mechelМеханизация и электрификация сельского хозяйстваMechanization and Electrification of Agriculture2222-8837Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйстваmechel-563Research ArticleСтатьиТЕОРИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ И УСТОЙЧИВОСТИ ДВИЖЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТАTHEORY OF VERTICAL VIBRATIONS AND SUSTAINABILITY OF MOTION OF COMBINED MACHINE-TRACTOR UNITБулгаковВ. М.BulgakovV. M.

г. Kиев

Kiev

vbulgakov@meta.uaНациональный университет биоресурсов и природопользования УкраиныNational University of Life and Environmental Sciences of Ukraine2019310520220523957Copyright © Булгаков В.М., 20222022Булгаков В.М.Bulgakov V.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mechel.belal.by/jour/article/view/563

Целью данного исследования является разработка теоретических основ вертикальных колебаний комбинированного пахотно-измельчительного машинно-тракторного агрегата и обоснование устойчивости его движения в продольно-вертикальной плоскости. При проведении исследований использованы методы построения расчетных математических моделей функционирования сельскохозяйственных машин и машинных агрегатов, основанные на теории трактора, теории колебаний, теории автоматического регулирования и устойчивости движения, и методы составления программ и численных расчетов на ПЭВМ. Динамика вертикальных колебаний данного агрегата исследована на основе анализа амплитудно-частотных характеристик агрегата как динамической системы, реагирующей на внешние возмущения в виде неровностей поверхности почвы. В результате проведенных аналитических исследований вначале была построена эквивалентная схема данного комбинированного машинно-тракторного агрегата в продольно-вертикальной плоскости, определены характерные его точки, заданы линейные и угловые перемещения, приложены активные силы. Каждое пневматическое колесо агрегата, представленное в виде упругодемпфирующей модели, имеет точечный контакт с неровностями поверхности почвы, которые заданы соответствующими высотами. Используя исходные уравнения динамики в форме Лагранжа 2-го рода, вначале были определены обобщенные координаты, выражения для кинетических и потенциальных энергий, диссипативных функций и обобщенных сил и после необходимых преобразований составлена система из четырех дифференциальных уравнений движения рассматриваемой динамической системы. Далее для полученной системы дифференциальных уравнений были выполнены преобразования Лапласа, что дало возможность получить систему уравнений в операторной форме и подготовить их к виду, удобному для численных расчетов по составленной программе на ПЭВМ. По результатам численных расчетов построены графики амплитудных и фазовых частотных характеристик вертикальных колебаний трактора при различных коэффициентах жесткости его управляемых колес, амплитудно-частотные характеристики колебаний измельчителя в зависимости от его массы и коэффициента жесткости шин опорных колес, а также характеристики колебаний плуга при различных коэффициентах жесткости его полевого опорного пневматического колеса.

The purpose of this study is to develop the theoretical foundations of the vertical oscillations of the combined arable-grinding machine-tractor unit and to justify the stability of its movement in the longitudinal-vertical plane. The studies used methods for constructing mathematical models of the functioning of agricultural machines and machine units based on the theory of the tractor, the theory of oscillations, the theory of automatic control and stability of motion, and methods of programming and numerical calculations on a PC. The dynamics of the vertical oscillations of this unit is investigated on the basis of the analysis of the amplitude-frequency characteristics of the unit as a dynamic system that reacts to external disturbances in the form of irregularities in the soil surface. As a result of the conducted analytical studies, an equivalent circuit of this combined machine-tractor unit was constructed in the longitudinal-vertical plane, its characteristic points were determined, linear and angular displacements were specified, and active forces were applied. Each pneumatic wheel of the unit, presented in the form of an elastic-damping model, has a point contact with the unevenness of the soil surface, which are given by the corresponding heights. Using the initial equations of Lagrange form of the 2nd kind, first generalized coordinates, expressions for kinetic and potential energies, dissipative functions and generalized forces were determined and after the necessary transformations a system of four differential equations of motion of the dynamical system under consideration was composed. Next, for the obtained system of differential equations, Laplace transformations were performed, which made it possible to obtain a system of equations in operator form and prepare them for a form convenient for numerical calculations using a compiled program on a PC. According to the results of numerical calculations, graphs of the amplitude and phase frequency characteristics of the tractor’s vertical oscillations with different stiffness coefficients of its steerable wheels, amplitude-frequency characteristics of chopper vibrations depending on its mass and stiffness coefficient of the tires of the support wheels, as well as the characteristics of its oscillations field pneumatic support wheel.

трактормашинный агрегатплугизмельчительтеориядифференциальные уравнениячисленные решенияколебанияамплитудачастотаtractormachine unitplowchoppertheorydifferential equationsnumerical solutionsoscillationsamplitudefrequencyReferencesВасиленко, П. М. Об уравнениях динамики систем с неголономными связями / П. М. Василенко // Земледельческая механика: сб. тр. / П. М. Василенко. – Москва: Машиностроение, 1968. – Т. II. – С. 26–34.Василенко, П. М. Об уравнениях динамики систем с неголономными связями / П. М. Василенко // Земледельческая механика: сб. тр. / П. М. Василенко. – Москва: Машиностроение, 1968. – Т. II. – С. 26–34.Василенко, П. М. Элементы теории устойчивости движения прицепных сельскохозяйственных машин и орудий / П. М. Василенко // Сборник трудов по земледельческой механике / П. М. Василенко. – Москва: Машиностроение, 1954. – Т. 2. – С. 73–92.Василенко, П. М. Элементы теории устойчивости движения прицепных сельскохозяйственных машин и орудий / П. М. Василенко // Сборник трудов по земледельческой механике / П. М. Василенко. – Москва: Машиностроение, 1954. – Т. 2. – С. 73–92.Василенко, П. М. О методике механико-математических изысканий при разработке сельскохозяйственной техники / П. М. Василенко // Бюллетень технической информации. – Москва: ГОСНИТИ, 1962. – 230 с.Василенко, П. М. О методике механико-математических изысканий при разработке сельскохозяйственной техники / П. М. Василенко // Бюллетень технической информации. – Москва: ГОСНИТИ, 1962. – 230 с.Василенко, П. М. Введение в земледельческую механику / П. М. Василенко. – Киев: Сельхозобразование, 1996. – 252 с.Василенко, П. М. Введение в земледельческую механику / П. М. Василенко. – Киев: Сельхозобразование, 1996. – 252 с.Гячев, Л. В. Динамика машинно-тракторных и автомобильных агрегатов / Л. В. Гячев. – Ростов н/Д: Изд-во Ростовского университета, 1976. – 192 с.Гячев, Л. В. Динамика машинно-тракторных и автомобильных агрегатов / Л. В. Гячев. – Ростов н/Д: Изд-во Ростовского университета, 1976. – 192 с.Гячев, Л. В. Устойчивость движения сельскохозяйственных машин и агрегатов / Л. В. Гячев. – Москва: Машиностроение, 1981. – 206 с.Гячев, Л. В. Устойчивость движения сельскохозяйственных машин и агрегатов / Л. В. Гячев. – Москва: Машиностроение, 1981. – 206 с.Кутьков, Г. М. Тракторы и автомобили. Теория и технологические свойства / Г. М. Кутьков. – Москва: КолосС, 2004. – 504 с.Кутьков, Г. М. Тракторы и автомобили. Теория и технологические свойства / Г. М. Кутьков. – Москва: КолосС, 2004. – 504 с.Гуськов, А. В. Определение рационального коэффициента кинематического несоответствия и схемы привода ведущих мостов колесного трактора / А. В. Гуськов // Вестник Белорусского национального технического университета. – 2008. – № 6. – С. 64–67.Гуськов, А. В. Определение рационального коэффициента кинематического несоответствия и схемы привода ведущих мостов колесного трактора / А. В. Гуськов // Вестник Белорусского национального технического университета. – 2008. – № 6. – С. 64–67.Трепененков, И. И. Эксплуатационные показатели сельскохозяйственных тракторов / И. И. Трепененков. – М.: Государственное науч.-техн. изд-во машиностроительной литературы, 1963. – 272 с.Трепененков, И. И. Эксплуатационные показатели сельскохозяйственных тракторов / И. И. Трепененков. – М.: Государственное науч.-техн. изд-во машиностроительной литературы, 1963. – 272 с.Pădureanu, V. Theoretical research to improve traction performance of wheeled tractors by using supplementary driven axle / V. Pădureanu, M. I. Lupu, C. M. Canja. – Proceedings of 5th International Conference «Computational Mechanics and Virtual Engineering» COMEC 2013, Brasov, Romania, 24-25 October, 2013. – Pp. 410–415.Pădureanu, V. Theoretical research to improve traction performance of wheeled tractors by using supplementary driven axle / V. Pădureanu, M. I. Lupu, C. M. Canja. – Proceedings of 5th International Conference «Computational Mechanics and Virtual Engineering» COMEC 2013, Brasov, Romania, 24-25 October, 2013. – Pp. 410–415.Фаробин, А. Я. Теория поворота транспортных машин / А. Я. Фаробин. – М.: Машиностроение, 1970. – 174 с.Фаробин, А. Я. Теория поворота транспортных машин / А. Я. Фаробин. – М.: Машиностроение, 1970. – 174 с.Кленин, Н. И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины: Элементы теории рабочих процессов, расчет регулировочных параметров и режимов работы / Н. И. Кленин, В. А. Сакун. – М.: Колос, 1980. – 671 с.Кленин, Н. И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины: Элементы теории рабочих процессов, расчет регулировочных параметров и режимов работы / Н. И. Кленин, В. А. Сакун. – М.: Колос, 1980. – 671 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.