Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время в торфяной промышленности нашли широкое применение машины с фрезерующими рабочими органами, которые обладают большой производительностью при высоком качестве выполнения технологических операций. Опыт эксплуатации показывает их недостаточную надежность. Интенсификация торфяного производства в первую очередь ставит задачи перевооружения и модернизации существующего парка основного технологического оборудования. Одной из важнейших задач при этом является повышение их надежности и долговечности. Проблема приобретает исключительное значение в связи с возрастанием энергонасыщенности и увеличением скоростных параметров машин, приводящим к повышению динамических составляющих и напряженности работы элементов трансмиссий и несущих конструкций.
Точность и эффективность расчета машин с фрезерующими рабочими органами зависят от того, насколько нагрузка, принимаемая при проектировании, соответствует нагрузкам, возникающим в процессе эксплуатации. Поэтому задача разработки методов их проектирования, учитывающих конструктивные особенности, условия эксплуатации, величину и характер нагрузки в элементах конструкции, является актуальной.
В настоящее время в расчетной практике для расчета на усталостную прочность различных элементов машин применяют методики, основанные на использовании понятия режима нагружения. Кроме того, оно применяется в соответствующих расчетных блоках автоматизированных систем проектирования, таких как Компас 3d, WinMachine.
Сейчас информацию о режимах нагружения получают экспериментальным путем, в результате измерения нагрузок на машинах в условиях эксплуатации, что не позволяет оценить адекватно параметры надежности разрабатываемой техники на стадии проектирования.
Объект исследования. Привод торфяных фрезерующих агрегатов.
Предмет исследования. Нагрузки в элементах привода торфяных фрезерующих агрегатов.
Целью работы является разработка моделей формирования нагрузок в элементах привода торфяных фрезерующих агрегатов и создание на их основе методов определения режимов нагружения на стадии проектирования.
Идея работы заключается в том, что нагрузка в элементах привода формируется в виде последовательности переходных процессов, вызванных импульсами нагружения малой длительности на рабочем органе при взаимодействии режущих элементов с торфяной залежью и древесными включениями. Этот процесс является случайным, его характеристики зависят от конструкции и режимов рабочего органа и привода и определяются случайными условиями эксплуатации. Использование таких моделей позволило получить выражения для определения режимов нагружения на стадии проектирования.
Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:
математическая модель формирования нагрузок в элементах привода фрезерующих агрегатов, учитывающая динамические свойства привода, периодичность взаимодействия режущих элементов с беспнистой залежью и древесными включениями и случайные условия эксплуатации;
модели формирования нагрузок на отдельных режущих элементах рабочего органа торфяного фрезерующего агрегата при взаимодействии с древесными включениями;
зависимости для определения режимов нагружения элементов привода фрезерующего агрегата как с учетом его нелинейных свойств, с применение численных методов, так и для линейных моделей в аналитическом виде, учитывающие конструкцию рабочего органа, привода, их режимы работы и характеристики случайных условий эксплуатации;
модели формирования нагрузок в элементах привода машин поверхностного фрезерования и выражения для определения режимов нагружения на стадии проектирования;
методика оценки режимов нагружения элементов привода торфяных фрезерующих агрегатов на стадии проектирования.
Обоснованность и достоверность результатов исследований.
В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. В основе теоретических исследований лежат методы теории вероятности и статистической динамики машинных агрегатов. Экспериментальные исследования выполнены в полевых условиях с использованием методов тен-зометрирования на фрезерующем агрегате МТФ-14.
Обработка экспериментальных данных, анализ результатов и расчеты выполнялись с помощью компьютерной техники с использованием специально разработанного программного обеспечения.
Научное значение работы состоит в том, что разработанные математические модели позволили установить закономерности формирования нагрузок в элементах привода, учитывающие специфику взаимодействия рабочего органа с торфяной залежью, и дали возможность получить выражения для оценки режимов нагружения торфяных фрезерующих агрегатов.
Практическое значение работы заключается в разработке методики расчета режимов нагружения элементов привода торфяных фрезерующих агрегатов на стадии проектирования, учитывающей конструкцию рабочего органа, его режимы работы и условия эксплуатации.
Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в общую структуру Учебно-методического комплекса кафедры «Торфяные машины и оборудование» ГОУ ВПО «Тверской государственный технический университет» для реализации профессиональных образовательных программ при подготовке специалистов направления 651600 Технологические машины и оборудо-
вание, специальностей 171800 Технологические машины и оборудование для разработки торфяных месторождений, 171801 Машины для добычи торфа и нашли применение в учебном курсе по дисциплине «Динамика и прочность торфяных машин».
Апробация работы. Результаты исследования докладывались на Международных симпозиумах «Неделя горняка», 2009-2010 гг. (Московский государственный горный университет, г. Москва); Международных научно-технических конференциях Московского государственного университета при-родообустройства «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России» (2009 г.), «Социально-экономические и экологические проблемы сельского и водного хозяйства» (2010 г.), на конференциях преподавателей и сотрудников Тверского государственного технического университета.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 9 печатных работ, из них в 3 изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 193 наименований. Ее содержание изложено на 153 страницах машинописного текста. Работа содержит 31 рисунок и 10 таблиц.
Соискатель выражает благодарность за помощь в написании Харламову Вячеславу Евгеньевичу, к.т.н., доценту кафедры «Механизация природообуст-ройства и ремонт машин».
