НАГРУЖЕННОСТЬ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩЕЙ МАШИНЫ ПРИ ПОДЪЕМЕ ОБЛОМА ПОВОРОТОМ ЗАХВАТНО-СРЕЗАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
Шоль Н.Р., Травин Н.Н., Снопок Д.Н. (УГТУ, г. Ухта, РФ)
The analysis of the received settlement data shows, that at rise trunks trees of the big volume and in modes of latching at their turn the capture-cutting off device dynamic loading on a power-plant depending on time of dispersal or latching makes 15,37…43,21% from the nominal twisting moment of the engine. It results in decrease of frequency of rotation of a cranked shaft to 250…400 rev/min that causes the raised charge of fuel and a possible stop of a diesel engine.
На рисунке 1 представлена расчетная схема для исследования процесса подъема облома поворотом ЗСУ.
|
|
|
а – исходная; б – эквивалентная. Рисунок 1 - Расчетные схемы |
Принятые обозначения:
- момент инерции
кривошипно-шатунного механизма, маховика, сцепления и шестерен гидронасоса;
- приведенный
момент инерции захватно-срезающего устройства и облома;
- приведенная
крутильная жесткость гидропередачи привода ЗСУ;
- сила тяжести
дерева;
- крутящий момент,
отбираемый от силовой установки для привода ЗСУ;
- момент
сопротивления повороту ЗСУ, приведенный к коленчатому валу.
Кинетическая энергия механической системы
.
Потенциальная энергия системы
.
В соответствии с уравнением Лагранжа II рода система дифференциальных уравнений будет иметь вид
(1)
где 
; 
; 
[ ].
Из второго уравнения системы (1) выразим 
, 
,
, 
.
Значения для 
подставим в первое уравнение системы
(1)
. (2)
Подставим в уравнение (2) значения 
и 
с учетом того, что
,
.
Преобразуя, получим
, (3)
где
; 
; 
; 
; 
.
В случае стопорения облома в процессе его поворота ЗСУ система дифференциальных уравнений примет вид (см. расчетную схему на рисунке 2)
(4)
Выразим из второго уравнения системы (4) и
; 
.
Здесь 
- приведенная крутильная (угловая)
жесткость облома.
|
|
|
0 |
|
а – эквивалентная; б – исходная. Рисунок 2 - Расчетная схема |
Значение для 
подставим в первое уравнение системы
(4)
. (5)
Как и в первом случае, подставим в уравнение (5)
значения для 
и
и окончательно
получим
, (6)
где
; 
; 
; 
; 
.
Рассмотрим примеры применительно к ВПМ ЛП-19А.
Объем облома 
м3; 
кг×м2; 
; 
м; 
м3×с×Н; 
м3/Н; 
м2; 
Н×м; 
кг×м2;
; 
Н×м; 
м/с; 
с; 
с; 
с-1.
1. Определяем коэффициенты дифференциальных уравнений (3) и (6).
В режиме подъема облома поворотом ЗСУ коэффициенты дифференциального уравнения будут соответственно равны:
с-1; 
с-2; 
с-3; 
с-4.
В случае стопорения
с-1; 
с-2; 
с-3; с-4.
2. Находим коэффициенты затухания колебаний и частота колебаний:
В первом случае
с-1; 
с-1; 
с-1; 
с-1.
Во втором случае
с-1; 
с-1; 
с-1; 
с-1.
3. В качестве начальных условий примем:
- при подъеме объема поворотом ЗСУ
; 
; 
; 
.
- при стопорении облома
; ; 
; .
В таблице 1 приведены исходные характеристики предмета труда (облома), используемые для расчета.
Таблица 1 - Исходные характеристики предмета труда (облома)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
5120 |
22 - 24 |
19,5 |
8,8 - 9,6 |
0,13 |
0,08 |
|
1,0 |
10230 |
24 - 26 |
23,9 |
10 – 10,4 |
0,17 |
0,08 |
|
1,5 |
15348 |
28,5 - 26 |
22,1 |
11 – 10,4 |
0,20 |
0,08 |
|
2,0 |
20465 |
26 - 29 |
23,8 |
10,4 – 11,6 |
0,23 |
0,08 |
|
2,5 |
25581 |
26,5 – 29,5 |
23,8 |
10,6 – 11,8 |
0,26 |
0,08 |
|
3,0 |
30697,6 |
26,5 – 29,5 |
23,8 |
10,6 – 11,8 |
0,28 |
0,08 |
4. Используя выражение (2.60) находим значения
постоянных 
:
В первом случае
; 
; 
; 
.
Во втором случае
; 
; 
; 
.
5. Находим деформации упругой связи "":
Добавочный динамический момент найдется как
.
На
рисунке 3 приведен графики изменения добавочных динамических моментов,
воздействующих на коленчатый вал силовой установки ВПМ при варьировании времени
разгона и стопорения в пределах 
.
|
|
|
Рисунок 3 - График изменения добавочных динамических моментов |
Анализ полученных расчетных данных показывает – при
подъеме обломов деревьев большого объема и в режимах стопорения при повороте их
ЗСУ динамическая нагрузка на силовую установку в зависимости от времени разгона
или стопорения находится соответственно в диапазоне 
Н×м и 
Н×м, что
составляет 
от
номинального крутящего момента двигателя.
Динамическая нагрузка на силовую установку ВПМ в
режимах разгона при повороте обломов большого объема захватно-срезающим устройством
"снизу-вверх" вызывает снижение частоты вращения коленчатого вала до 
об/мин, что вызывает
повышенный расход топлива и возможную остановку дизеля.