Проф., к.т.н. Каныгин Г.И., маг. Абраменков Д.В.

Донской Государственный Технический Университет, Россия

Алгоритм оценки неуравновешенности шарнирных механизмов зерноуборочных комбайнов

В ходе исследовательской работы, заключавшейся в динамическом анализе шарнирно-рычажных механизмов заданной структуры применительно к механизмам зерноуборочных машин, возникла необходимость в решении ряда дополнительных задач. В числе последних оказалась разработка простейшего алгоритма оценки первой (основной) гармоники компонентов внешней неуравновешенности.

Все механизмы зерноуборочного комбайна, рассматриваемые в указанной работе, совершают колебательные движения. Это относится к перемещениям любой точки каждого звена и угловым поворотам звеньев. Учитывая, что длина шатуна первой присоединённой группы для устройств комбайна значительно превосходит длину кривошипа, можно с достаточной степенью достоверности прогнозировать следующее:

а) преобладающей в кинематике и, следовательно, в динамике (исключая приведённый момент инерции) будет первая гармоника;

б) крайние положения механизма практически отстоят друг от друга на угол .

Тогда, если определить экстремальные положения любого параметра звена и , можно аппроксимировать первую гармонику его движения функцией

(1)

где: – функция положения при или начальное положение;

– амплитуда колебаний;

– сдвиг фазы экстремумов по отношению к крайнему (начальному) положению кривошипа.

При аппроксимации (1) скорости и ускорения для любого параметра равны:

(2)

(3)

Располагая (3), определяем силы инерции i-го звена:

(4)

а также момент пар сил инерции:

(5)

Тогда главный вектор и главный вектор-момент сил инерции (рис. 1) будут равны:

(6)

Особенно простыми выражения (6) становятся в случае равенства фаз  .

Рисунок 1 – Определение компонентов сил инерции звена

Найдём теперь величину приведённого момента инерции:

(7)

где: – угловая скорость кривошипа;

– масса и центральный момент инерции звена;

– проекции скоростей центра масс;

– угловая скорость звена.

В выражение (7) подставим выражение (2) для каждого звена:

(8)

Из (8) следует:

а) вклад в постоянную составляющую приведённого момента инерции вносят все звенья механизма;

б) преобладающей гармоникой в приведённом моменте инерции является вторая.

Суммируя (8) для всех звеньев, можно найти результирующее значение постоянной составляющей и амплитуду колебаний с частотой второй гармоники.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные в ходе дополнительных изысканий выражения (6) и (8) задают алгоритм косвенной проверки динамического анализа. В научно-исследовательской работе они используются применительно к механизмам очистки и соломонабивателя зерноуборочных машин.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гриньков Ю.В., Алексеев Л.И., Крещик В.С., Савенков М.В. Вибрационные технологические процессы, колебания и виброзащита машин. Уч. пособие, - Ростов н/Д, РИСХМ, 1986, - 90 с.

2. Алексеев Л.И., Дюсенов Б.Д. О возможности упрощения многомассовых динамических систем зерноуборочных машин методом дифференциации общей расчётной схемы в частотной области. Техн. науки. Сб. статей, вып. II, Алма-Ата, 1971.

3. Алексеев Л.И., Крещик В.С., Анализ движения машин. Методические указания к разделу «Динамика машин» - Ростов н/Д, РИСХМ, 1988. – 44 с.

4. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. – М., Наука, 1988, - 640 с.

5. Алексеев Л.И., Полушкин О.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин на ЭВМ. Раздел «Кинематический анализ плоских шарнирно-рычажных механизмов: Методические указания, алгоритмы и программы». Ростов н/Д, РИСХМ, 1987. – 55 с.