Обмен опытом

См. также:

Уважаемые коллеги. Размещение авторского материала на страницах электронного справочника "Информио" является бесплатным. Для получения бесплатного свидетельства необходимо оформить заявку

Положение о размещении авторского материала

Размещение информации

Обоснование математического построения динамической модели колебательной системы жатки комбайнов

27.04.2015 193 246
Жулич Яна Витальевна
Жулич Яна Витальевна, обучающаяся

Сызганова Ирина Фёдоровна, преподаватель

Амурский колледж строительства и жилищно-коммунального хозяйства

Кормоуборочный комбайн «Амур-680», как и другие сельскохозяйственные агрегаты, представляет собой сложную динамическую систему со многими входными и выходными переменными. Однако при моделировании можно упростить задачу и рассматривать эту модель как трёхмерную. Модель функционирования копирующего устройства при движении комбайна по неровностям рельефа поля может быть составлена по расчётной схеме продольно-вертикальных колебаний комбайна. Обобщенными координатами являются вертикальное перемещение  центра масс комбайна, угол  поворота комбайна относительно центра масс и угол  поворота плавающей части жатки. Принимаем следующие основные допущения: воздействия неровностей рельефа поля на левую и правую гусеницу одинаковые; комбайн симметричен относительно продольно-вертикальной плоскости, то есть рассматриваем только продольно-вертикальные колебания системы; отклонения обобщенных координат малы и приращениями второго и более высоких порядков можно пренебречь; комбайн по плоскости движется прямолинейно и равномерно; изменения горизонтальных сопротивлений и продольных составляющих сил инерции, вызванных вертикальными перемещениями гусениц, не учитываются; масса комбайна постоянна. С учётом этих допущений математическая модель [1, 2] комбайна в операторной форме  будет иметь следующий вид:

где

В этих соотношениях приняты следующие обозначения:  - коэффициенты демпфирования и жесткости гусеницы;  - масса жатки и приведенные моменты инерции молотилки и плавающей части жатки относительно оси её поворота;  – масса комбайна;  - перевес на пальцевом брусе жатки;  - суммарная составляющая вертикальной реакции почвы на копирующий лист жатки. Данная модель, как модель комбайна – объекта регулирования высоты среза является многомерной, причем процессы на входе представляет собой изменения рельефа поля  соответственно под гусеницами комбайна (внешние воздействия) и отклонения  штока исполнительного гидроцилиндра, перемещающего плавающую часть жатки относительно остова (регулирующее воздействие). Объект регулирования преобразует эти воздействия в вертикальные перемещения  режущего аппарата. Инерционные усилия, обусловленные колебаниями жатки, создают силовую нагрузку на исполнительные гидроцилиндры, которая вызывает пульсацию давления в гидравлической системе. По отношению к объекту регулирования в целом силовое воздействие  на исполнительные гидроцилиндры является выходным процессом. Вместе с этим, динамический момент сопротивления повороту жатки  в результате отклонений является воздействием одной части рассматриваемого объекта регулирования на другую (воздействием инерционной массы плавающей части жатки на остов комбайна). Многомерный объект регулирования можно расчленить на две части: один – остов комбайна вместе с жаткой для моделирования колебаний комбайна под воздействием рельефа поля, а вторая – плавающая часть жатки вместе рычажно-пружинной навеской моделирует кинематическое и силовое воздействие объекта с исполнительными гидроцилиндрами регулятора. Остов комбайна с навешенной на него жаткой рассматриваем как подрессоренную массу на двух опорах. Входными воздействиями на это звено являются процессы  а движение определяется обобщенными координатами  – вертикальными перемещениями осей соответственно передних и задних колес гусениц комбайна. При определённых допущениях можно заменить подрессоренную массу эквивалентной трехмассовой динамической системой [4, 5]. Дифференциальные уравнения системы в операторной форме примут вид:

В этих соотношениях приняты следующие соотношения:  – база комбайна;  - радиус инерции подрессоренной массы относительно центральной оси, перпендикулярной к продольно-вертикальной плоскости симметрии комбайна;  - момент инерции плавающей части жатки относительно оси её поворота;  - коэффициент преобразования перемещений штока гидроцилиндра в угловые перемещения жатки. Вертикальные перемещения ножа жатки связаны с координатами  зависимостью:  – коэффициенты усиления;  - расстояние по направлению движения комбайна между ножом жатки и осью передних колес гусеницы комбайна. Аналогично для вертикальных перемещений для точки, расположенной над копировальным листом (копиром), получим:   – вынос копира относительно ножа жатки, так как копир расположен по направлению движения комбайна за ножом, то 

Уравнения (5) были преобразованы в систему машинных уравнений для составления электронной модели остова комбайна с жаткой. Наборная схема модели включает шесть интегралов от 1 до 6, три сумматора – 7-9, шесть инвертеров – 10-15 и передаточные коэффициенты . С помощью интеграторов от 1 до 4 сумматора 7, инвертеров 10-12 и передаточных коэффициентов  формируется выходное напряжение – аналог вертикальных перемещений гусениц комбайна. Кинетическая энергия колебательной системы складывается из кинетических энергий комбайна, остова мотовила и жатки с опорным листом:

В режиме копирования рельефа поля копировальным опорным листом жатки на систему накладываются дополнительные голономные связи – связи копирования, которые вынуждают рабочие органы жатки двигаться по рельефу без отрыва:

Учитывая то, что качество копирования рельефа поля рабочими органами жатки вместе с копировальным листом определяется величиной реакции на этих опорах и для учета, как было отмечено выше, реакций связей рассматриваемой копирующей системы используем множители Лагранжа в качестве выходов системы [1, 3,4]. После подстановки выражений для определения кинетической энергии, потенциальной энергии и диссипативной функции и обобщенных сил в уравнение Лагранжа и некоторого его преобразования получим систему дифференциальных уравнений, которые адекватно описывают динамику рассматриваемой системы:

 

Получили систему дифференциальных уравнений, которая описывает динамику рассматриваемой колебательной системы жатки кормоуборочного комбайна.

Список литературы

  1. Сызганова, И.Ф. Основы построения динамической модели жатки кормоуборочного комбайна «Амур – 680» // Механизация и электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве: сб. науч. тр. ДальГАУ.- Благовещенск: ДальГАУ, 2012.- Вып.19.
  2. Сызганова, И.Ф. Динамика режущего аппарата жатки универсальной ЖУКК-4,1/ И.Ф. Сызганова, И.Б.Сызганов и др.- Благовещенск: ДальГАУ, - Вып.7, 2001- С.-43-48
  3. Сызганова, И.Ф. Моделирование копирующей системы жатки комбайна «Амур-680» /И.Ф.Сызганова.- Благовещенск: ДальГАУ,-Вып.15, 2008-С.-108-112.
  4. Лурье, А.Б. Динамика регулирования навесных сельскохозяйственных агрегатов/ А.Б.Лурье. - Л.:Колос, 1969-280 с.
  5. Лурье, А.Б. Статическая динамика сельскохозяйственных агрегатов/ А.Б.Лурье. -Л:Колос, 1970-370 с.



Назад к списку


Добавить комментарий
Прежде чем добавлять комментарий, ознакомьтесь с правилами публикации
Имя:*
E-mail:
Должность:
Организация:
Комментарий:*
Введите код, который видите на картинке:*