ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 115
Скачиваний: 0
чивающего раму (MKV). Однако такая зависимость справедлива
при увеличении жесткости до |
определенного |
предела |
(в |
данном |
|
случае до fp = 5 0 |
кгс-м/рад), |
выше которого |
величина |
момента |
|
уже не снижается |
(см. рис. 90). |
|
|
|
|
Сравнение теоретических |
и экспериментальных |
данных по |
|||
казало, что изложенная методика является достаточно точной и может быть применена также для других типов транспортных систем.
4
Энергозатраты на колебания транспортных систем
При движении транспортных систем по дорогам с неровной поверхностью колебания, возникающие в продольной и попереч ной плоскостях, оказывают существенное влияние не только на плавность хода машины, но и на другие ее технико-эксплуата
ционные показатели, |
в частности на |
энергозатраты двигателя |
|||
автомобиля при |
колебании системы. |
Этот показатель следует |
|||
отнести к |
числу |
важнейших, так как |
при переезде |
неровностей |
|
двигатель |
развивает |
дополнительную |
мощность, |
расходуемую |
|
на колебания. Причем эта мощность в зависимости от степени ровности дороги и скорости движения может изменяться в зна чительных пределах. Так, по данным Ю. Б. Беленького и др. [61], при движении двухосного автомобиля на частоте воздей
ствия |
от 3 до |
5 Гц |
(высота неровностей дороги 2,5 см) удельная |
|||||||||
мощность |
на |
колебания достигает |
0,3-—0,55 л. с. на одну |
тонну |
||||||||
полного веса |
автомобиля. При увеличении высоты неровностей, |
|||||||||||
а также |
частоты |
воздействия |
от |
дороги |
энергозатраты |
резко |
||||||
возрастают. Затраты энергии на колебания |
оценивались вели |
|||||||||||
чиной |
энергии или |
мощности, |
отнесенной |
к |
одной тонне |
веса |
||||||
автомобиля, |
т. |
е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Р |
|
1 0 |
2 » |
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
1 + 0 |
h— |
t\ tt |
|
|
|
|
где |
E0 |
— |
удельная |
энергия; |
|
|
|
|
|
|||
N0 |
— удельная |
мощность; |
массы, |
приходящаяся |
на |
у'-ю |
||||||
|
{Зу |
— .доля |
подрессоренной |
|||||||||
|
•[j |
|
ось; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— коэффициент, учитывающий |
влияние /-й оси |
на |
уг |
||||||||
Fji |
|
ловые |
колебания; |
|
|
|
|
|
||||
— упругая характеристика у'-й оси; |
|
|
|
|||||||||
• F j 2 |
— |
характеристика |
демпфирования |
шины у'-й оси; |
|
|||||||
7. Зак. 2164
t2—1\ — интервал времени, для которого оцениваются за траты мощности.
Методика, разработанная авторами [61], базируется на применении АВМ.
Для более простых одномассовых линейных систем затраты мощности на колебания можно оценить следующим методом.
Рассмотрим одномассовую линейную систему, показанную на рис. 19. Поперечно-угловые вынужденные колебания этой си
стемы, определяемые характером изменения угла |
<р, оценивают |
|||||||||||||||
ся |
следующим |
дифференциальным |
уравнением |
движения: |
||||||||||||
|
|
|
|
<р + 2 &Ф <р+р2 » = |
ч і sin ш і > |
|
|
|
|
|
||||||
где Р*=у-Щ>с^-ОпНа)Ц; |
|
|
|
<7„ = |
0,5ан cph2/I; 2 /гф |
= 0,5 |
|
kpb2/I. |
||||||||
|
Работа возмущающей |
функции |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
£ = V 2 K ( 0 , 5 |
Zi)a u>»cos2 |
(ШІ — рс ) |
|
|
dt=k9b\liaw2x/8, |
|
|
|||||||
где bK — амплитуда поперечно-угловых |
колебаний; |
|
|
|
||||||||||||
t, |
і |
— время; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Э„ — начальная |
фаза |
возмущающей |
силы. |
|
|
|
|
|||||||||
Средняя мощность, необходимая для преодоления силы со |
||||||||||||||||
противления |
колебаниям, |
определяется из выражения |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
/У=/г р бУі 2 ш 2 /8 . |
|
|
|
|
|
(ПО) |
|||||
По приведенным формулам сделаны расчеты |
при следую |
|||||||||||||||
щих |
значениях |
параметров |
машины: |
с р |
= |
280 |
кгс/см; |
/ г р = 5 |
||||||||
кгс-с/см; h — b= |
150 |
см; |
/ = 1 0 3 |
кгс-см-с2 ; |
G,=5000 |
кгс; |
Нп |
= |
||||||||
= 150, |
/=250 см. При решении уравнения |
колебаний |
в качестве |
|||||||||||||
возмущающей |
принималась |
периодическая |
функция |
вида |
||||||||||||
F(t)=H |
sin |
<«/. • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Анализ решений по приведенной методике показывает, что |
||||||||||||||||
при |
скорости |
движения 10 км/ч и частоте |
воздействия 17,4 |
1/с, |
||||||||||||
при неровности высотой 10 см и длиной |
1 м затраты |
мощности |
||||||||||||||
составляют |
1,5 |
л. с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Исследования показали, что затраты мощности на попереч |
||||||||||||||||
но-угловые |
колебания интенсивно |
возрастают |
с увеличением |
|||||||||||||
с к о р о с т и |
д в и ж е н и я |
системы, так |
как |
в выражение |
(НО) |
|||||||||||
входит |
со в квадрате. Частота |
воздействия |
определяется |
скоро |
||||||||||||
стью |
движения |
и длиной |
неровности. С |
увеличением |
в ы с о т ы |
|||||||||||
н е р о в н о с т и |
Н мощность /V также |
увеличивается. Высотой |
||||||||||||||
Н определяется |
величина |
q, |
от |
которой |
зависит |
амплитуда |
Ь&, |
|||||||||
входящая в выражение мощности. При увеличении высоты не ровности с 10 до 40 см мощность, затрачиваемая на колебания, увеличивается в 5 раз.
Таким образом, как продольно-, так и поперечно-угловые колебания транспортных машин значительно влияют не только
на плавность хода, устойчивость и т. п., но и требуют дополни тельного подвода мощности на колебания, что сказывается на общем тяговом балансе машины.
Оценку качества подвески следует проводить так, чтобы затраты мощности двигателя транспортной системы на преодо ление неровностей пути были минимальными.
5
Определение импульсов ударных сил при падении деревьев. Колебания транспортных средств при ударе
В настоящее время ведется большая работа по созданию лесозаготовительных машин, которые исключают погрузочные операции, т. е. в процессе повала дерево падает не на землю, а
сразу |
на транспортную |
систему. |
|
|
|
||||||
При конструировании таких ма- |
|
|
т |
||||||||
шин |
необходимо |
учитывать |
ха |
|
|
|
|||||
рактер |
перемещения |
|
дерева, |
|
|
|
|||||
ударные нагрузки и т. д. |
|
|
|
|
|
||||||
|
На рис. 91 приведена схема |
|
|
|
|||||||
падения дерева |
на |
опоры |
А и Б. |
|
|
|
|||||
Задача сводится к рассмотре |
|
|
|
||||||||
нию |
неупругого |
удара |
твердого |
|
|
|
|||||
тела |
(дерева) |
|
о |
неподвижную |
|
|
|
||||
опору, т. е. влияние сопротивле |
|
|
|
||||||||
ния кроны и упругой деформации |
|
|
|
||||||||
дерева |
[1, 41] |
не |
учитывается. |
|
|
|
|||||
|
В первый период падения де- |
^ |
' |
*4" " ^ |
|||||||
рево |
длиной |
L |
поворачивается |
Рис. 91. |
Схема падения дерева |
||||||
вокруг |
точки |
О, |
т. е. около тор- |
|
н а д в е |
0 П 0 Р Ы - |
|||||
цевого |
среза |
до |
встречи |
с |
точ |
|
|
|
|||
кой А, т. е. с приемной балкой машины. Затем вращение дерева происходит вокруг точки А до встречи со второй опорой Б.
Для определения импульса ударной силы [1] необходимо пользоваться теоремами изменения количества движения и мо
мента количества |
движения. |
|
|
|
|
|
Рассматривая |
п е р в ы й э т а п |
п а д е н и я , |
можно |
напи |
||
сать: |
|
|
|
|
|
|
|
|
М (v2 —Vl) |
= |
—S; |
|
|
где V] и v2 |
|
I (ш2 — со-) = — aS, |
|
|
||
— линейные скорости центра тяжести |
дерева |
до и |
||||
|
после удара; |
|
|
|
|
|
5 |
— импульс ударной |
силы; |
|
|
||
/— момент инерции дерева относительно оси пово рота;
со1 и со2 — угловые скорости дерева до и после удара;
а— расстояние от опоры А до комлевого среза де рева.
Записанные уравнения отражают изменение количества дви жения и момента количества движения падающего дерева. Их можно записать в виде
|
|
|
|
М [ш2 |
(h, — а) — co-/ic] = — S; |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
/с( ° >2 — m i ) - / ( f t c - a ) = S , |
|
|
( Ш ) |
||||||
где |
/,. |
— центральный |
момент инерции; |
|
|
|
|
|||||||
|
/г, — высота расположения центра тяжести дерева. |
|
||||||||||||
|
После сложения и преобразования |
получим |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
со = |
|
|
h+Mh,(hc-a) |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
2 |
|
/ С + М (А с — а ) 2 |
' |
|
|
|
|||
|
Величина угловой скорости падающего дерева перед ударом |
|||||||||||||
определяется |
по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
о ) _ ] / 2 m c g ( l - c o s a ) |
|
|
|
||||||
|
Импульс |
ударной |
силы, |
определенный |
из системы |
(111) |
||||||||
|
|
|
|
|
S=-r4-rM^ |
|
Л - и |
ь |
|
( 1 1 2 ) |
||||
|
|
|
|
|
|
Ic-\-M |
(h. — а)2 |
|
|
у |
' |
|||
|
Предположим, что при дальнейшем вращении дерева вокруг |
|||||||||||||
опоры |
А его осевое перемещение отсутствует. Угловая |
скорость |
||||||||||||
ю з |
дерева |
перед |
ударом |
по опоре |
Б |
определяется из |
условия |
|||||||
изменения |
кинетической |
энергии |
во |
в т о р о й |
п е р и о д |
по |
||||||||
в а л а : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уо, 21 |
2G(hc |
— a) cosa |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
2+ |
|
1 а |
|
|
|
|
|
где |
G — вес дерева; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
/ а |
— момент |
инерции дерева' |
относительно оси, |
проходя |
|||||||||
|
|
|
щей через опору А. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Линейная скорость центра тяжести дерева перед ударом по |
|||||||||||||
опоре Б подсчитывается по формуле У 3 = » 5 |
( Л с — |
а). |
|
|
||||||||||
|
Для рассматриваемого этапа падения дерева можем напи |
|||||||||||||
сать: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MV9= |
— SA — SB; |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
SAx=SB(l |
— x), |
|
|
(113) |
||||
где х=Іг |
j[M(h^ |
—а)] |
— местоположение центра |
удара. |
|
|||||||||
Из уравнений |
(113) |
получаем: |
|
|
|
|
|||
SA |
= |
Mv3 |
{1-х)II; |
SB |
= Mv3xll. |
|
|
(114) |
|
Формулы (114) справедливы для случая, когда центр удара |
|||||||||
будет находиться между |
опорами |
А и Б. При этом 5 А > 0 |
И де |
||||||
рево от опоры А не отрывается. Расположение |
центра удара за |
||||||||
опорой Б предполагает более неблагоприятные |
условия |
(усилие |
|||||||
на опоре Б возрастает). |
|
|
|
|
|
|
|
||
В соответствии с |
формулой |
(112) |
можно |
заключить, |
что |
||||
величина п е р в о г о |
у д а р а |
дерева |
зависит от его характери |
||||||
стики (длины, веса |
и т. д.), от |
взаимного расположения |
дерева |
||||||
и приемного звена и конструктивных параметров лесозаготови тельной машины, таких как, например, высота первого приемного звена Н и другие.
Экспериментальные исследования повала дерева, проведен ные в ЛТА им. С. М. Кирова, показывают, что при конструиро вании машин можно пользоваться приведенными теоретическими
формулами. |
При выборе соответствующих параметров повала |
|||||||||||||
можно получить легковоспринимаемые ударные нагрузки. |
На |
|||||||||||||
пример, |
при |
расположении |
машины |
от |
дерева |
на расстоянии |
||||||||
1—3 |
и высоте |
опоры 2—5 |
м |
(для деревьев, у которых L = 2 5 м, |
||||||||||
G = |
98Q кгс, fв =-0,5, 9 = |
0,67) |
импульс ударной силы при первом |
|||||||||||
ударе |
о балку изменяется от |
51,6 |
до |
209 |
кгс/с. |
|
|
|||||||
|
О п т и м а л ь н ы м |
расстоянием |
от |
дерева |
до опоры |
сле |
||||||||
дует считать |
1—2 |
м. Уже |
при d = 5 |
и Н—2 |
м импульс ударной |
|||||||||
силы |
доходит |
до 400 кгс-с, а |
при d=7 |
м |
и той |
же высоте |
при |
|||||||
емной |
опоры |
5 = |
632 кгс-с. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Если х=1 |
(центр удара находится над опорой), импульсные |
||||||||||||
нагрузки |
возрастают. Для деревьев с рассматриваемыми |
пара |
||||||||||||
метрами |
ц е н т р |
у д а р а |
будет находиться |
примерно в |
месте |
|||||||||
нахождения кроны. Поэтому при инженерных расчетах машин с самопогрузкой деревьев повалом на машину и при ударе кро ной о землю можно считать, что приемная балка машины в ос новном испытывает нагрузки от первого удара, так как ударные усилия значительно поглощаются кроной. Динамические нагруз ки на опору в этом случае равны статическим с 6—8-кратным увеличением.
В ЛТА им. С. М. Кирова получены данные [1], дающие пред ставление о соотношении ударных нагрузок при валке деревьев на машину и статических нагрузок на приемную балку (табл. 10).
Из теории удара известно, что
5 = }yNdt=Ncz,,
о
