СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ЛЕСНОГО РЫХЛИТЕЛЯ С ПАССИВНЫМ И АКТИВНЫМ ПРИВОДОМ РАБОЧИХ ОРГАНОВ

COMPARATIVE STUDY OF THE PROCESS OF FORESTRY RIPPERS WITH PASSIVE AND ACTIVE DRIVE OF WORKING TOOLS

Лысыч M.H., к.т.н., ст. преп. Шабанов М.Л., к.т.н., доцент Иконников Р.В., студент ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический

университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, Россия DOI: 10Л2737/16875

Аннотация: в статье приводятся результаты сравнительных динамических испытаний лесного дискового рыхлителя с пассивными и активными рабочими органами, работающими в различных скоростных режимах на нераскорчеван- ных вырубках. Имитационное моделирование проводилось в среде САПР SolidWorks с использованием приложения для инженерных расчетов SolidW orksMotion.

Summary: this article presents the results of comparative testing of dynamic forest disc ripper with passive and active working tools, working in a variety of speed on wood cuttings down not cleared away from stubs. Simulation was carried out in a CAD environment using the Solid Works application for engineering calculations Solid W orksMotion.

Ключевые слова: САПР, дисковый рыхлитель, активный и пассивный привод Keywords: CAD, disc ripper, active and passive drive

Нами были проведены сравнительные динамические исследования перспективной конструкции лесного дискового рыхлителя [1] с пассивными и активными рабочими органами. Для создания твердотельной 3D модели орудия (рис. 1, а, б) использовалась САПР SolidWorks. Моделирование рабочего процесса рыхлителя в условиях вырубки осуществлялось в приложении для инженерных расчетов SolidWorksMotion [2] (рис. 1, в).

Дисковый лесной рыхлитель

Рисунок 1 - Дисковый лесной рыхлитель

а- с пассивными рабочими органами; б - с активным приводом рабочих органов; в - процесс имитационного моделирования работы рыхлителя

Исследовались следующие варианты работы рыхлителя:

  • 1) без принудительного привода;
  • 2) скорость вращения 20 об/мин, согласованна со скоростью движения трактора 3,6 км/ч (отсутствует буксование внешней режущей кромки рабочего органа);
  • 3) скорость вращения 40 об/мин (осуществляется резание со скольжением);
  • 4) скорость вращения 80 об/мин (осуществляется интенсивное резание). При моделировании задавались следующие параметры: контакт твердых

тел (орудие - препятствие) сталь - сталь; скорость движения 1 м/с; жесткость виртуальной пружины нагрузочного цилиндра 100 Н/мм; линейный демпфер 50 Н/(мм/с); имитация почвенного взаимодействия - постоянная выталкивающая вертикальная сила; нормальная сила тяжести.

Результаты моделирования приведены на рисунке 2.

Усилия возникающие на штоке гидроцилиндра при преодолении пней высотой 260 мм при глубине обработки 140 мм

Рисунок 2 - Усилия возникающие на штоке гидроцилиндра при преодолении пней высотой 260 мм при глубине обработки 140 мм

100

Видно что наибольшие нагрузки возникают в предохранительном механизме, при рыхлящем диске, работающем со скорость 80 об/мин это 30000, 40000 и 42000 Н для 1, 2 и 3 пня соответственно. Однако разброс значений для разных скоростей вращения рабочих органов не превышает 5000 Н, что составляет разницу порядка 2700 Н на внешней режущей кромке рыхлящего диска.

Анализируя результаты проведенных исследований можно сделать вывод о том, что предлагаемая конструкция рыхлителя позволяет надежно преодолевать пни высотой 260 мм при глубине обработки 140 мм с различным боковым смещением. Нагрузки, возникающие при этом в предохранительном механизме могут достигать порядка 40000 Н. Несмотря на столь большие значения они весьма кратко временны и колеблются со значительной амплитудой. Это связанно с тем, что рабочий орган и препятствия имеют параметры твердого тела, и не могут смешаться в направлении перпендикулярном движению. Подобные жесткие условия задавались, чтобы проверить работу в наиболее сложных случаях. На практике к таким ситуациям в первую очередь относится одновременное взаимодействие двух рабочих органов с препятствиями, которое блокирует боковые смещения орудия. Данная ситуация может дополнительно осложняться если препятствия обладают высокой прочностью и твердостью (пни твердых пород, каменистые включения) и не смешаются в процессе взаимодействия. В таких случаях решающее значение имеет геометрия рабочего органа в совокупности с параметрами предохранительного механизма.

Результаты виртуального эксперимента не позволили выявить существенных различий между динамической нагруженностью рабочего органа и скоростью его вращения. Вероятно, это связанно со следующими причинами: работа рыхлителя со сравнительно небольшими скоростями вращения рабочего органа; режущая кромка зубьев имеет наклон смягчающий удары о препятствия; частичный переход активных рабочих органов в пассивный режим работы из-за значительного роста усилия на них в момент въезда на препятствие. При этом была подтверждена работоспособность орудия при эксплуатации рыхлителя на нераскорчеванных вырубках.

Список литературы

1. Лысыч, М. Н. Дисковый лесной рыхлитель [Текст] / М. Н. Лысыч, М. Л. Шабанов, Р. В. Иконников // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика - Воронеж, 2015. - № 2, ч. 1 (13-1).-С. 60-64

2. Лысыч, М. Н. Моделирование работы почвообрабатывающих орудий в условиях вырубок [Текст] / М. Н. Лысыч, М. Л. Шабанов, И. В. Левищев // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - Воронеж, 2014. - № 2, ч. 2 (7-2). - С. 327-332

УДК 745.51

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >