 

 

 

 

г ш а х ~

 

cTb2(2m2+3ml)

^

сф2

 

'

 

 

 

 

Условие

устойчивости

трактора

имеет вид

 

 

 

 

.,

APLm2kx2

,лпо\

М^

(2ш2+Зтх)\к2-=Щ-

^

Максимальное, допустимое с точки зрения динамической устойчивости трактора значение ускоряющей силы Р должно удовлетворять неравенству

Р<

Мс(2т2+3т1)

{kf — k22)

 

4

Lm2ki2

Рассмотрим поперечную динамическую устойчивость трак­ тора ТБ-1 для бесчокерной трелевки деревьев при их подъеме. Ветровой нагрузки не учитываем. Основные расчетные пара­ метры примем следующими: G=10,5 тс; /=4,015, 6 = 1,8, s = = 0,903 м.

 

 

 

 

 

 

<?т

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t—

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2\

 

 

 

 

 

 

 

 

,град

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

2

4

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чта*>гРад

 

Рис. 87.

Зависимость угла <Pm a x

от

силы Р (а)

(1—Gx=0,5

тс; 2— Gx

=

=

1 тс;

3—Gx = l,5

тс)

и угловой

жесткости

подвески

трактора

(б)

 

 

 

 

(Р=0,5 тс).

 

 

 

 

 

Расчеты показывают, что при погрузке трактором ТБ-1 хлы­

ста

весом

G x = 0 , 5

тс;

/ х = 2 5 ,

Л =8,33

м;

т ! = 0 , 0 1 2 , т 2 = 0,036

тс-с2 /м, если вылет

стрелы максимальный

и она

расположена

перпендикулярно к продольной оси трактора, поперечная устой­ чивость машины сохраняется с запасом (все расчеты произведе­ ны для случая отсутствия уклонов пути), но до значения избы­ точной силы Р, приведенной к грузозахватному устройству, рав­

ного

300 кг.

При Р = 2 0 0 кгс проверка по формуле (108) дает

Мс>4

тс-м

(/Мс =4,75 тс-м).

При больших значениях Р неравенство (108) может нару­ шиться. Так, при увеличении силы Р (процесс пуска) значения угла ершах возрастают, т. е. трактор сильнее наклоняется в сто­ рону груза (—фтах) (рис. 87, кривая / ) . При Р—1 тс динами-

Смотрите также файлы