Асанова Г.Д., Асанов Т.Д., к.т.н. Корман А.Х.

Костанайский государственный университет им.А.Байтурсынова, Казахстан

ДЕМПФИРОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ КУЛЬТИВАТОРА

Снижение колебаний рабочих органов и стабилизации глубины обработки имеет большое значение при создании высокопроизводительных культиваторов. Демпфирующая способность конструкции играет огромную роль в динамическом поведении механизма. Она приводит к сильному ослаблению собственных колебаний, существенному понижению амплитуд при вынужденных колебаниях и сглаживанию напряжений в зоне концентрации при колебаниях. Оценить эту способность можно, лишь поняв природу поглощения энергии при колебаниях.

Что касается внешних гасителей колебаний - демпферов, то их использование требует разработки теории колебаний самого демпфера и теории колебаний конструкции с установленным на них демпфером.

В культиваторах типа КРН-5,6 колебания глубины обработки почвы зависят от величины расстояния между копирным колесом и рабочими органами, а также от демпфирующей способности рычажной системы.

Недостатком этих культиваторов является возможность свободного колебания грядиля относительно переднего кронштейна в результате чего колеблется глубина обработки и звеньев рычажной системы, которая усугубляется наличием зазоров в шарнирах параллелограммного четырехзвенника.

В культиваторах типа КПС-5 грядиль подвержен колебаниям т.к. культиватор представляет упругую систему с пружиной, которая демпфирует колебания рабочих органов в определенном (узком) диапазоне частот.

Однако, в этом устройстве отсутствует демпфирующий элемент, а нажимная пружина имеет фиксированную жесткость вследствие чего не достигается эффективное снижение колебаний упругодемпфирующей системы при изменении частот колебаний от внешней нагрузки, в частности при изменении скорости движения культиватора.

С целью повышения эффективности гашения колебаний культиватора, а также стабилизации глубины обработки почвы предлагается устройство. Особенность конструкции поясняется чертежом, где на рис.1 представлена схема демпфирующего устройства культиватора, а на рис.2 его разрез.

Устройство работает следующим образом. Колебания от колес 3,4 и рабочих органов 6 через грядиль 5 передаются на опорный резиновый блок 12, блок деформируется и демпфирует колебания грядиля 5. При амплитуде колебаний превышающие перемещения в блоке 12 шайбы 13 пружина 8 деформируется вдоль штанги 9 с определенной жесткостью пропорциональной количеству витков, расположенных между регулирующей гайкой 14 и шайбой 11.

Колебания от грядиля 5 одновременно передаются на шток 10 и упругие элементы, резиновый блок 19 и тарельчатые пружины 20. При этом демпфирующая способность блока 19 снижает колебания пружины 8 как демпфер установленный параллельно пружине.

При изменении частоты колебаний внешней нагрузки, например при изменении скорости движения культиватора вращением гайки 14 изменяется число витков пружины и соответственно изменяется ее жесткость, в результате чего упругодемпфирующая система настраивается на более эффективное гашение колебаний.

При перемещении рабочих органов вызванных взаимодействием с твердыми телами в почве амплитуда перемещения шарнира 7 превышает амплитуду колебаний и от неровностей почвы. При этом шток 10 с штангой 9 свободно перемещается внутри гайки и блок 19 с тарельчатыми пружинами 20 отрывается от стакана 18, благодаря чему защищаются рабочие органы от динамических нагрузок. Предлагаемое упругодемпфирующее устройство работает в трех режимах:

- при малых амплитудах колебания происходит виброзащита культиватора с помощью резинового блока 12;

- при амплитудах превышающих допустимую деформацию резиновых блоков происходит гашение колебаний с помощью пружины переменной жесткости и параллельным действием резиновых блоков через шток 10;

- при столкновении рабочего органа с твердым телом в почве штанга 9 перемещаясь в верхней опоре позволяет грядилю подниматься, сжимая пружину 8 и защищать рабочие органы от перегрузки.

Таким образом предложенная демпфирующая система культиватора позволяет снизить колебания в его рычажной системе и стабилизировать глубину обработки почвы.

Литература:

1. Нашиф А., Джоунс Д., Хендерсон Дж. Демпфирование колебаний: Пер. с англ.- М.: Мир, 1988

2. Кленин Н.И.,Сакун В.А. Сельскохозяйственные машины: Элементы теории рабочих процессов, расчет регулировочных параметров и режимов работы.М.: Колос, 1980, стр 148

3. Мазитов Н.К Многофункциональные блочно-модульные культиваторы.М.:изд-во «Агрообразование», 2004г.,стр 27

4. Заключение о выдаче предварительного патента на изобретение, заявка № 2005/0371.1